Engineering polymeric micelles for solubilization of poorly-water soluble drugs : a novel approach for oral drug delivery

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Modulation du développement du cancer de l'intestin et du côlon par des nutriments des produits laitiers

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le rôle du récepteur scavenger B type I, SR-BI, dans l'absorption et le métabolisme du cholestérol au niveau intestinal

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Engineering polymeric micelles for solubilization of poorly-water soluble drugs : a novel approach for oral drug delivery

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Differential contributions of the mIPS and PMd in the movement planning of reaches investigated through HD-tDCS

To reach for a target, we must formulate a movement plan - a difference vector of the target position with respect to the starting hand position. While it is known that the medial part of the intraparietal sulcus (mIPS) and the dorsal premotor (PMd) activity reflects aspects of a kinematic plan for a reaching movement, it is unclear whether or how the two regions may differ. We investigated the functional roles of the mIPS and PMd in the planning of reaching movements using high definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) and examined changes in horizontal endpoint error when participants were subjected to anodal and cathodal stimulation. The left mIPS and PMd were functionally localized with fMRI in each participant using an interleaved center-out pointing and saccade task and mapped onto the scalp using Brainsight. We adopted a randomized, single-blind design and applied anodal and cathodal stimulation (2mA for 20 min; 3cm radius 4x1 electrode placement) during 4 separate visits scheduled at least a week apart. Each participant performed 250 baseline, stimulation, and post-stimulation memory-guided reaches starting from one of two initial hand positions (IHPs) to one of 4 briefly flashed targets (20 cm distant, 5 cm apart horizontally) while fixating on a straight-ahead cross located at the target line. Separate 2-way repeated measures ANOVAs of horizontal endpoint error difference after cathodal tDCS at each stimulation site revealed a significant IHP by target position interaction effect at the left mIPS, and significant IHP and target main effects at the left PMd. Behaviorally, these effects corresponded to IHP-dependent contractions after cathodal mIPS tDCS and IHP-independent contractions after cathodal PMd tDCS. These results suggest that the movement vector is not yet formed at the input level of mIPS, but is encoded at the input of PMd. These results also indicate that tDCS is a viable, useful method in investigating movement planning properties through temporary perturbations of the system.

Afectividad y creaciones estéticas: intervención social con jóvenes no cualificados

Los jóvenes no cualificados, que participan en los dispositivos educativos de segunda oportunidad, recorren itinerarios de transición al mercado laboral cada vez más complejos. Por lo que conocer sus expectativas y su capacidad de agencia resulta ineludible para mejorar nuestro acompañamiento como profesionales de la intervención sociolaboral. En este artículo exploramos la adaptación de esos jóvenes a una exigencia creciente de cualificación, que los está excluyendo laboralmente. Frente a este proceso, observamos que contraponen una resistencia basada en su capital simbólico, a través de la afectividad y la estética. Nuestro interés por estas respuestas nace de la desorientación percibida entre los profesionales de los programas educativos. Incapaces de comprender las trayectorias divergentes que estos jóvenes plantean, ante los itinerarios homogéneos que se les ofrecen para su inserción social. Tras el análisis de las creaciones artísticas y estéticas de los adolescentes, intuimos que hay dos factores que activan su resistencia a las limitaciones de sus expectativas de éxito. Por un lado, una variable institucional, que apunta a una deficiente planificación de los itinerarios formativos, que los jóvenes perciben que les aboca a la infracualificación y a un mercado laboral precario e inestable. Y por otro lado, una resistencia a la exclusión, que se enraíza en un imaginario de éxito y de movilidad social propio de una juventud globalizada.

Cooperative or collaborative learning: Is there a difference in university students’ perceptions?

The hypothesis that the same educational objective, raised as cooperative or collaborative learning in university teaching does not affect students’ perceptions of the learning model, leads this study. It analyses the reflections of two students groups of engineering that shared the same educational goals implemented through two different methodological active learning strategies: Simulation as cooperative learning strategy and Problem-based Learning as a collaborative one. The different number of participants per group (eighty-five and sixty-five, respectively) as well as the use of two active learning strategies, either collaborative or cooperative, did not show differences in the results from a qualitative perspective.

An in vitro investigation on the cytotoxic and nuclear receptor transcriptional activity of the mycotoxins fumonisin B1 and beauvericin

Fumonisin B1 (FB1) and beauvericin (BEA) are secondary metabolites of filamentous fungi, which under appropriate temperature and humidity conditions may develop on various foods and feeds. To date few studies have been performed to evaluate the toxicological and endocrine disrupting effects of FB1 and BEA. The present study makes use of various in vitro bioassays including; oestrogen, androgen, progestagen and glucocorticoid reporter gene assays (RGAs) for the study of nuclear receptor transcriptional activity, the thiazolyl blue tetrazolium bromide (MTT) assay to monitor cytotoxicity and high content analysis (HCA) for the detection of pre-lethal toxicity in the RGA and Caco-2 human colon adenocarcinoma cells. At the receptor level, 0.001-10μM BEA or FB1 did not induce any agonist responses in the RGAs. However at non-cytotoxic concentrations, an antagonistic effect was exhibited by FB1 on the androgen nuclear receptor transcriptional activity at 10μM and BEA on the progestagen and glucocorticoid receptors at 1μM. MTT analysis showed no decrease in cell viability at any concentration of FB1, whereas BEA showed a significant decrease in viability at 10μM. HCA analysis confirmed that the reduction in the progestagen receptor transcriptional activity at 1μM BEA was not due to pre-lethal toxicity. In addition, BEA (10μM) induced significant toxicity in both the TM-Luc (progestagen responsive) and Caco-2 cells.

Free fatty acid receptor 1 (GPR40) agonists containing spirocyclic periphery inspired by LY2881835

The free fatty acid receptor 1 (FFA1), a G protein-coupled receptor (GPCR) naturally activated by long-chain fatty acids is a novel target for the treatment of metabolic diseases. The basic amine spirocyclic periphery of Eli Lilly's drug candidate LY2881835 for treatment of type 2 diabetes mellitus (which reached phase I clinical trials) inspired a series of novel FFA1 agonists. These were designed to incorporate the 3-[4-(benzyloxy)phenyl]propanoic acid pharmacophore core decorated with a range of spirocyclic motifs. The latter were prepared via the Prins cyclization and subsequent modification of the 4-hydroxytetrahydropyran moiety in the Prins product. Here, we synthesize 19 compounds and test for FFA1 activity. Within this pilot set, a nanomolar potency (EC50=55nM) was reached. Four lead compounds (EC50 range 55-410nM) were characterized for aqueous solubility, metabolic stability, plasma protein binding and Caco-2 permeability. While some instability in the presence of mouse liver microsomes was noted, mouse pharmacokinetic profile of the compound having the best overall ADME properties was evaluated to reveal acceptable bioavailability (F=10.3%) and plasma levels achieved on oral administration.

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Assessment of genotoxicity of aflatoxin M1 and B1 contaminated milks after in vitro human digestion

Introduction - Milk is considered a complete food from the nutritional point of view. Milk can be exposed to various types of contamination, such as mycotoxins. These metabolites are naturally occurring toxic compounds produced by fungi. Several studies on milk samples have reported the presence of aflatoxin B1 (AFB1) and M1 (AFM1), due to the high incidence in samples intended for human consumption, carcinogenicity proven AFB1 and resistance of the contaminants to the process of digestion, making those available for intestinal absorption. Considering these aspects, the objective of this study was to evaluate the genotoxicity of milk samples contaminated by AFB1 and AFM1 before and after the action of lactic acid bacteria using Caco-2 intestinal human cells.

Nanostructured lipid carriers as vehicles for the delivery of poorly water-soluble drugs

186 p.

Novel Anti-Campylobacter Compounds Identified Using High Throughput Screening of a Pre-selected Enriched Small Molecules Library

Campylobacter is a leading cause of foodborne bacterial gastroenteritis worldwide and infections can be fatal. The emergence of antibiotic-resistant Campylobacter spp. necessitates the development of new antimicrobials. We identified novel anti-Campylobacter small molecule inhibitors using a high throughput growth inhibition assay. To expedite screening, we made use of a “bioactive” library of 4,182 compounds that we have previously shown to be active against diverse microbes. Screening for growth inhibition of Campylobacter jejuni, identified 781 compounds that were either bactericidal or bacteriostatic at a concentration of 200 µM. Seventy nine of the bactericidal compounds were prioritized for secondary screening based on their physico-chemical properties. Based on the minimum inhibitory concentration against a diverse range of C. jejuni and a lack of effect on gut microbes, we selected 12 compounds. No resistance was observed to any of these 12 lead compounds when C. jejuni was cultured with lethal or sub-lethal concentrations suggesting that C. jejuni is less likely to develop resistance to these compounds. Top 12 compounds also possessed low cytotoxicity to human intestinal epithelial cells (Caco-2 cells) and no hemolytic activity against sheep red blood cells. Next, these 12 compounds were evaluated for ability to clear C. jejuni in vitro. A total of 10 compounds had an anti-C. jejuni effect in Caco-2 cells with some effective even at 25 µM concentrations. These novel 12 compounds belong to five established antimicrobial chemical classes; piperazines, aryl amines, piperidines, sulfonamide and pyridazinone. Exploitation of analogues of these chemical classes may provide Campylobacter specific drugs that can be applied in both human and animal medicine.

Caraterização in vitro dos efeitos tóxicos da patulina na integridade do epitélio intestinal e potenciais efeitos protetores da cisteína

A mucosa intestinal é a primeira barreira biológica encontrada pelas micotoxinas presentes nos alimentos, sendo a patulina, uma micotoxina produzida por fungos do género Penicillium spp., uma preocupação particular atendendo a que a exposição humana a esta micotoxina pode conduzir a efeitos imunológicos, neurológicos e gastrointestinais. Considerando estes efeitos para a saúde, o presente estudo tem como objetivos a avaliação do efeito tóxico da exposição intestinal a patulina, bem como a determinação do potencial efeito protetor da coadministração de patulina e cisteína na membrana intestinal, utilizando para o efeito células Caco-2. A integridade da membrana intestinal foi determinada pela medição da resistência elétrica transepitelial (TEER). Os resultados evidenciaram um decréscimo acentuado nos valores de TEER após 24 horas de exposição celular a 95 μM de patulina. Para as concentrações mais reduzidas verificou-se uma redução máxima inferior a 25% após 24 horas de exposição. A coadministração de patulina (95 μM) e cisteína (40 μM) revelou um decréscimo nos valores de TEER. O tratamento com cisteína em concentrações superiores ( 400 μM) revelou efeito protetor da membrana intestinal, tendo em conta os valores de TEER. Estes resultados contribuem para uma avaliação do risco mais precisa associada à exposição a contaminantes alimentares.

Characterization of in vitro effects of patulin on intestinal epithelial and immune cells

The intestinal mucosa is the first biological barrier encountered by natural toxins, and could possibly be exposed to high amounts of dietary mycotoxins. Patulin (PAT), a mycotoxin produced by Penicillium spp. during fruit spoilage, is one of the best known enteropathogenic mycotoxins able to alter functions of the intestine (Maresca et al., 2008). This study evaluated the effects of PAT on barrier function of the gut mucosa utilizing the intestinal epithelial cell model Caco-2, and scrutinized immunomodulatory effects using human peripheral blood mononuclear cells (PBMC) and human blood monocyte-derived dendritic cells (moDCs) as test systems. PAT exposure reduced Caco-2 cell viability at concentrations above 12 mM. As expected, the integrity of a polarized Caco-2 monolayer was affected by PAT exposure, as demonstrated by a decrease in TER values, becoming more pronounced at 50 mM. No effects were detected on the expression levels of the tight junction proteins occludin, claudin-1 and claudin-3 at 50 mM. However, the expression of zonula occludens-1 (ZO-1) and myosin light chain 2 (MLC2) declined. Also, levels of phospho-MLC2 (p-MLC2) increased after 24 h of exposure to 50 mM of PAT. T cell proliferation was highly sensitive to PAT with major effects for concentrations above 10 nM of PAT. The same conditions did not affect the maturation of moDC. PAT causes a reduction in Caco-2 barrier function mainly by perturbation of ZO-1 levels and the phosphorylation of MLC. Low doses of PAT strongly inhibited T cell proliferation induced by a polyclonal activator, but had no effect on the maturation of moDC. These results provide new information that strengthens the concept that the epithelium and immune cells of the intestinal mucosa are important targets for the toxic effects of food contaminants like mycotoxins