Amino acid, peptide and drug transport across monolayers of human intestinal (CAC0-2) cells in vitro

The properties of Caco-2 monolayers were compared on aluminium oxide and nitrocellulose permeable-supports. On nitrocellulose, Caco-2 cells displayed a higher rate of taurocholic acid transport than those cultured on aluminium oxide inserts. In addition, Caco-2 cells grown on these two inserts were not comparable with respect to cell morphology, cell numbers and transepithelial electrical resistance. The low adsorption potential of the aluminium oxide inserts, particularly for high molecular weight or lipophilic ligands, offers a distinct advantage over nitrocellulose inserts for drug transport studies. The carrier-mediated uptake and transport of the imino acid (L-proline) and the acidic amino acids (L-aspartate and L-glutamate) have been studied. At pH7.4, L-proline uptake is mediated via an A-system carrier. Elevated uptake and transport under acidic conditions occurs by activation of a distinct carrier population. Acidic amino acid transport is mediated via a X-AG system. The flux of baclofen, CGP40116 andCGP40117 across Caco-2 monolayers was described by passive transport. The transport of three peptides, thyrotrophin-releasing hormone, SQ29852 and cyclosporin were investigated. Thyrotrophin-releasing hormone transport acrossCaco-2 monolayers was characterised by a minor saturable (carrier-mediated,approximately 25%) pathway, superimposed onto a major non-saturable (diffusional)pathway. SQ29852 uptake into Caco-2 monolayers is described by a major saturable mechanism (Km = 0.91 mM) superimposed onto a minor passive component.However, the initial-rate of SQ29852 transport is consistent with a passive transepithelial transport mechanism. These data highlight the possibility that itsbasolateral efflux is severely retarded such that the passive paracellular transportdictates the overall transepithelial transport characteristics. In addition, modelsuitable for investigating the transepithelial transport of cyclosporin A has been developed. A modification of the conventional Caco-2 model has been developed which has a calcium-free Ap donor-solution and a Bl receiver-solution containing the minimumcalcium concentration required to maintain monolayer integrity (100 μM). The influence of calcium and magnesium on the absorption of [14C]pamidronate was evaluated by comparing its transport across the conventional and minimum calciumCaco-2 models. Ap calcium and magnesium ions retard the Ap-to-Bl flux of pamidronate across Caco-2 monolayers. The effect of self-emulsifying oleic acid-Tween 80 formulations on Caco-2monolayer integrity has been investigated. Oleic acid-Tween 80 (1 0:1) formulations produced a dose-dependent disruption of Caco-2 monolayer integrity. This disruption was related to the oleic acid content of the formulation.

Differentiating human NT2/D1 neurospheres as a versatile in vitro 3D model system for developmental neurotoxicity testing

Developmental neurotoxicity is a major issue in human health and may have lasting neurological implications. In this preliminary study we exposed differentiating Ntera2/clone D1 (NT2/D1) cell neurospheres to known human teratogens classed as non-embryotoxic (acrylamide), weakly embryotoxic (lithium, valproic acid) and strongly embryotoxic (hydroxyurea) as listed by European Centre for the Validation of Alternative Methods (ECVAM) and examined endpoints of cell viability and neuronal protein marker expression specific to the central nervous system, to identify developmental neurotoxins. Following induction of neuronal differentiation, valproic acid had the most significant effect on neurogenesis, in terms of reduced viability and decreased neuronal markers. Lithium had least effect on viability and did not significantly alter the expression of neuronal markers. Hydroxyurea significantly reduced cell viability but did not affect neuronal protein marker expression. Acrylamide reduced neurosphere viability but did not affect neuronal protein marker expression. Overall, this NT2/D1 -based neurosphere model of neurogenesis, may provide the basis for a model of developmental neurotoxicity in vitro.

Upregulation of urotensin II receptor in preeclampsia causes in vitro placental release of soluble vascular endothelial growth factor receptor 1 in hypoxia

Preeclampsia is a hypertensive disorder of pregnancy caused by abnormal placental function, partly because of chronic hypoxia at the utero-placental junction. The increase in levels of soluble vascular endothelial growth factor receptor 1, an antiangiogenic agent known to inhibit placental vascularization, is an important cellular factor implicated in the onset of preeclampsia. We investigated the ligand urotensin II (U-II), a potent endogenous vasoconstrictor and proangiogenic agent, for which levels have been reported to increase in patients with preeclampsia. We hypothesized that an increased sensitivity to U-II in preeclampsia might be achieved by upregulation of placental U-II receptors. We further investigated the role of U-II receptor stimulation on soluble vascular endothelial growth factor receptor 1 release in placental explants from diseased and normal patients. Immunohistochemistry, real-time PCR, and Western blotting analysis revealed that U-II receptor expression was significantly upregulated in preeclampsia placentas compared with controls (P<0.01). Cellular models of syncytiotrophoblast and vascular endothelial cells subjected to hypoxic conditions revealed an increase in U-II receptor levels in the syncytiotrophoblast model. This induction is regulated by the transcriptional activator hypoxia-inducible factor 1a. U-II treatment is associated with increased secretion of soluble vascular endothelial growth factor receptor 1 only in preeclamptic placental explants under hypoxia but not in control conditions. Interestingly, normal placental explants did not respond to U-II stimulation.

An in vitro comparison of the incorporation, growth, and chondrogenic potential of human bone marrow versus adipose tissue mesenchymal stem cells in clinically relevant cell scaffolds used for cartilage repair

Aim. To compare the incorporation, growth, and chondrogenic potential of bone marrow (BM) and adipose tissue (AT) mesenchymal stem cells (MSCs) in scaffolds used for cartilage repair. Methods. Human BM and AT MSCs were isolated, culture expanded, and characterised using standard protocols, then seeded into 2 different scaffolds, Chondro-Gide or Alpha Chondro Shield. Cell adhesion, incorporation, and viable cell growth were assessed microscopically and following calcein AM/ethidium homodimer (Live/Dead) staining. Cell-seeded scaffolds were treated with chondrogenic inducers for 28 days. Extracellular matrix deposition and soluble glycosaminoglycan (GAG) release into the culture medium was measured at day 28 by histology/immunohistochemistry and dimethylmethylene blue assay, respectively. Results. A greater number of viable MSCs from either source adhered and incorporated into Chondro-Gide than into Alpha Chondro Shield. In both cell scaffolds, this incorporation represented less than 2% of the cells that were seeded. There was a marked proliferation of BM MSCs, but not AT MSCs, in Chondro-Gide. MSCs from both sources underwent chondrogenic differentiation following induction. However, cartilaginous extracellular matrix deposition was most marked in Chondro- Gide seeded with BM MSCs. Soluble GAG secretion increased in chondrogenic versus control conditions. There was no marked difference in GAG secretion by MSCs from either cell source. Conclusion. Chondro-Gide and Alpha Chondro Shield were permissive to the incorporation and chondrogenic differentiation of human BM and AT MSCs. Chondro-Gide seeded with BM MSCs demonstrated the greatest increase in MSC number and deposition of a cartilaginous tissue.

Cancer therapy combining the modalities of hyperthermia and chemotherapy: In vitro cellular response after rapid heat accumulation in the cancer cell

Hyperthermia is usually used at a sub-lethal level in cancer treatment to potentiate the effects of chemotherapy. The purpose of this study is to investigate the role of heating rate in achieving synergistic cell killing by chemotherapy and hyperthermia. For this purpose, in vitro cell culture experiments with a uterine cancer cell line (MES-SA) and its multidrug resistant (MDR) variant MES-SA/Dx5 were conducted. The cytotoxicity, mode of cell death, induction of thermal tolerance and P-gp mediated MDR following the two different modes of heating were studied. Doxorubicin (DOX) was used as the chemotherapy drug. Indocyanine green (ICG), which absorbs near infrared light at 808nm (ideal for tissue penetration), was chosen for achieving rapid rate hyperthermia. A slow rate hyperthermia was provided by a cell culture incubator. The results show that the potentiating effect of hyperthermia to chemotherapy can be maximized by increasing the rate of heating as evident by the results from the cytotoxicity assay. When delivered at the same thermal dose, a rapid increase in temperature from 37°C to 43°C caused more cell membrane damage than gradually heating the cells from 37°C to 43°C and thus allowed for more intracellular accumulation of the chemotherapeutic agents. Different modes of cell death are observed by the two hyperthermia delivery methods. The rapid rate laser-ICG hyperthermia @ 43°C caused cell necrosis whereas the slow rate incubator hyperthermia @ 43°C induced very mild apoptosis. At 43°C a positive correlation between thermal tolerance and the length of hyperthermia exposure is identified. This study shows that by increasing the rate of heating, less thermal dose is needed in order to overcome P-gp mediated MDR.

Social sustainability initiatives in cocoa supply chains in Africa:an analysis of sustainability reporting of world's major chocolatiers

This research paper focuses on the self-declared initiatives of the four largest chocolate companies to tackle social problems within the context of establishing a sustainable supply chain. After the literature review of sustainability, supply chain management, and cocoa farming, this paper gives an assessment of the extant practices of the chocolatiers and makes a comparative analysis based on Corporate Social Responsibility (CSR) and Sustainability Reports. This paper uses a case study approach based on secondary-data. A roadmap and benchmarking of social sustainability initiatives were conducted for the supply chain management activities of the world's four largest chocolatiers. This paper analyses the extant sustainability practices of the chocolatiers and offers a model framework for comparison of the measures taken. This paper is based on self-declared secondary data. There is a chance that some practices were not documented by the case companies; or that companies claim what they don't actually do. This paper provides a framework for agricultural businesses to compare their sustainability efforts and improve the performance of their supply chains. Originality and value of this research reside in terms of both literature and methodology. The framework for analysing the social sustainability aspects of agricultural supply chains is original and gives an up-to-date view of sustainability practices. The use of secondary data to compare self-declared initiatives is also a novel approach to business sustainability research.

Cortactin recruitment by enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 during infection in vitro and ex vivo

Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) O157:H7 is an important human pathogen that colonizes the gut mucosa via attaching and effacing (A/E) lesions; A/E lesion formation in vivo and ex vivo is dependent on the type III secretion system (T3SS) effector Tir. Infection of cultured cells by EHEC leads to induction of localized actin polymerization, which is dependent on Tir and a second T3SS effector protein, TccP, also known as EspF(U). Recently, cortactin was shown to bind both the N terminus of Tir and TccP via its SH3 domain and to play a role in EHEC-triggered actin polymerization in vitro. In this study, we investigated the recruitment of cortactin to the site of EHEC adhesion during infection of in vitro-cultured cells and mucosal surfaces ex vivo (using human terminal ileal in vitro organ cultures [IVOC]). We have shown that cortactin is recruited to the site of EHEC adhesion in vitro downstream of TccP and N-WASP. Deletion of the entire N terminus of Tir or replacing the N-terminal polyproline region with alanines did not abrogate actin polymerization or cortactin recruitment. In contrast, recruitment of cortactin to the site of EHEC adhesion in IVOC is TccP independent. These results imply that cortactin is recruited to the site of EHEC adhesion in vitro and ex vivo by different mechanisms and suggest that cortactin might have a role during EHEC infection of mucosal surfaces.

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.

Quitosana na indução de resistência ao tombamento de plântulas de espécies olerícolas e no controle de fitopatógenos in vitro

Induction of resistance is defined as the activation of a state of resistance against diseases which is induced systemically in plants by the use of biotic or abiotic agents without any modification of the plant genome, occurring non-specific way, by activating genes coding for various plant defense responses. Chitosan is a polymer derived from the deacetylation of chitin, which is found in large quantities in crustacean shell, and studied with the potential to control plant pathogens, both by its direct fungistatic action, as the ability to induce protection of plants, indicating the presence of molecules of elicitoras characteristics. Three experiments with objective of evaluating the potential of chitosan in the seedling resistance induction were developed, beet (Beta vulgaris) seeds, cucumber (Cucumis sativus) seeds and tomato (Solanum lycopersicum) seeds, and the control of Fusarium sp., Rhizoctonia solani K¨uhn e Pythium sp. in vitro conditions. The experimental design was completely randomized, with four replications. Beet seeds, tomato and cucumber were submerged in chitosan solution for 20 minutes, in concentrations of 0.25, 0.5, 1 and 2% in the control and distilled water. Seeds were sown in trays containing Plantmax Florestalr substrate sterilized and inoculated with Fusarium sp., Rhizoctonia solani K¨unh and Pythium sp., respectively for the three cultures. The experiment was conducted for 14 days in growth chamber with controlled temperature (25 C 2 C), light (12 hour photoperiod) and humidity (70% 10%). The evaluations were seed emergency, seedling damping-off, seedling length, fresh weight and activity of the enzymes phenylalanine amˆonia-liase (PAL), chitinase and b-1,3-glucanase. It was also rated the mycelial growth of Fusarium sp., Pythium sp. and R. solani on P.D.A. (Potato-Dextrose and Agar) culture medium containing chitosan at the same concentrations evaluated in seeds. For beet growing, seed treatment with chitosan presented higher emergence and the length of the seedlings, and reduced the percentage of tipping. Treatment with chitosan activated the systemic acquired resistance with expression of chitinase and b-1,3-glucanase enzymes. For the tomato crop in chitosan concentration of 0.25% favored the emergency of seedlings, reduced the incidence of tipping and activated the PAL enzymes, chitinase and b-1,3-glucanase. In cucumber on the concentration of up 0.5% favored seedlings emergence and reduces the incidence of tipping. Chitosan activated the PAL enzymes and b-1,3-glucanase. Chitosan also presented fungistatic action on the initial growth of Pythium sp. and R. solani in vitro conditions, however, such action did not prevail until the end of the experiment. To Fusarium sp. the concentration of chitosan resulted in the reduction of mycelial growth in vitro.

WORKPLACE HAPPINESS: ORGANIZATIONAL ROLE AND THE RELIABILITY OF SELF-REPORTING

Happier employees are more productive. Organizations across industry, no doubt, try to improve their employees’ happiness with the objective to achieve higher profitability and company value. While this issue has drawn increasing attention in high tech and other industries, little is known about the happiness of project management professionals. More research is needed to explore the current situation of workplace happiness of project management professionals and the driving factors behind it. This thesis explores the workplace happiness (subjective well-being) of project management professionals based on the exploratory statistical analysis of a survey 225 professionals in the state of Maryland, conducted in October 2014. The thesis applies Structural Equation Modeling and multiple regression analysis to the dataset and shows no significant impact of gender, age, work experience, and some other demographic traits on workplace happiness, also named well-being. Statistically significant factors for workplace happiness include: creating pleasant work environment, promoting open organization and well-managed team, and good organization to work for. With respect to the reliability of self-reporting, the study finds that the comprehensive appraisal tool designed by Happiness Works and New Economics Foundation can give a more reliable happiness evaluation. Two key factors, i.e. career perspectives and free to be self, can help alleviate the overconfidence of workplace happiness.

Design of Polyamine-Grafted Starches for Nucleotide Analogue Delivery: In Vitro Evaluation of the Anticancer Activity

International audience

In vitro REGENERATION OF PIGEON PEA USING LEAF EXPLANTS

Pigeon pea ( Cajanus cajan (L.) Millsp.) is a drought tolerant pulse legume, mainly grown for grain in the semi-arid tropics, particularly in Africa. Pigeon pea production in countries like Kenya is faced with a number of challenges, particularly lack of high quality seeds. The objective of this study was to develop an in vitro regeneration system for pigeon pea varieties grown in Kenya, that is amenable to genetic transformation. In vitro regeneration of pigeon pea varieties, KAT 60/8 and ICEAP 00557, commonly grown in Kenya was achieved using leaf explants from in vitro grown seedlings, through callus initiation, followed by shoot and root induction. For callus initiation, MS media supplemented with 0.5-4 mg l-1 2, 4-D and TDZ separately were tested, and IBA at 0.1, 0.5 and 1 mg l-1 was tested for rooting of shoots. Embryogenic calli was obtained on MS containing 2, 4- D; whereas TDZ induced non-embryogenic callus alone or with shoots directly on explants. Indirect shoot regeneration frequency of 6.7 % was achieved using 1 mg l-1 2, 4-D-induced embryogenic callus obtained using KAT 60/8 explants. Whereas direct shoot regeneration frequencies of 20 and 16.7% were achieved using ICEAP 00557 and KAT 60/8 explants, using 0.5 mg l-1 and 2 mg l-1 TDZ, respectively. Optimum rooting was achieved using 0.5 mg l-1 IBA; and up to 92% rooted shoots were successfully established in soil after acclimatisation. Genotype and hormone concentrations had a significant (P<0.05) influence on callus, shoot and root induction. The protocol developed can be optimised for mass production and genetic transformation of KAT 60/8 variety.

In vitro technique for selecting onion FOR white rot disease- resistance

In vitro selection is one of the most effective and efficient techniques for plant improvement. This is due to its ability to isolate plants with the desired character(s), either by applying a selection agent on the culture media to drive the selection of somaclones with the required character(s), or by establishing particular conditions that change in the genomes of somaclones toward the required character. The objective of this study was to identify a suitable protocol for in vitro selection of Allium white rot disease ( Sclerotium cepivorum ) tolerance in commercial Egyptian onion varieties, namely Giza 20, Giza 6 and Beheri Red. Oxalic acid (OA), the phytotoxin produced by Sclerotium cepivorum, was used as the selective agent. Seeds of the three Egyptian varieties were germinated on four concentrations (0.0, 0.02, 0.2, 2 and 20 mM) of Oxalic acid. Among the tested cultivars, Beheri Red had the highest germination frequency (52%) at all concentrations tested, followed by Giza 20 (42.6%), and Giza 6 at (32%). Cotyledon explants from the varieties were cultured on toxic MSBDK medium, supplemented with 0, 3, 6 and 12 mM OA. The survival of calli on MSBDK free toxic medium was 70.7% for all tested cultivars; however, MSBDK-stressed medium, with 3 mM OA reduced the viable calli to 42.1%. The highest OA concentration (12 mM) completely inhibited calli induction from cotyledons explants. A medium supplement with 3 mM OA retarded 80% of calli growth. Among 156 tested calli of Beheri Red, only 23 calli (14.7%) survived on toxic medium for 45 days. Similarly, there was 15.6% survival for Giza 20 calli, while 40.1% of the Giza 6 calli survived. Plantlets were regenerated from surviving calli and transplanted onto ex vitro, and formed bulb after acclimatisation.

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.

Síntese verde de nanopartículas de prata a partir de extrato aquoso do tubérculo de Curcuma longa associadas à quitosana e avaliação da atividade antitumoral in vitro em câncer de pele não melanoma (linhagem A431)

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação Nanociência e Nanobiotecnologia, 2016.