Estudo das alterações biológicas causadas pela aderência de cepas de Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) com macrófagos humanos ativados da linhagem U-937

Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) é um patógeno relacionado ao desenvolvimento de quadros de diarréia aguda ou persistente. A resposta inflamatória induzida por EAEC está relacionada à liberação de interleucina 8, que atua estimulando a transmigração de neutrófilos através do epitélio. Os macrófagos, de forma similar aos neutrófilos, são células fagocíticas que produzem espécies reativas de oxigênio (ERO), como o peróxido de hidrogênio (H2O2). Neste trabalho, avaliamos as consequências da interação de diferentes cepas clínicas com macrófagos humanos ativados da linhagem U-937. Todas as cepas testadas apresentaram filamentos nos testes de aderência aos macrófagos, diferentemente do que ocorre na interação com outras linhagens celulares como HEp-2, T84 e Caco-2. O ferro é um microelemento essencial para bactérias, sendo utilizado como cofator de enzimas e que também pode participar da geração de ERO através da reação de Fenton. Considerando-se a possibilidade de que o H2O2 produzido pelos macrófagos possa gerar radical hidroxil através da reação de Fenton, testes de aderência foram realizados com as amostras cultivadas na presença do captador de ferro 2,2-dipiridil. Tal fato não suprimiu a formação de filamentos, entretanto diminuiu a aderência das cepas EAEC 042 e 17-2. Com o objetivo de produzir uma resposta adaptativa ao H2O2, as culturas bacterianas foram pré-tratadas com uma dose sub-letal de H2O2 por 60 minutos antes de aderirem aos macrófagos. Nossos resultados mostraram que o pré-tratamento também não inibiu o aparecimento de filamentos em relação às culturas não tratadas. Além disto, foi observado que o pré-tratamento com o H2O2 reduziu a aderência das amostras de EAEC ao tapete celular. A filamentação é uma das respostas SOS, induzida pela presença de danos e/ou bloqueio na síntese da molécula de DNA. Com o objetivo de verificar se o H2O2 produzido pelos macrófagos estaria causando danos induzindo o sistema SOS e a filamentação bacteriana, foram realizados testes de viabilidade com mutantes derivados de E. coli K12 deficientes em enzimas do reparo por excisão de bases (BW535) e na resposta SOS (DM49). Nossos resultados mostram que os mutantes apresentaram os níveis de sobrevivência semelhantes ao observado para cepa selvagem isogênica (AB1157). Todos estes resultados em conjunto indicam que o H2O2 não é o indutor da filamentação nos testes de aderência. Macrófagos ativados apresentam ação microbicida através da ação da enzima indolamina dioxigenase (IDO), associada à redução do aminoácido L-triptofano. Desta forma, realizamos testes qualitativos de aderência de EAEC aos macrófagos suplementando o meio de interação com este aminoácido. Nossos resultados mostram que a adição de triptofano ao meio de interação reduz o número de filamentos por campo. Desta forma, aventamos a hipótese de que a depleção do triptofano seja responsável pela indução de resposta SOS, tendo como conseqüência a filamentação das bactérias.

Cryopreservation of Kunming mouse oocytes using slow cooling, ultrarapid cooling and vitrification protocols

The cryopreservation of oocytes has been only marginally successful with any of the current protocols, including slow cooling, rapid cooling and vitrification. We wished to test the hypothesis that oocytes from a single mouse strain would freeze successfully by 1 of the 3 mentioned protocols. Unfertilized Kunming mouse oocytes obtained 14 h after PMSG/hCG administration were randomly assigned to be cryopreserved after slow cooling, ultra rapid cooling and vitrification. Oocytes were thawed by straws being placed into 37 degrees C water, and their morphological appearance and in vitro fertilization capability were compared with that of oocytes that had not undergone cryopreservation. Survival of oocytes was indicated by the absence of darkened ooplasm or by broken membranes or zona pellucida. Functional integrity was evaluated by the formation of a 2-cell embryo after IVF. Survival rate of slow cooled oocytes did not differ from that seen in vitrified oocytes (55.1 vs 65.9%) but was significantly lower in the rapidly cooled oocytes (24.2%; P<0.01). The results of NF of slow cooled and vitrified oocytes were similar to those of the control group (72 and 73 vs 77%; P>0.05). It appears that Kunming mouse oocytes can be successfully cryopreserved using the slow cooling method with 1,2-propanediol and vitrification, which contains both permeating and nonpermeating cryoprotectants. (C) 1997 by Elsevier Science Inc.

The search for the IFN-gamma receptor in fish: Functional and expression analysis of putative binding and signalling chains in rainbow trout Oncorhynchus mykiss

Interferons (IFNs), consisting of three major subfamilies, type I, type II (gamma) and type III (lambda) IFN, activate vertebrate antiviral defences once bound to their receptors. The three IFN subfamilies bind to different receptors, IFNAR1 and IFNAR2 for type I IFNs, IFN gamma R1 and IFN gamma R2 for type II IFN, and IL-28R1 and IL-10R2 for type III IFNs. In fish, although many types I and II IFN genes have been cloned, little is known about their receptors. In this report, two putative IFN-gamma receptor chains were identified and sequenced in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss), and found to have many common characteristics with mammalian type II IFN receptor family members. The presented gene synteny analysis, phylogenetic tree analysis and ligand binding analysis all suggest that these molecules are the authentic IFN gamma Rs in fish. They are widely expressed in tissues, with IFN gamma R1 typically more highly expressed than IFN gamma R2. Using the trout RTG-2 cell line it was possible to show that the individual chains could be differentially modulated, with rIFN-gamma and rIL-1 beta down regulating IFN gamma R1 expression but up regulating IFN gamma R2 expression. Overexpression of the two receptor chains in RTG-2 cells revealed that the level of IFN gamma R2 transcript was crucial for responsiveness to rIFN-gamma, in terms of inducing gamma IP expression. Transfection experiments showed that the two putative receptors specifically bound to rIFN-gamma. These findings are discussed in the context of how the IFN gamma R may bind IFN-gamma in fish and the importance of the individual receptor chains to signal transduction. (c) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

SOI-based 16x16 thermo-optic waveguide switch matrix

A 16 x 16 thermo-optic wavelenght switch matrix has been designed and febricated on silicon-on-insulator wafer. For reducing device lenght, blocking switch matrix configuration is chosen. The building block of a matix is a 2 x 2 cell with Mach-Zehnder interferometer configuration, where a multi-mode interferometer serves as splitters/combiners. Spot size converters and isolating grooves are integrated on the same chip to reduce loss and power consumption. Average power consumption of the switch cell is 220 mW. The switching time of a switch cell is less than 3 mu s.

Analysis of spatio-temporal dynamic pattern and driving forces of urban land in China in 1990s using TM images and GIS

China has witnessed fast urban growth in the recent decade. This study analyzes spatio-temporal characteristics of urban expansion in China using satellite images and regionalization methods. Landsat TM images at three time periods, 1990/1991, 1995/1996, and 1999/2000, are interpreted to get 1:100000 vector land use datasets. The study calculates the urban land percentage and urban land expansion index of every 1 km(2) cell throughout China. The study divides China into 27 urban regions to conceive dynamic patterns of urban land changes. Urban development was achieving momentum in the western region, expanding more noticeably than in the previous five years, and seeing an increased growth percentage. Land use dynamic changes reflect the strong impacts of economic growth environments and macro-urban development policies. The paper helps to distinguish the influences of newly market-oriented forces from traditional administrative controls on China's urban expansion. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Arterial pole progenitors interpret opposing FGF/BMP signals to proliferate or differentiate.

During heart development, a subpopulation of cells in the heart field maintains cardiac potential over several days of development and forms the myocardium and smooth muscle of the arterial pole. Using clonal and explant culture experiments, we show that these cells are a stem cell population that can differentiate into myocardium, smooth muscle and endothelial cells. The multipotent stem cells proliferate or differentiate into different cardiovascular cell fates through activation or inhibition of FGF and BMP signaling pathways. BMP promoted myocardial differentiation but not proliferation. FGF signaling promoted proliferation and induced smooth muscle differentiation, but inhibited myocardial differentiation. Blocking the Ras/Erk intracellular pathway promoted myocardial differentiation, while the PLCgamma and PI3K pathways regulated proliferation. In vivo, inhibition of both pathways resulted in predictable arterial pole defects. These studies suggest that myocardial differentiation of arterial pole progenitors requires BMP signaling combined with downregulation of the FGF/Ras/Erk pathway. The FGF pathway maintains the pool of proliferating stem cells and later promotes smooth muscle differentiation.

Diel rhythmicity in amino acid uptake by Prochlorococcus

The marine cyanobacterium Prochlorococcus, the most abundant phototrophic organism on Earth, numerically dominates the phytoplankton in nitrogen (N)-depleted oceanic gyres. Alongside inorganic N sources such as nitrite and ammonium, natural populations of this genus also acquire organic N, specifically amino acids. Here, we investigated using isotopic tracer and flow cytometric cell sorting techniques whether amino acid uptake by Prochlorococcus is subject to a diel rhythmicity, and if so, whether this was linked to a specific cell cycle stage. We observed, in contrast to diurnally similar methionine uptake rates by Synechococcus cells, obvious diurnal rhythms in methionine uptake by Prochlorococcus cells in the tropical Atlantic. These rhythms were confirmed using reproducible cyclostat experiments with a light-synchronized axenic Prochlorococcus (PCC9511 strain) culture and S-35-methionine and H-3-leucine tracers. Cells acquired the tracers at lower rates around dawn and higher rates around dusk despite > 10(4) times higher concentration of ammonium in the medium, presumably because amino acids can be directly incorporated into protein. Leucine uptake rates by cells in the S+G(2) cell cycle stage were consistently 2.2 times higher than those of cells at the G(1) stage. Furthermore, S+G(2) cells upregulated amino acid uptake 3.5 times from dawn to dusk to boost protein synthesis prior to cell division. Because Prochlorococcus populations can account from 13% at midday to 42% at dusk of total microbial uptake of methionine and probably of other amino acids in N-depleted oceanic waters, this genus exerts diurnally variable, strong competitive pressure on other bacterioplankton populations.

Hypoxia selects for androgen independent LNCaP cells with a more malignant geno- and phenotype.

Hypoxia confers resistance to common cancer therapies, however, it has also has been shown to result in genetic alterations which may allow a survival advantage and increase the tumorigenic properties of cancer cells. Additionally, it may exert a selection pressure, allowing expansion of tumor cells with a more aggressive phenotype. To further assess the role of hypoxia in malignant progression in prostate cancer we exposed human androgen dependent prostate cancer cells (LNCaP) to cycles of chronic hypoxia and isolated a subline, LNCaP-H1. This article describes the partial characterization of this cell line. The LNCaP-H1 subline showed altered growth characteristics and exhibited androgen independent growth both in vitro and in vivo. Furthermore, these cells were resistant to mitochondrial-mediated apoptosis, probably since the endogenous levels of Bax was lower and Bcl-2 higher than in the parental LNCaP cells. Microarray analysis revealed that a complex array of pathways had differential gene expression between the 2 cell lines, with LNCaP-H1 cells exhibiting a genetic profile which suggests that they may be more likely metastasize to distant organs, especially bone. This was supported by an in vitro invasion assay, and an in vivo metastasis study. This study shows that hypoxia can select for androgen independent prostate cancer cells which have a survival advantage and are more likely to invade and metastasize.

Tailored Microarray Platform for the Detection of Marine Toxins

Currently, there are no fast in vitro broad spectrum screening bioassays for the detection of marine toxins. The aim of this study was to develop such an assay. In gene expression profiling experiments 17 marker genes were provisionally selected that were differentially regulated in human intestinal Caco-2 cells upon exposure to the lipophilic shellfish poisons azaspiracid-1 (AZA1) or dinophysis toxin-1 (DTX1). These 17 genes together with two control genes were the basis for the design of a tailored microarray platform for the detection of these marine toxins and potentially others. Five out of the 17 selected marker genes on this dedicated DNA microarray gave dear signals, whereby the resulting fingerprints could be used to detect these toxins. CEACAM1, DDIT4, and TUBB3 were up-regulated by both AZA1 and DTX1, TRIB3 was up-regulated by AZA1 only, and OSR2 by DTX1 only. Analysis by singleplex qRT-PCR revealed the up- and down-regulation of the selected RGS16 and NPPB marker genes by DTX1, that were not envisioned by the new developed dedicated array. The qRT-PCR targeting the DDIT4, RSG16 and NPPB genes thus already resulted in a specific pattern for AZA1 and DTX1 indicating that for this specific case qRT-PCR might a be more suitable approach than a dedicated array.

Industrial scale microwave processing of tomato juice using a novel continuous microwave system

This study evaluated the effect of an industrial scale continuous flow microwave volumetric heating system in comparison to conventional commercial scale pasteurisation for the processing of tomato juice in terms of physicochemical properties, microbial characteristics and antioxidant capacity. The effect against oxidative stress in Caco-2 cells, after in vitro digestion was also investigated. Physicochemical and colour characteristics of juices were very similar between technologies and during storage. Both conventional and microwave pasteurisation inactivated microorganisms and kept them in low levels throughout storage. ABTS⁺ values, but not ORAC, were higher for the microwave pasteurised juice at day 0 however no significant differences between juices were observed during storage. Juice processed with the microwave system showed an increased cytoprotective effect against H₂O₂ induced oxidation in Caco-2 cells. Organoleptic analysis revealed that the two tomato juices were very similar. The continuous microwave volumetric heating system appears to be a viable alternative to conventional pasteurisation.

Size regulation of double and half embryos in the mice musculus

Genetic chimeras made by aggregating early mouse embryos have many uses in developmental biology and have also provided insights into embryonic growth regulation. There is an indication that the embryo can regulate for an increase in size because although aggregation chimeras are twice as big as normal embryos when made, they are born of normal size. Upward regula..... tion of size reduced embryos is also possible. Half embryos made by the isolation or destruction of one of the blastomeres of a 2-cell embryo are also born of normal size. Little is known about the timing or the mechanism of this size regulation. In this study, the timing of size regulation in double and half embryos was clearly established by comparison of cell numbers derived from serial reconstruction of light microscope sections of control and experimental embryos. It was shown that size regulation in double embryos occurred around 6dl6h and in half embryos by 7dOh. Size regulation occurred in all tissues at the same time indicating a single control mechanism for the entire embryo. More detailed examination of the growth of double embryos revealed that size regulation occurred by alteration in cell cycle length~ No excessive cell death was found in double embryos compared to the controls and continuous labelling with [3H] thymidine showed no large non-dividing cell population in double embryos. However, a comparison of the mitotic index of double and control embryos after colcemid treatment, revealed a large difference between the two around 5dl6h to 6d16h. During this period, control embryos underwent a proliferative burst not shown by the double embryos. The mechanism for cell cycle control is not clear; it may be intrinsic to the embryo or determined by the uterine environment. Evidence was found suggesting that differentiation in the postimplantation embryo was cell number dependent. The timing of differentiative events was examined in half, double and control embryos. Proamnion formation, which occurs prior to size regulation, occurs at the same cell number but at different times in the three groups of embryos. However mesoderm which appears after size regulation was seen at the same time in all grollps of embryos.

La PCSK9 humaine, une molécule aux multiples facettes métaboliques et une cible thérapeutique prometteuse : études de régulation in vitro et in vivo

La proprotéine convertase subtilisine/kexine-9 (PCSK9) a été identifiée comme le troisième locus impliqué dans l’hypercholestérolémie autosome dominante (ADH). Les deux autres gènes impliqués dans l’ADH encodent le récepteur des lipoprotéines de faible densité (LDLR) et l’apolipoprotéine B. La PCSK9 est une convertase qui favorise la dégradation du LDLR dans les hépatocytes et augmente le niveau plasmatique de cholestérol des LDL (LDL-C). Les mutations « gain de fonction » de la PCSK9 sont associées à un phénotype d’hypercholestérolémie familiale, tandis que les variantes « perte de fonction » sont associées à un LDL-C réduit et à un risque coronarien plus faible. Pour élucider le rôle physiologique de la PCSK9, nous avons étudié sa régulation génique. En utilisant le RT-PCR quantitatif dans des hépatocytes humains, nous avons analysé la régulation de PCSK9 sous différentes conditions modulant l’expression des gènes impliqués dans le métabolisme du cholestérol. Nous avons démontré que l’expression de la PCSK9 était induite par les statines de manière dose-dépendante et que cette induction était abolie par le mévalonate. De plus, le promoteur de PCSK9 contenait deux motifs conservés pour la régulation par le cholestérol : le sterol regulatory element (SRE) et un site Sp1. La PCSK9 circule dans le plasma sous des formes mature et clivée par la furine. Grâce à notre anticorps polyclonal, nous avons mis au point un test ELISA mesurant la PCSK9 plasmatique totale. Une étude transversale a évalué les concentrations plasmatiques de PCSK9 chez des sujets sains et hypercholestérolémiques, traités ou non par des statines ou une combinaison statine/ezetimibe. Chez 254 sujets sains, la valeur moyenne de PCSK9 (écart-type) était de 89,5 (31,9) µg/L. La concentration plasmatique de la PCSK9 corrélait avec celle de cholestérol total, du LDL-C, des triglycérides (TG), de la glycémie à jeun, l’âge et l’indice de masse corporelle. Le séquençage de PCSK9 chez des sujets aux extrêmes de la distribution des concentrations de PCSK9 de notre cohorte a révélé la présence d’une nouvelle variation « perte de fonction » : R434W. Chez 200 patients hypercholestérolémiques, la concentration de PCSK9 était plus élevée que chez les sujets sains (P<0,04). Elle a augmenté avec une dose croissante de statine (P<0,001), et a augmenté encore plus suite à l’ajout d’ezetimibe (P<0,001). Chez les patients traités, ceux présentant une hypercholestérolémie familiale (HF; due à une mutation du LDLR) avaient des concentrations plus élevées de PCSK9 que les non-HF (P<0,005), et la réduction de LDL-C corrélait positivement avec la concentration de PCSK9 atteinte de la même manière dans les deux sous-catégories (P<0,02 et P<0,005, respectivement). Par ailleurs, une incubation des cellules HepG2 (hépatocytes) et Caco-2 (entérocytes) avec de l’ezetimibe a provoqué une augmentation de l’ARNm de PCSK9 et de NPC1L1 de 1,5 à 2 fois (P<0,05), mais aucune variation significative de PCSK9 sécrétée n’a été observée, suggérant que ces lignées cellulaires ne sont pas un modèle idéal. Nous avons également mesuré le niveau de PCSK9 chez 1 739 Canadiens-français âgés de 9, 13 et 16 ans. La valeur moyenne (écart-type) de PCSK9 dans cette cohorte était de 84,7 (24,7) µg/L, légèrement plus basse que dans la cohorte d’adultes (89,5 (31,9) µg/L). Chez les garçons, la PCSK9 circulante diminuait avec l’âge, tandis que c’était l’inverse chez les filles. Il y avait des associations positives et significatives entre la PCSK9 et la glycémie à jeun, l’insulinémie, le HOMA-IR, et les paramètres lipidiques (TC, LDL-C, TG, HDL-C, apoAI et apoB). Dans l’analyse multivariée, une hausse de 10% de l’insulinémie à jeun était associée à une augmentation de 1 à 2% de PCSK9. La régulation de PCSK9 est typique de celle d’un gène impliqué dans le métabolisme des lipoprotéines et est probablement la cible du facteur de transcription «sterol regulatory element-binding protein » (SREBP-2). La concentration plasmatique de la PCSK9 est associée avec l’âge, le sexe, et de multiples marqueurs métaboliques chez les enfants et les adultes. La détection de la PCSK9 circulante chez les sujets HF et non-HF signifie que ce test ELISA spécifique à PCSK9 pourrait servir à suivre la réponse à la thérapie chez un grand éventail de sujets. PCSK9 semble être une cible thérapeutique prometteuse dans le traitement de l’hypercholestérolémie et de la maladie cardiovasculaire.

Semisynthetic aminoglycoside antibiotics : toward biomimetic synthesis, evasion of bacterial resistance and reduced toxicity

Les antibiotiques aminoglycosidiques sont des agents bactéricides de grande valeur et d’efficacité à large spectre contre les pathogènes Gram-positifs et Gram-négatifs, dont plusieurs membres naturels et semisynthétiques sont importants dans l’histoire clinique depuis 1950. Des travaux crystallographiques sur le ribosome, récompensés par le prix Nobel, ont démontré comment leurs diverses structures polyaminées sont adaptées pour cibler une hélice d’ARN dans le centre de codage de la sous-unité 30S du ribosome bactérien. Leur interférence avec l’affinité et la cinétique des étapes de sélection et vérification des tARN induit la synthèse de protéines à basse fidélité, et l’inhibition de la translocation, établissant un cercle vicieux d’accumulation d’antibiotique et de stress sur la membrane. En réponse à ces pressions, les pathogènes bactériens ont évolué et disséminé une panoplie de mécanismes de résistance enzymatiques et d’expulsion : tels que les N acétyltransférases, les O phosphotransférases et les O nucleotidyltransférases qui ciblent les groupements hydroxyle et amino sur le coeur des aminoglycosides; des méthyl-transférases, qui ciblent le site de liaison ribosomale; et des pompes d’expulsion actives pour l’élimination sélective des aminoglycosides, qui sont utilisés par les souches Gram-négatives. Les pathogènes les plus problématiques, qui présentent aujourd’hui une forte résilience envers la majorité des classes d’antibiotiques sur le bord de la pan-résistance ont été nommés des bactéries ESKAPE, une mnémonique pour Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa et Enterobacteriaceae. La distribution globale des souches avec des mécanismes de résistance envers les standards cliniques aminoglycosides, tels que la tobramycine, l’amikacine et la gentamicine, est comprise entre 20 et 60% des isolées cliniques. Ainsi, les aminoglycosides du type 4,6-disubstitués-2-deoxystreptamine sont inadéquats comme thérapies anti-infectieuses à large spectre. Cependant, la famille des aminoglycosides 4,5-disubstitués, incluant la butirosine, la neomycine et la paromomycine, dont la structure plus complexe, pourrait constituter une alternative. Des collègues dans le groupe Hanessian et collaborateurs d’Achaogen Inc. ont démontré que certains analogues de la paraomomycine et neomycine, modifiés par désoxygénation sur les positions 3’ et 4’, et par substitution avec la chaîne N1-α-hydroxy-γ-aminobutyramide (HABA) provenant de la butirosine, pourrait produire des antibiotiques très prometteurs. Le Chapitre 4 de cette dissertation présente la conception et le développement d’une stratégie semi-synthétique pour produire des nouveaux aminoglycosides améliorés du type 4,5 disubstitués, inspiré par des modifications biosynthétiques de la sisomicine, qui frustrent les mécanismes de résistance bactérienne distribuées globalement. Cette voie de synthèse dépend d’une réaction d’hydrogénolyse de type Tsuji catalysée par palladium, d’abord développée sur des modèles monosaccharides puis subséquemment appliquée pour générer un ensemble d’aminoglycosides hybrides entre la neomycine et la sisomicine. Les études structure-activité des divers analogues de cette nouvelle classe ont été évaluées sur une gamme de 26 souches bactériennes exprimant des mécanismes de résistance enzymatique et d’expulsion qui englobe l’ensemble des pathogènes ESKAPE. Deux des antibiotiques hybrides ont une couverture antibacterienne excellente, et cette étude a mis en évidence des candidats prometteurs pour le développement préclinique. La thérapie avec les antibiotiques aminoglycosidiques est toujours associée à une probabilité de complications néphrotoxiques. Le potentiel de toxicité de chaque aminoglycoside peut être largement corrélé avec le nombre de groupements amino et de désoxygénations. Une hypothèse de longue date dans le domaine indique que les interactions principales sont effectuées par des sels des groupements ammonium, donc l’ajustement des paramètres de pKa pourrait provoquer une dissociation plus rapide avec leurs cibles, une clairance plus efficace et globalement des analogues moins néphrotoxiques. Le Chapitre 5 de cette dissertation présente la conception et la synthèse asymétrique de chaînes N1 HABA β substitutées par mono- et bis-fluoration. Des chaînes qui possèdent des γ-N pKa dans l’intervalle entre 10 et 7.5 ont été appliquées sur une neomycine tétra-désoxygénée pour produire des antibiotiques avancés. Malgré la réduction considérable du γ N pKa, le large spectre bactéricide n’a pas été significativement affecté pour les analogues fluorés isosteriques. De plus, des études structure-toxicité évaluées avec une analyse d’apoptose propriétaire d’Achaogen ont démontré que la nouvelle chaîne β,β difluoro-N1-HABA est moins nocive sur un modèle de cellules de rein humain HK2 et elle est prometteuse pour le développement d’antibiotiques du type neomycine avec des propriétés thérapeutiques améliorées. Le chapitre final de cette dissertation présente la proposition et validation d’une synthèse biomimétique par assemblage spontané du aminoglycoside 66-40C, un dimère C2 symétrique bis-imine macrocyclique à 16 membres. La structure proposée du macrocycle a été affinée par spectroscopie nucléaire à un système trans,trans-bis-azadiène anti-parallèle. Des calculs indiquent que l’effet anomérique de la liaison α glycosidique entre les anneaux A et B fournit la pré-organisation pour le monomère 6’ aldéhydo sisomicine et favorise le produit macrocyclique observé. L’assemblage spontané dans l’eau a été étudié par la dimérisation de trois divers analogues et par des expériences d’entre croisement qui ont démontré la généralité et la stabilité du motif macrocyclique de l'aminoglycoside 66-40C.

L’étude du rôle d’ARF1 dans la migration et la prolifération des cellules du cancer du sein

Les facteurs d’ADP-ribosylation (ARFs) sont des petites GTPases impliquées dans le transport vésiculaire, la synthèse des lipides membranaires et la réorganisation du cytosquelette d’actine. Les isoformes 1 (ARF1) et 6 (ARF6) sont les plus étudiées. ARF1 est connue pour être distribuée à l’appareil de Golgi, alors qu’ARF6 est confinée principalement à la membrane plasmique. Récemment, il a été démontré qu’ARF6 est hautement exprimée et activée dans plusieurs cellules de cancer du sein invasif et que celle-ci contrôle les processus de migration et d’invasion. Cependant, le rôle d’ARF1 dans ces processus biologiques impliqués dans la formation de métastases du cancer du sein demeure méconnu. Dans la présente étude, nous avons utilisé comme modèle d’étude pour ARF1 les MDA-MB-231, une lignée de cellules invasives du cancer du sein exprimant de haut niveau de récepteurs au facteur de croissance épidermique (EGFR). Afin d’évaluer le rôle d’ARF1 dans la migration, dans la transition épithéliale mésenchymateuse (EMT) et dans la prolifération cellulaire, nous avons procédé à deux types d’approches expérimentales, soit l’inhibition de l’expression endogène d’ARF1 par l’interférence à l’ARN de même que la surexpression de formes mutantes dominante négative (ARF1T31N) et constitutivement active d’ARF1 (ARF1Q71L), qui miment les formes inactive et active de la GTPase, respectivement. De manière intéressante, la suppression d’ARF1 et la surexpression de la forme inactive d’ARF1 induisent l’arrêt de la migration et de la prolifération des MDA-MB-231 de manière dépendante à l’activation de l’EGFR et ce, en bloquant l’activation de la voie PI3Kinase. De plus, nous démontrons qu’ARF1, de même que les ARF GEFs Cytohésine-1 et Cytohésine-2, contribuent au phénotype invasif des cellules tumorales de cancer du sein. Dans les mêmes approches expérimentales, nous montrons que l’inactivation d’ARF1 dans les MDA-MB-231 déclenche un arrêt de croissance irréversible associé à l’induction de la sénescence et ce, en régulant la fonction de la protéine du rétinoblastome pRb. Enfin, cette étude a permis de mettre en évidence le rôle physiologique d’ARF1 dans les processus de migration et de prolifération cellulaire, deux événements biologiques responsables de la progression du cancer du sein.

Heteroplasmy in mammal mitochondrial deoxyribonucleic acid

La nature a développé diverses stratégies afin d’assurer le commencement de la vie dans des conditions d’homoplasmie, c’est-à-dire des conditions telles que les cellules sont dotées du même ADN mitochondrial. Toutefois, des nouveaux haplotypes de l’acide désoxyribonucléique mitochondrial (ADNmt) peuvent apparaitre et croître de plusieurs façons tout au long de la durée d’une vie menant à l’hétéroplasmie. Par exemple, l’hétéroplasmie de l’ADNmt peut être créée artificiellement par des technologies reproductives assistées, ainsi que naturellement par le processus de vieillissement. De ce fait, la thèse de ce doctorat fut divisée en deux principaux objectifs. Le premier étant celui d’analyser les changements survenus dans l’hétéroplasmie de l’ADNmt produit par le transfert nucléaire des cellules somatiques (SCNT) lors du développement de l’embryon jusqu’au fœtus et aux tissus adultes de bovins clonés. En ce qui concerne le second objectif, il s’agit d’analyser les changements survenus dans l’hétéroplasmie de l’ADNmt causés par le vieillissement dans une cellule somatique adulte et dans des tissus germinaux durant l’ovogénèse, ainsi qu’au début de l’embryogenèse et dans la procédure de culture in vitro sur des souris. Dans la première série d’expériences sur des bovins, des fibroblastes fœtaux transportant une mutation d’ADNmt (insertion de 66 pb) furent fusionnés avec des ovocytes receveurs transportant l’ADNmt du type sauvage. La présence d’ADNmt venant de la cellule donneuse a été analysée à différents stades de développement, soit sur des embryons âgés de 17 jours (n=17), des fœtus âgés de 40 jours (n=3), des fœtus âgés de 60 jours (n=3), un fœtus âgé de 240 jours et 3 clones post-nataux âgés de 18 à 24 mois. Chaque individu s’est avéré être hétéroplasmique et 99 % (103/104) des échantillons de tissus analysés étaient également hétéroplasmiques. Cependant, l’ovaire venant du fœtus de 240 jours fut le seul à être homoplasmique pour l’ADNmt de l’ovocyte receveur. Dans la plupart des échantillons analysés (95,2 %, soit 99/104) la moyenne d’hétéroplasmie était de 1,46 %. Par contre, un fœtus âgé de 40 jours a présenté un niveau élevé d’hétéroplasmie (20,9 %), indiquant ainsi que des évènements rares d’augmentation de l’ADNmt des cellules donneuses peuvent survenir. Étant donné que la majorité des clones SCNT montrait de l’hétéroplasmie de l’ADNmt à des proportions comparables à celles des cellules donneuses au moment de la reconstruction de l’embryon, on a pu conclure que l’hétéroplasmie produite par des techniques de transfert nucléaire utilisant des cellules somatiques est due à une ségrégation neutre de l’ADNmt. Dans la seconde série d’expériences sur des souris, des femelles de différents âges, c.à.d. jeunes (0 – 8 mois), moyennes (8 – 16 mois) et vieilles (16 – 24 mois), ont été synchronisées (gonadotrophines) et sacrifiées dans le but d’obtenir des ovocytes au stade de vésicule germinal, et des ovocytes au stade métaphase-II produits in vivo et in vitro. De plus, des embryons in vivo et in vitro au stade de deux-cellules et des embryons au stade de blastocystes ont été obtenus de femelles jeunes. Différents tissus somatiques, venant de femelles des trois stades d’âge ont été obtenus : cerveau, foie, muscle et du cumulus ovocytaire. De plus, l’effet du vieillissement a été mesuré selon la fertilité de la femelle. En effet, les effets sur l’hétéroplasmie du vieillissement, du stade de développement et de la culture in vitro ont été mesurés dans des ovocytes et dans des embryons. Les effets du vieillissement sur les mitochondries ont été mesurés par rapport au nombre total de copies de l’ADNmt, au pourcentage des délétions communes et sur l’expression de trois gènes : Ndufs4, Mt-nd2 and Mt-nd4. Il a été possible d’observer que la fertilité des femelles dans la colonie de souris diminuait avec l’âge. En fait, le vieillissement affectait l’ADNmt dans les tissus somatiques, cependant il n’avait pas d’effet sur le cumulus, les ovocytes et les embryons. Le nombre de délétions de l’ADNmt augmentait pendant la reprise de la méiose et celui-ci diminuait au début du développement embryonnaire. La culture in vitro n’affectait pas la quantité d’ADNmt dans la plupart des tissus germinaux. Puisque nous n’avons pas trouvé d’effet de l’âge dans la majorité des paramètres mitochondriaux analysés dans les ovocytes et les embryons, il est suggéré que la délétion commune de l’ADNmt dans les tissus germinaux est davantage reliée au statut cellulaire de la production d’énergie qu’au processus de vieillissement. Deux sources différentes de mutations de l’ADNmt produites dans les ovocytes normaux ou reconstitués ont produit différents résultats d’hétéroplasmie au début de l’embryogénèse. Chez les bovins, l’hétéroplasmie artificielle impliquant une petite insertion (66 pb) dans la région non codante (D-loop) de l’ADNmt a été vraisemblablement non nocive pour l’embryon, tolérant la persistance de l’ADNmt étranger pendant les différents stades du développement des clones. Chez les souris, l’hétéroplasmie naturelle produite par une grande délétion (4974 pb délétion commune) dans la région codante de l’ADNmt a été vraisemblablement nocive pour l’embryon et par conséquent éliminée pour assurer l’homoplasmie au début du développement embryonnaire.