Caractérisation de HTDE et de son potentiel oncogénique in vitro et in vivo

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

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.

Daunorubicin and gambogic acid co-loaded cysteamine-CdTe quantum dots minimizing the multidrug resistance of lymphoma in vitro and in vivo

To minimize the side effects and the multidrug resistance (MDR) arising from daunorubicin (DNR) treatment of malignant lymphoma, a chemotherapy formulation of cysteamine-modified cadmium tellurium (Cys-CdTe) quantum dots coloaded with DNR and gambogic acid (GA) nanoparticles (DNR-GA-Cys-CdTe NPs) was developed. The physical property, drug-loading efficiency and drug release behavior of these DNR-GA-Cys-CdTe NPs were evaluated, and their cytotoxicity was explored by 3-[4,5-dimethylthiazol-2-y1]-2,5-diphenyltetrazolium bromide assay. These DNR-GA-Cys-CdTe NPs possessed a pH-responsive behavior, and displayed a dose-dependent antiproliferative activity on multidrug-resistant lymphoma Raji/DNR cells. The accumulation of DNR inside the cells, revealed by flow cytometry assay, and the down-regulated expression of P-glycoprotein inside the Raji/DNR cells measured by Western blotting assay indicated that these DNR-GA-Cys-CdTe NPs could minimize the MDR of Raji/DNR cells. This multidrug delivery system would be a promising strategy for minimizing MDR against the lymphoma.

In vitro and in vivo evaluation of lyophilized bioprosthetic valve

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

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.

Études in vivo et in vitro sur le potentiel néphroprotecteur de plantes médicinales anti-diabétiques de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie-James

Notre équipe a identifié le thé Labrador [Rhododendron groenlandicum L. (Ericaceae)] comme une plante potentiellement antidiabétique de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie James orientale. Dans la présente étude, nous avons évalué les effets néphroprotecteurs potentiels de la plante. De la microalbuminurie et de la fibrose rénale ont été développées chez des souris alimentées avec une diète grasse (DG). Le R. groenlandicum améliore d’une façon non-significative la microalbuminurie, avec des valeurs de l’aire sous la courbe (ACR) diminuant de 0.69 à 0.53. La valeur de la fibrose rénale qui était, à l’origine, de 4.85 unités arbitraires (UA) dans des souris alimentées à la DG, a chuté à 3.27 UA après avoir reçu un traitement de R. groenlandicum. Le R. groenlandicum a réduit la stéatose rénale de presque la moitié alors que l’expression du facteur de modification Bcl-2 (Bmf) a chuté de 13.96 UA à 9.43 UA. Dans leur ensemble les résultats suggèrent que le traitement avec R. groenlandicum peut améliorer la fonction rénale altérée par DG. Dans l’étude subséquente, notre équipe a identifié 17 espèces de la forêt boréale, de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie James orientale, qui ont présenté des activités biologiques prometteuses in vitro et in vivo dans le contexte du DT2. Nous avons maintenant examiné ces 17 extraits afin d’identifier lesquels possèdent un potentiel cytoprotecteur rénale en utilisant des cellules Madin Darby Canine Kidney (MDCK) mises à l’épreuve dans un médium hypertonique. Nous concluons que plusieurs plantes antidiabétiques Cris exercent une activité de protection rénale qui pourrait être pertinente dans le contexte de la néphropathie diabétique (ND) qui affecte une proportion importante des Cris. La G. hispidula et la A. balsamea sont parmi les plantes les plus puissantes dans ce contexte et elles semblent protectrices principalement en inhibant la caspase 9 dans la voie de signalisation apoptotique mitochondriale. Finalement, nous avons utilisé une approche de fractionnement guidée par un test biologique pour identifier les fractions actives et les composés de A. balsamea avec un potentiel de protection rénale in vitro dans des cellules MDCK mises au défi avec un médium hypertonique. La fraction d’hexane (Hex) possède le potentiel le plus élevé parmi toutes les fractions de solvant contre les dommages cellulaires induits par le stress hypertonique. Dans des études précédentes, trois composés purs ont été identifiés à partir de la fraction Hex, à savoir, l’acide abiétique, l’acide déhydroabiétique et le squalène. L’acide abiétique se distinguait par son effet puissant dans le maintien de la viabilité des cellules MDCK (AnnV-/PI-) à un niveau relativement élevé (augmentation de 25.48% relative au stress hypertonique, P<0.0001), ainsi qu’une réduction significative (diminution de 20.20% par rapport au stress hypertonique, P<0.0001) de l’apoptose de stade précoce (AnnV+/PI-). L’acide abiétique peut donc servir à normaliser les préparations traditionnelles d’A. balsamea et à trouver des applications potentielles dans le traitement de la néphropathie diabétique. Les trois études ont été intrinsèquement liées les unes aux autres, par conséquent, nous avons réussi à identifier R. groenlandicum ainsi que A. balsamea comme nouvelles plantes prometteuses contre la néphropathie diabétique. Nous croyons que ces résultats profiteront à la communauté crie pour la gestion des complications diabétiques, en particulier la néphropathie diabétique. En parallèle, nos données pourraient faire avancer l'essai clinique de certaines plantes médicinales de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie James orientale du Canada.

Cardiac T2-mapping using a fast gradient echo spin echo sequence - first in vitro and in vivo experience

Background: The aim of this study was the evaluation of a fast Gradient Spin Echo Technique (GraSE) for cardiac T2-mapping, combining a robust estimation of T2 relaxation times with short acquisition times. The sequence was compared against two previously introduced T2-mapping techniques in a phantom and in vivo. Methods: Phantom experiments were performed at 1.5 T using a commercially available cylindrical gel phantom. Three different T2-mapping techniques were compared: a Multi Echo Spin Echo (MESE; serving as a reference), a T2-prepared balanced Steady State Free Precession (T2prep) and a Gradient Spin Echo sequence. For the subsequent in vivo study, 12 healthy volunteers were examined on a clinical 1.5 T scanner. The three T2-mapping sequences were performed at three short-axis slices. Global myocardial T2 relaxation times were calculated and statistical analysis was performed. For assessment of pixel-by-pixel homogeneity, the number of segments showing an inhomogeneous T2 value distribution, as defined by a pixel SD exceeding 20 % of the corresponding observed T2 time, was counted. Results: Phantom experiments showed a greater difference of measured T2 values between T2prep and MESE than between GraSE and MESE, especially for species with low T1 values. Both, GraSE and T2prep resulted in an overestimation of T2 times compared to MESE. In vivo, significant differences between mean T2 times were observed. In general, T2prep resulted in lowest (52.4 +/- 2.8 ms) and GraSE in highest T2 estimates (59.3 +/- 4.0 ms). Analysis of pixel-by-pixel homogeneity revealed the least number of segments with inhomogeneous T2 distribution for GraSE-derived T2 maps. Conclusions: The GraSE sequence is a fast and robust sequence, combining advantages of both MESE and T2prep techniques, which promises to enable improved clinical applicability of T2-mapping in the future. Our study revealed significant differences of derived mean T2 values when applying different sequence designs. Therefore, a systematic comparison of different cardiac T2-mapping sequences and the establishment of dedicated reference values should be the goal of future studies.

In vitro expansion of U87-MG human glioblastoma cells under hypoxic conditions affects glucose metabolism and subsequent in vivo growth

International audience

In vivo and in vitro disappearance of energy and nutrients in novel carbohydrates and cereal grains by pigs

In vivo and in vitro experiments were conducted to determine digestibility of GE and nutrients, as well as DE and ME of carbohydrates fed to growing pigs. The objective of Exp. 1 was to determine the DE and ME of 4 novel carbohydrates fed to pigs. The 4 novel carbohydrates were 2 sources of resistant starch (RS 60 and RS 70), soluble corn fiber (SCF), and pullulan. These carbohydrates were produced to increase total dietary fiber (TDF) intake by humans. Maltodextrin (MD) was used as a highly digestible control carbohydrate. The DE and ME for RS 60 (1,779 and 1,903 kcal/kg, respectively), RS 75(1,784 and 1,677 kcal/kg, respectively), and SCF (1,936 and 1,712 kcal/kg, respectively) were less (P < 0.05) than for MD (3,465 and 3,344 kcal/kg, respectively) and pullulan (2,755 and 2,766 kcal/kg, respectively), and pullulan contained less (P < 0.05) DE and ME than MD. However, there was no difference in the DE and ME for RS 60, RS 75, and SCF. The varying degrees of small intestinal digestibility and differences in fermentability among these novel carbohydrates may explain the differences in the DE and ME among carbohydrates. Therefore, the objectives of Exp. 2 were to determine the effect of these 4 novel carbohydrates and cellulose on apparent ileal (AID) and apparent total tract (ATTD) disappearance, and hindgut disappearance (HGD) of GE, TDF, and nutrients when added to diets fed to ileal-cannulated pigs. The second objective was to measure the endogenous flow of TDF to be able to calculate the standardized ileal disappearance (SID) and standardized total tract (STTD) disappearance of TDF in the 4 novel fibers fed to pigs. Results of the experiment indicated that the AID of GE and DM in diets containing cellulose or the novel fibers was less (P < 0.05) than of the maltodextrin diet, but the ATTD of GE and DM was not different among diets. The addition of RS 60, RS 75, and SCF did not affect the AID of acid hydrolysed ether extract (AEE), CP, or ash, but the addition of cellulose and pullulan reduced (P < 0.01) the AID of CP. The average ileal and total tract endogenous losses of TDF were calculated to be 25.25 and 42.87 g/kg DMI, respectively. The SID of TDF in diets containing RS 60, SCF, and pullulan were greater (P < 0.01) than the SID of TDF in the cellulose diet, but the STTD of the SCF diet was greater (P < 0.05) than for the cellulose and pullulan diets. Results of this experiment indicate that the presence of TDF reduces small intestinal disappearance of total carbohydrates and energy which may reduce the DE and ME of diets and ingredients. Therefore, the objective of Exp. 3 was to determine the DE and ME in yellow dent corn, Nutridense corn, dehulled barley, dehulled oats, polished rice, rye, sorghum, and wheat fed to growing pigs and to determine the AID and ATTD of GE, OM, CP, AEE, starch, total carbohydrates, and TDF in these cereal grains fed to pigs. Results indicated that the AID of GE, OM, and total carbohydrates was greater (P < 0.001) in rice than in all other cereal grains. The AID of starch was also greater (P < 0.001) in rice than in yellow dent corn, dehulled barley, rye, and wheat. The ATTD of GE was greater (P < 0.001) in rice than in yellow dent corn, rye, sorghum, and wheat. With a few exceptions, the AID and ATTD of GE and nutrients in Nutridense corn was not different from the values for dehulled oats. Likewise, with a few exceptions, the AID, ATTD, and HGD of GE, OM, total carbohydrates, and TDF in yellow corn, sorghum, and wheat were not different from each other. The AID of GE and AEE in dehulled barley was greater (P < 0.001) than in rye. The ATTD of GE and most nutrients was greater (P < 0.001) in dehulled barley than in rye. Dehulled oats had the greatest (P < 0.001) ME (kcal/kg DM) whereas rye had the least ME (kcal/kg DM) among the cereal grains. Results of the experiment indicate that the presence of TDF and RS may reduce small intestinal digestibility of starch in cereal grains resulting in reduced DE and ME in these grains. Digestibility experiments involving animals are time consuming and expensive. Therefore, the objective of Exp. 4 was to correlate DM and OM digestibility obtained from 3 in vitro procedures with ATTD of GE and with the concentration of DE in 50 corn samples that were fed to growing pigs. The second objective was to develop a regression model that can predict the ATTD of GE or the concentration of DE in corn. The third objective was to evaluate the suitability of using the DaisyII incubator as an alternative to the traditional water bath when determining in vitro DM and OM digestibility. Results indicated that corn samples incubated with Viscozyme for 48 h in the DaisyII incubator improved (P < 0.001) the ability of the procedure to detect small differences in the ATTD of GE or to detect small differences in the concentration of DE in corn. Likewise, compared with using cellulase or fecal inoculum, the variability in the ATTD of GE and the variability in the DE in corn was better (R2 = 0.56; P < 0.05 and R2 = 0.53; P < 0.06, respectively) explained if Viscozyme was used than if cellulase or fecal inoculum was used. A validated regression model that predicted the DE in corn was developed using Viscozyme and with the corn samples incubated in the DaisyII incubator for a 48 h. In conclusion, this present work used the pig as a model for human gastrointestinal function and evaluates carbohydrates from 2 different nutritional perspectives – humans and animals. The addition of novel carbohydrates reduced the digestibility of energy in the diets without necessarily reducing the digestibility of other nutrients. Thus, supplementation of novel carbohydrates in the diets may be beneficial for the management of diabetes. Aside from diabetic management, cereal grains such as rye and sorghum, may also help in BW management because of there low caloric value, but for undernourished individuals, dehulled oats, dehulled barley, and rice are the ideal grains. From an animal nutrition standpoint, high concentration of dietary fiber is undesirable because it reduces feed efficiency. Therefore, the inclusion of feed ingredients that have a high concentration of dietary fiber is often limited in animal diets. Although in vivo determination is ideal, in vitro procedures are useful tools to determine caloric value of food and feed ingredients.

NFL-lipid nanocapsules for brain neural stem cell targeting in vitro and in vivo

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