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

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

Prior knowledge transfer across transcriptional data sets and technologies using compositional statistics yields new mislabelled ovarian cell line

Here, we describe gene expression compositional assignment (GECA), a powerful, yet simple method based on compositional statistics that can validate the transfer of prior knowledge, such as gene lists, into independent data sets, platforms and technologies. Transcriptional profiling has been used to derive gene lists that stratify patients into prognostic molecular subgroups and assess biomarker performance in the pre-clinical setting. Archived public data sets are an invaluable resource for subsequent in silico validation, though their use can lead to data integration issues. We show that GECA can be used without the need for normalising expression levels between data sets and can outperform rank-based correlation methods. To validate GECA, we demonstrate its success in the cross-platform transfer of gene lists in different domains including: bladder cancer staging, tumour site of origin and mislabelled cell lines. We also show its effectiveness in transferring an epithelial ovarian cancer prognostic gene signature across technologies, from a microarray to a next-generation sequencing setting. In a final case study, we predict the tumour site of origin and histopathology of epithelial ovarian cancer cell lines. In particular, we identify and validate the commonly-used cell line OVCAR-5 as non-ovarian, being gastrointestinal in origin. GECA is available as an open-source R package.

Transcriptional profiling of chronic clinical hepatic schistosomiasis japonica indicates reduced metabolism and immune responses

Schistosomiasis is a significant cause of human morbidity and mortality. We performed a genome-wide transcriptional survey of liver biopsies obtained from Chinese patients with chronic schistosomiasis only, or chronic schistosomiasis with a current or past history of viral hepatitis B. Both disease groups were compared with patients with no prior history or indicators of any liver disease. Analysis showed in the main, downregulation in gene expression, particularly those involved in signal transduction via EIF2 signalling and mTOR signalling, as were genes associated with cellular remodelling. Focusing on immune associated pathways, genes were generally downregulated. However, a set of three genes associated with granulocytes, MMP7, CLDN7, CXCL6 were upregulated. Differential gene profiles unique to schistosomiasis included the gene Granulin which was decreased despite being generally considered a marker for liver disease, and IGBP2 which is associated with increased liver size, and was the most upregulated gene in schistosomiasis only patients, all of which presented with hepatomegaly. The unique features of gene expression, in conjunction with previous reports in the murine model of the cellular composition of granulomas, granuloma formation and recovery, provide an increased understanding of the molecular immunopathology and general physiological processes underlying hepatic schistosomiasis.

Transcriptional profiling of the oesophageal gland region of male worms of Schistosoma mansoni

The intestinal tract of schistosomes opens at the mouth and leads into the foregut or oesophageal region that is lined with syncytium continuous with the apical cytoplasm of the tegument. The oesophagus is surrounded by a specialised gland, the oesophageal gland. This gland releases materials into the lumen of the oesophagus and the region is thought to initiate the lysis of erythrocytes and neutralisation of immune effectors of the host. The oesophageal region is present in the early invasive schistosomulum, a stage potentially targetable by anti-schistosome vaccines. We used a 44k oligonucleotide microarray to identify highly up-regulated genes in microdissected frozen sections of the oesophageal gland of male worms of S. mansoni. We show that 122 genes were up-regulated 2-fold or higher in the oesophageal gland compared with a whole male worm tissue control. The enriched genes included several associated with lipid metabolism and transmembrane transport as well as some micro-exon genes. Since the oesophageal gland is important in the initiation of digestion and the fact that it develops early after invasion of the mammalian host, further study of selected highly up-regulated functionally important genes in this tissue may reveal new anti-schistosome intervention targets for schistosomiasis control.

Dual roles of DNA repair enzymes in RNA biology/post-transcriptional control

Despite consistent research into the molecular principles of the DNA damage repair pathway for almost two decades, it has only recently been found that RNA metabolism is very tightly related to this pathway, and the two ancient biochemical mechanisms act in alliance to maintain cellular genomic integrity. The close links between these pathways are well exemplified by examining the base excision repair pathway, which is now well known for dual roles of many of its members in DNA repair and RNA surveillance, including APE1, SMUG1, and PARP1. With additional links between these pathways steadily emerging, this review aims to provide a summary of the emerging roles for DNA repair proteins in the post-transcriptional regulation of RNAs. 

Integrase mutants defective for interaction with LEDGF/p75 are impaired in chromosome tethering and HIV-1 replication

The insertion of a DNA copy of its RNA genome into a chromosome of the host cell is mediated by the viral integrase with the help of mostly uncharacterized cellular cofactors. We have recently described that the transcriptional co-activator LEDGF/p75 strongly interacts with HIV-1 integrase. Here we show that interaction of HIV-1 integrase with LEDGF/p75 is important for viral replication. Using multiple approaches including two-hybrid interaction studies, random and directed mutagenesis, we could demonstrate that HIV-1 virus harboring a single mutation that disrupts integrase-LEDGF/p75 interaction, resulted in defective HIV-1 replication. Furthermore, we found that LEDGF/p75 tethers HIV-1 integrase to chromosomes and that this interaction may be important for the integration process and the replication of HIV-1.

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.

Bisphenol A at the reference level counteracts doxorubicin transcriptional effects on cancer related genes in HT29 cells

Human exposure to Bisphenol A (BPA) results mainly from ingestion of food and beverages. Information regarding BPA effects on colon cancer, one of the major causes of death in developed countries, is still scarce. Likewise, little is known about BPA drug interactions although its potential role in doxorubicin (DOX) chemoresistance has been suggested. This study aims to assess potential interactions between BPA and DOX on HT29 colon cancer cells. HT29 cell response was evaluated after exposure to BPA, DOX, or co-exposure to both chemicals. Transcriptional analysis of several cancer-associated genes (c-fos, AURKA, p21, bcl-xl and CLU) shows that BPA exposure induces slight up-regulation exclusively of bcl-xl without affecting cell viability. On the other hand, a sub-therapeutic DOX concentration (40 nM) results in highly altered c-fos, bcl-xl, and CLU transcript levels, and this is not affected by co-exposure with BPA. Conversely, DOX at a therapeutic concentration (4 μM) results in distinct and very severe transcriptional alterations of c-fos, AURKA, p21 and CLU that are counteracted by co-exposure with BPA resulting in transcript levels similar to those of control. Co-exposure with BPA slightly decreases apoptosis in relation to DOX 4 μM alone without affecting DOX-induced loss of cell viability. These results suggest that BPA exposure can influence chemotherapy outcomes and therefore emphasize the necessity of a better understanding of BPA interactions with chemotherapeutic agents in the context of risk assessment.

Rearing effect of biofloc on antioxidant and antimicrobial transcriptional response in Litopenaeus stylirostris shrimp facing an experimental sub-lethal hydrogen peroxide stress

This study compares the antioxidant and antimicrobial transcriptional expression of blue shrimps reared according to two different systems, BioFloc Technology (BFT) and Clear sea Water (CW) and their differential responses when facing an experimental sublethal hydrogen peroxide stress. After 30 days of rearing, juvenile shrimps were exposed to H2O2 stress at a concentration of 30 ppm during 6 hours. The oxidative stress caused by H2O2 was examined in the digestive glands of the shrimp, in which antioxidant enzyme (AOE) and antimicrobial peptide (AMP) gene expression were analysed by quantitative real-time PCR. Results showed that rearing conditions did not affect the expression of genes encoding AOEs or AMPs. However, H2O2 stress induced a differential response in expression between shrimps from the two rearing treatments (BFT and CW). Comparative analysis of the expression profiles indicates that catalase transcripts were significantly upregulated by H2O2 stress for BFT shrimps while no change was observed for CW shrimps. In contrast, H2O2 caused down-regulation of superoxide dismutase and glutathione transferase transcripts and of the three AMP transcripts studied (penaeidin 2 and 3, and crustin) for CW shrimps, while no effect was observed on BFT shrimp transcript levels. These results suggested that BFT shrimps maintained antioxidant and AMP responses after stress and therefore can effectively protect their cells against oxidative stress, while CW shrimp immune competence seems to decrease after stress.

REST is a hypoxia-responsive transcriptional repressor

Cellular exposure to hypoxia results in altered gene expression in a range of physiologic and pathophysiologic states. Discrete cohorts of genes can be either up- or down-regulated in response to hypoxia. While the Hypoxia-Inducible Factor (HIF) is the primary driver of hypoxia-induced adaptive gene expression, less is known about the signalling mechanisms regulating hypoxia-dependent gene repression. Using RNA-seq, we demonstrate that equivalent numbers of genes are induced and repressed in human embryonic kidney (HEK293) cells. We demonstrate that nuclear localization of the Repressor Element 1-Silencing Transcription factor (REST) is induced in hypoxia and that REST is responsible for regulating approximately 20% of the hypoxia-repressed genes. Using chromatin immunoprecipitation assays we demonstrate that REST-dependent gene repression is at least in part mediated by direct binding to the promoters of target genes. Based on these data, we propose that REST is a key mediator of gene repression in hypoxia.

Pre-announcement of symbiotic guests: transcriptional reprogramming by mycorrhizal lipochitooligosaccharides shows a strict co-dependency on the GRAS transcription factors NSP1 and RAM1

BACKGROUND: More than 80 % of all terrestrial plant species establish an arbuscular mycorrhiza (AM) symbiosis with Glomeromycota fungi. This plant-microbe interaction primarily improves phosphate uptake, but also supports nitrogen, mineral, and water aquisition. During the pre-contact stage, the AM symbiosis is controled by an exchange of diffusible factors from either partner. Amongst others, fungal signals were identified as a mix of sulfated and non-sulfated lipochitooligosaccharides (LCOs), being structurally related to rhizobial nodulation (Nod)-factor LCOs that in legumes induce the formation of nitrogen-fixing root nodules. LCO signals are transduced via a common symbiotic signaling pathway (CSSP) that activates a group of GRAS transcription factors (TFs). Using complex gene expression fingerprints as molecular phenotypes, this study primarily intended to shed light on the importance of the GRAS TFs NSP1 and RAM1 for LCO-activated gene expression during pre-symbiotic signaling. RESULTS: We investigated the genome-wide transcriptional responses in 5 days old primary roots of the Medicago truncatula wild type and four symbiotic mutants to a 6 h challenge with LCO signals supplied at 10(-7/-8) M. We were able to show that during the pre-symbiotic stage, sulfated Myc-, non-sulfated Myc-, and Nod-LCO-activated gene expression almost exclusively depends on the LysM receptor kinase NFP and is largely controled by the CSSP, although responses independent of this pathway exist. Our results show that downstream of the CSSP, gene expression activation by Myc-LCOs supplied at 10(-7/-8) M strictly required both the GRAS transcription factors RAM1 and NSP1, whereas those genes either co- or specifically activated by Nod-LCOs displayed a preferential NSP1-dependency. RAM1, a central regulator of root colonization by AM fungi, controled genes activated by non-sulfated Myc-LCOs during the pre-symbiotic stage that are also up-regulated in areas with early physical contact, e.g. hyphopodia and infecting hyphae; linking responses to externally applied LCOs with early root colonization. CONCLUSIONS: Since both RAM1 and NSP1 were essential for the pre-symbiotic transcriptional reprogramming by Myc-LCOs, we propose that downstream of the CSSP, these GRAS transcription factors act synergistically in the transduction of those diffusible signals that pre-announce the presence of symbiotic fungi.

Transcriptional dynamics of the developing sweet cherry (Prunus avium L.) fruit: sequencing, annotation and expression profiling of exocarp-associated genes

The exocarp, or skin, of fleshy fruit is a specialized tissue that protects the fruit, attracts seed dispersing fruit eaters, and has large economical relevance for fruit quality. Development of the exocarp involves regulated activities of many genes. This research analyzed global gene expression in the exocarp of developing sweet cherry (Prunus avium L., 'Regina'), a fruit crop species with little public genomic resources. A catalog of transcript models (contigs) representing expressed genes was constructed from de novo assembled short complementary DNA (cDNA) sequences generated from developing fruit between flowering and maturity at 14 time points. Expression levels in each sample were estimated for 34 695 contigs from numbers of reads mapping to each contig. Contigs were annotated functionally based on BLAST, gene ontology and InterProScan analyses. Coregulated genes were detected using partitional clustering of expression patterns. The results are discussed with emphasis on genes putatively involved in cuticle deposition, cell wall metabolism and sugar transport. The high temporal resolution of the expression patterns presented here reveals finely tuned developmental specialization of individual members of gene families. Moreover, the de novo assembled sweet cherry fruit transcriptome with 7760 full-length protein coding sequences and over 20 000 other, annotated cDNA sequences together with their developmental expression patterns is expected to accelerate molecular research on this important tree fruit crop.

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.

Transcriptional regulation os phenylalaline biosynthesis and utilization

Conifer trees divert large quantities of carbon into the biosynthesis of phenylpropanoids, particularly to generate lignin, an important constituent of wood. Since phenylalanine is the precursor for phenylpropanoid biosynthesis, the precise regulation of phenylalanine synthesis and utilization should occur simultaneously. This crucial pathway is finely regulated primarily at the transcriptional level. Transcriptome analyses indicate that the transcription factors (TFs) preferentially expressed during wood formation in plants belong to the MYB and NAC families. Craven-Bartle et al. (2013) have shown in conifers that Myb8 is a candidate regulator of key genes in phenylalanine biosynthesis involved in the supply of the phenylpropane carbon skeleton necessary for lignin biosynthesis. This TF is able to bind AC elements present in the promoter regions of these genes to activate transcription. Constitutive overexpression of Myb8 in white spruce increased secondary-wall thickening and led to ectopic lignin deposition (Bomal et al. 2008). In Arabidopsis, the transcriptional network controlling secondary cell wall involves NAC-domain regulators operating upstream Myb transcription factors. Functional orthologues of members of this network described have been identified in poplar and eucalyptus, but in conifers functional evidence had only been obtained for MYBs. We have identified in the P. pinaster genome 37 genes encoding NAC proteins, which 3 NAC proteins could be potential candidates to be involved in vascular development (Pascual et al. 2015). The understanding of the transcriptional regulatory network associated to phenylpropanoids and lignin biosynthesis in conifers is crucial for future applications in tree improvement and sustainable forest management. This work is supported by the projects BIO2012-33797, BIO2015-69285-R and BIO-474 References: Bomal C, et al. (2008) Involvement of Pinus taeda MYB1 and MYB8 in phenylpropanoid metabolism and secondary cell wall biogenesis: a comparative in planta analysis. J Exp Bot. 59: 3925-3939. Craven-Bartle B, et al. (2013) A Myb transcription factor regulates genes of the phenylalanine pathway in maritime pine. Plant J, 74: 755-766. Pascual MB, et al. (2015) The NAC transcription factor family in maritime pine (Pinus pinaster): molecular regulation of two genes involved in stress responses. BMC Plant Biol, 15: 254.