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.

Enhancing the total phenolic content and antioxidants of lemon pomace aqueous extracts by applying UV-C irradiation on the dried powder

Several studies have shown that UV-C irradiation promotes the bioactive compounds and antioxidants of fresh fruits and vegetables. The aim of this study was to apply UV irradiation in lemon pomace dried powder for enhancing its phenolic content and antioxidant properties, thus more bioactive compounds should be available for extraction and utilization. Lemon pomace dried powder was placed above the UV lamp and treated with dosages of 4, 19, 80 and 185 kJ m-2, while untreated powder was used as a control. UV-C irradiation significantly affected the total phenolic content, total flavonoid content, proanthocyanidins and antioxidant capacity measured by CUPRAC and FRAP of the lemon pomace dried powder, while it did not affect the vitamin C content. UV-C irradiation of 19 kJ m-2 resulted in 19% higher total phenolic content than the control, while UV-C irradiation of 180 kJ m-2 resulted in 28% higher total flavonoid content than the control. The antioxidant capacity was reduced when UV-C irradiation more than 4 kJ m-2 was applied. The results of this study indicate that UV-C treatment has the potential to increase the extraction of bioactive compounds of lemon dried pomace at relatively high dosages.

Musa spp. banana and plantain

This chapter discusses the botany and history, importance, breeding and genetics, molecular genetics, micropropagation (to control viruses), somatic cell genetics, genetic manipulation and cryopreservation of banana and plantain.

Quantificação de iodo em alimentos consumidos em Portugal: resultados preliminares

O iodo é um oligoelemento indispensável para a síntese das hormonas da tiroide. A alimentação é a maior fonte natural de iodo. Assim, o principal objetivo deste trabalho foi a determinação de iodo em alimentos como consumidos e representativos da dieta portuguesa. A metodologia escolhida para a quantificação deste nutriente foi a espectrometria de massa acoplada ao plasma indutivo (ICP-MS). Analisaram-se seis grupos de alimentos: peixes, mariscos e bivalves, leite e derivados, vegetais, fruta e refeições compostas. Os grupos do pescado (peixe, marisco e bivalves) foram os que apresentaram concentrações de iodo mais elevados, com um valor médio de 114 μg/100g. Os laticínios são também uma fonte importante para suprir o aporte diário de iodo (150 μg/dia) apresentado valores médios de 22 μg/100g. Os resultados permitem concluir que em Portugal uma alimentação rica em pescado e lacticínios supre a dose diária recomendada de iodo para um adulto saudável.

Production locality influences postharvest disease development and quality in mangoes

Postharvest disease management is one of the key challenges in commercial mango supply chains. Comprehensive investigations were made regarding the impact of geographic locality on postharvest disease development and other quality parameters in 'Sindhri' and 'Samar Bahisht (S.B.) Chaunsa' mangoes under ambient (33±1°C; 55-60% RH) and low temperature storage/simulated shipping (12±1°C; 80- 85% RH) conditions (28 or 35 days storage for 'Sindhri' and 21 or 28 days for 'S.B. Chaunsa'). Physiologically mature (days from fruit set were 95-100 and 110-115 for 'Sindhri' and 'S.B Chaunsa', respectively) 'Sindhri' and 'S.B. Chaunsa' fruits were harvested from five geographic localities and subjected to ambient and simulated shipping conditions. Under ambient conditions, no disease incidence was observed till fruit eating stage in 'Sindhri'. However, in 'S.B. Chaunsa', significant variation in different localities was observed with respect to disease incidence. Maximum and at par disease was exhibited by the fruit collected from district Vehari and Khanewal in 'S.B. Chaunsa'. Under simulated shipping conditions, disease development varied significantly with respect to different locations and storage durations. In 'Sindhri', fruit of M. Garh, while, 'S.B. Chaunsa' fruit of districts R.Y. Khan, M. Garh and Khanewal showed higher disease incidence. Fruit peel colour development was significantly reduced as storage days increased. Fruit firmness, skin shriveling, fresh weight loss, dry matter, biochemical and organoleptic attributes also varied significantly among the fruit sourced from different orchards of different localities. Analysis of N contents in leaves and fruit peel revealed that N contents of leaf and peel were positively correlated with disease severity in mango. Botryodiplodia spp., Phomopsis mangiferae, Alternaria alternata, Colletotrichum gloeosporioides were the pathogens isolated from fruits of all locations; however, the prevalence frequency varied with the geographic localities. In conclusion, the production locality, cultivar and nutrition (nitrogen content of fruit peel) had significant effect on fruit quality out-turn at ripe stage in terms of disease development so area specific disease management system needs to be implemented for better quality at retail.

3D modelling of mango fruit skin blush in the tree canopy

The fruit of certain mango cultivars (e.g., 'Honey Gold') can develop blush on their skin. Skin blush due to red pigmentation is from the accumulation of anthocyanins. Anthocyanin biosynthesis is related to environmental determinants, including light received by the fruit. It has been observed that mango skin blush varies with position in the tree canopy. However, little investigation into this spatial relationship has been conducted. The objective of this preliminary study was to describe a 'Honey Gold' mango tree by capturing its three-dimensional (3D) architecture. A light path tracing model QuasiMC was then used to predict light received by fruit. The use of this 3D model was to better understand the relationship between mango fruit skin blush and fruit position in the canopy. The digitised mango tree mimicked the real tree at a high level of detail. Observations on mango skin blush distribution supported the proposition that sunlight exposure is an absolute requirement for anthocyanin development. No blush development occurred on shaded skin. It was affirmed that 3D mapping could allow for virtual experiments. For example, for virtual canopy thinning (e.g., 'window pruning') to admit more sunlight with a view to improve fruit blush. Improvements to 3D modelling of mango skin blush could focus on increasing accuracy, e.g., measurement of leaf light reflectance and transmission and the inclusion of the effect shading by branches.

Farmers’ Market Nutrition Program Recipe Cards

These are cards giving recipes for fruit and vegetable dishes. Recipes include: confetti bean salsa, Mediterranean quinoa salad, minty watermelon cucumber salad, quick refrigerator pickles, broccoli salad, apple, cranberry and almond coleslaw, farmers’ market pasta salad, roasted beet and butter bean hummus, spinach and strawberry pecan salad, okra, avocado and tomato salad, plum-berry mint smoothie and crispy baked vegetables.

Modified atmosphere packaging effects on the postharvest quality of papaya fruit

Export of Fijian papaya (Carica papaya) fruit to destinations such as New Zealand has increased significantly over the last several years. Shipment by sea rather than air is the preferred method, given the capacity for larger volumes and reductions in cost. Long shipping times, however, can compromise fruit quality, although the use of modified atmosphere packaging (MAP) may provide a viable solution for extending fruit storage life. In a collaborative ACIAR project, Australian and Fijian researchers investigated the potential of using MAP to extend storage life of a Fijian papaya ('Fiji Red') fruit based on simulated sea transport conditions. Fruit were packed in one of three MAP environments within cartons, consisting of either a (1) Low Density Polyethylene (LDPE) bag with 10 g of KMnO4, (2) Polyamide Film (PF) bag with macro-perforations or (3) without a bag (control fruit). Fruit were held for 1, 2 or 3 weeks at 10°C before being unpacked, ripened and assessed for quality. On day 6 after outturn, fruit with the highest overall quality were those held in LDPE bags. LDPE fruit generally coloured up faster at outturn than PF or control fruit, had less overall moisture loss and scored high in flavour. Headspace carbon dioxide and oxygen concentrations within the LDPE bags were also near recommended levels for maintaining optimum storage-life quality. The LDPE bag provided the most suitable conditions for long term storage of fresh papaya fruit and is therefore the recommended MAP type for use with sea freight export out of Fiji.

Variation of cutting rooting ability in cultivated and wild species of Macadamia

In Australia, macadamia trees are commonly propagated by germinating rootstock seed and grafting when seedlings reach a suitable size. The production of grafted trees is a protracted and complex process, however, propagation of macadamia via cuttings represents a simpler and faster method of multiplication. Macadamias have traditionally proven difficult to propagate from cuttings, and while recent developments in the process have improved success rates, substantial variation in rooting ability between cultivars and species has been reported. The cultivar 'Beaumont' (Macadamia integrifolia × M. tetraphylla) is commonly propagated by cutting for use as a rootstock, and is relatively easy to strike while other cultivars are more difficult. There is speculation that Hawaiian cultivars are more difficult to strike from cuttings than Australian cultivars due to species and genetic composition. In this experiment, cuttings of 32 genotypes were evaluated for rooting ability. Each genotype's species profile was estimated using historical data, and used to determine species effects on survival (percentage) and rooting ability (rating 0-2). M. jansenii (100%), M. tetraphylla (84%) and M. integrifolia/tetraphylla hybrids (79%) had the highest success rates while M. integrifolia (54%) and M. ternifolia (43%) had the lowest survival. Rooting ability of M. jansenii (1.75) was significantly higher than M. ternifolia (0.49) but not significantly higher than M. tetraphylla × M. integrifolia with (1.09), M. tetraphylla (1.03) or M. integrifolia (0.88).

Development of single nucleotide polymorphism (SNP) markers from the mango (Mangifera indica) transcriptome for mapping and estimation of genetic diversity

The development of molecular markers for genomic studies in Mangifera indica (mango) will allow marker-assisted selection and identification of genetically diverse germplasm, greatly aiding mango breeding programs. We report here our identification of thousands of unambiguous molecular markers that can be easily assayed across genotypes of the species. With origin centered in Southeast Asia, mangos are grown throughout the tropics and subtropics as a nutritious fruit that exhibits remarkable intraspecific phenotypic diversity. With the goal of building a high density genetic map, we have undertaken discovery of sequence variation in expressed genes across a broad range of mango cultivars. A transcriptome sequence reference was built de novo from extensive sequencing and assembly of RNA from cultivar 'Tommy Atkins'. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) in protein coding transcripts were determined from alignment of RNA reads from 24 mango cultivars of diverse origins: 'Amin Abrahimpur' (India), 'Aroemanis' (Indonesia), 'Burma' (Burma), 'CAC' (Hawaii), 'Duncan' (Florida), 'Edward' (Florida), 'Everbearing' (Florida), 'Gary' (Florida), 'Hodson' (Florida), 'Itamaraca' (Brazil), 'Jakarata' (Florida), 'Long' (Jamaica), 'M. Casturi Purple' (Borneo), 'Malindi' (Kenya), 'Mulgoba' (India), 'Neelum' (India), 'Peach' (unknown), 'Prieto' (Cuba), 'Sandersha' (India), 'Tete Nene' (Puerto Rico), 'Thai Everbearing' (Thailand), 'Toledo' (Cuba), 'Tommy Atkins' (Florida) and 'Turpentine' (West Indies). SNPs in a selected subset of protein coding transcripts are currently being converted into Fluidigm assays for genotyping of mapping populations and germplasm collections. Using an alternate approach, SNPs (144) discovered by sequencing of candidate genes in 'Kensington Pride' have already been converted and used for genotyping.

Organic acids in Kakadu plum (Terminalia ferdinandiana): The good (ellagic), the bad (oxalic) and the uncertain (ascorbic)

The phenolic ellagic acid (EA) is receiving increasing attention for its nutritional and pharmacological potential as an antioxidant and antimicrobial agent. The Australian native Kakadu plum (Terminalia ferdinandiana) fruit is an abundant source of this phytochemical. The fruit also contains large amounts of vitamin C (mainly as ascorbic acid, AA) and possibly the undesirable oxalic acid (OA). Regular consumption of high oxalate foods poses a variety of health risks in humans including interference with calcium absorption and kidney stone formation. Oxalate is also the end-product of AA metabolism so that consumption of fruit with heightened AA content has the potential to elevate urinary oxalate levels. The aims of this study were to investigate the distribution of EA and the presence of other bioactives in other Kakadu plum tissues. Chemical analysis of Kakadu plum fruit and leaves for EA (free and total), OA (water-soluble and total), calcium (Ca) and AA indicated that EA and AA concentrations were high in the fruit while the leaves had significantly higher EA levels but little or no detectable AA. OA content in fruit and leaves was substantial with the fruit being placed in the high-Oxalate category. These findings suggest that there is potential to elevate oxalate levels in the urine of susceptible people and intake of fruit-derived products should be closely monitored. By measuring tissues collected from specific trees, high EA-producing or low OA-containing individuals were identified.

Comparison of firmness meters for measuring ‘Hass’ avocado fruit firmness

The temporal passage of fruit through the supply chain and the selection of consumable fruit by shoppers depend primarily upon fruit firmness. Traditionally, fruit firmness measuring methods, like Effegi and conical probes, are relatively inefficient and destructive. Simple, accurate and non-damaging methods of measuring fruit firmness are ideally required to help assure eating quality to the consumer without fruit wastage. The firmness of 'Hass' avocado fruit at a range of ripening stages was measured with the various different firmness measuring techniques of the Sinclair iQ Firmness Tester (SIQFT), the Electronic Firmometer (EF), the Analogue Firmness Meter (AFM) and hand squeezing. Measurements were made by each method at different points on the same fruit. Destructive bruise assessment was performed 48 h later, thereby allowing sufficient time for fruit to express any bruising resulting from the act of firmness measurements. Non-linear relationships were determined between fruit firmness values measured with the different techniques. The adjusted R2 for the relationship between the SIQFT and the EF was 91.6%. For the SIQFT and the AFM, the adjusted R2 was 73.7%. It was 77.7% for the SIQFT and hand squeezing. A significantly (P<0.05) high incidence of bruising was associated with firmness assessment by the EF as compared with either the SIQFT or the AFM. Among the methods compared, the SIQFT was non-damaging compared with the EF and relatively efficient for measuring the firmness. This instrument merits consideration as a quality control tool of choice in 'Hass' avocado supply chains.

Rootstock selection, nitrogen and calcium influence postharvest disease in avocado

Field trials evaluating several parameters of growth, fruit yield and quality of 'Hass' avocado grafted to different rootstocks were established in 2004-2005 in four different growing regions of Australia. Fruit were harvested in three seasons from 2008, ripened and assessed for severity and incidence of anthracnose and stem end rot diseases. Peel samples were collected at harvest and analysed for concentrations of the cations (N, K, Ca, Mg). Rootstock significantly affected marketability of fruit (no stem end rot and less than 5% anthracnose) in 58% of the total number of trials evaluated, with better quality fruit harvested from 'Hass' grafted to Guatemalan or West Indian rootstocks such as 'A10' or 'Velvick'. Fruit quality was frequently poor from trees grafted to Mexican race rootstocks, regardless of growing location. Correlation analyses showed that fruit from rootstocks with superior fruit quality was often associated with lower skin N and higher Ca concentrations. There were significant positive correlations between anthracnose and skin N or N:Ca ratio in 75% of trials evaluated. There was a significant negative correlation between anthracnose and Ca in 42% of trials. The correlations between stem end rot and skin N (positive) or Ca (negative) were each significant in 42% of trials. Based on the results in this project, N:Ca ratios in the skin of unripe avocado fruit at harvest may provide one of the best indicators of potential postharvest disease in ripe fruit, and may have implications for fertiliser regimes.

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.

Fruit cell culture as a model system to study cell wall changes during strawberry fruit ripening

Strawberry (Fragaria x ananassa, Duch.) fruit is characterized by its fast ripening and soft texture at the ripen stage, resulting in a short postharvest shelf life and high economic losses. It is generally believed that the disassembly of cell walls, the dissolution of the middle lamella and the reduction of cell turgor are the main factors determining the softening of fleshy fruits. In strawberry, several studies indicate that the solubilisation and depolymerisation of pectins, as well as the depolymerisation of xyloglucans, are the main processes occurring during ripening. Functional analyses of genes encoding pectinases such as polygalacturonase and pectate lyase also point out to the pectin fraction as a key factor involved in textural changes. All these studies have been performed with whole fruits, a complex organ containing different tissues that differ in their cell wall composition and undergo ripening at different rates. Cell cultures derived from fruits have been proposed as model systems for the study of several processes occurring during fruit ripening, such as the production of anthocyanin and its regulation by plant hormones. The main objective of this research was to obtain and characterize strawberry cell cultures to evaluate their potential use as a model for the study of the cell wall disassembly process associate with fruit ripening. Cell cultures were obtained from cortical tissue of strawberry fruits, cv. Chandler, at the stages of unripe-green, white and mature-red. Additionally, a cell culture line derived from strawberry leaves was obtained. All cultures were maintained in solid medium supplemented with 2.5 mg.l-1 2,4-D and incubated in the dark. Cell walls from the different callus lines were extracted and fractionated to obtain CDTA and sodium carbonate soluble pectin fractions, which represent polyuronides located in the middle lamella or the primary cell wall, respectively. The amounts of homogalacturonan in both fractions were estimated by ELISA using LM19 and LM20 antibodies, specific against demethylated and methyl-esterified homogalacturonan, respectively. In the CDTA fraction, the cell line from ripe fruit showed a significant lower amount of demethylated pectins than the rest of lines. By contrast, the content of methylated pectins was similar in green- and red-fruit lines, and lower than in white-fruit and leaf lines. In the sodium carbonate pectin fraction, the line from red fruit also showed the lowest amount of pectins. These preliminary results indicate that cell cultures obtained from fruits at different developmental stages differ in their cell wall composition and these differences resemble to some extent the changes that occur during strawberry softening. Experiments are in progress to further characterize cell wall extracts with monoclonal antibodies against other cell wall epitopes.