Induction of apoptosis by a cachectic-factor in murine myotubes and inhibition by eicosapentaenoic acid

Treatment of C2C12 myotubes with a tumour-derived proteolysis-inducing factor (PIF) at concentrations between 1 and 10 nM was shown to stimulate the activity of the apoptotic initiator caspases-8 and -9 and the apoptotic effector caspases-2,-3 and -6. This increased caspase activity was attenuated in myotubes pretreated with 50 μM eicosapentaenoic acid (EPA). At least part of the increase in caspase activity may be related to the increased proteasome proteolytic activity, since a caspase-3 inhibitor completely attenuated the PIF-induced increase in 'chymotrypsin-like' enzyme activity, the predominant proteolytic activity of the proteasome. However, Western blot analysis showed that PIF induced an increase in expression of the active form of caspase-3, which was also attenuated by EPA. Further Western blot analysis showed PIF increased the cytosolic content of cytochrome c, as well as expression of the pro-apoptotic protein bax but not the antiapoptotic protein bcl-2, which were both attenuated by 50 μM EPA. Induction of apoptosis by PIF in murine myotubes was confirmed by an increase in free nucleasomes formation and increased DNA fragmentation evidenced by a nucleasomal ladder typical of apoptotic cells. This process was again inhibited by pre-incubation with EPA. These results suggest that in addition to activating the proteasome, PIF induces apoptosis in C2C12 myotubes, possibly through the common intermediate arachidonic acid. Both of these processes would contribute to the loss of skeletal muscle in cancer cachexia.

The Role of Ras Oncogene in Differentiation of 3T3-L1 Preadipocytes

Ras is a proto-oncogene that codes for a small GTPase and is responsible for linking several extracellular signals to intracellular mechanisms that involve cell growth, differentiation and cell-programmed death in normal and diseased cells. In all these processes, Ras has been extensively investigated. However, the role of Ras GTPases is still poorly understood during the differentiation of 3T3-L1 preadipocytes. In this study I investigated the role of the H-Ras defective mutant, Ras:G12V on the differentiation of 3T3-L1 preadipocytes. Preadipocytes were differentiated in vitro to adipocytes (fat cells) by adding an induction medium containing several factors including glucose and insulin. The formation of fat cells evidenced by the visualization of lipid drops as well as by quantifying the accumulation of Oil red O into lipid drops. To examine the role of Ras:G12V mutant, several selective mutations were introduced in order to determine the signaling transduction pathways (i.e., PI3(K)kinase and MAP(K)Kinase) responsible for the Ras-dependent adipogenesis. Cells expressing Ras:G12V mutant stimulated 3T3-L1 preadipocyte differentiation without he need for induction media, suggesting that Ras activation is an essential factor required for 3T3-L1 preadipocyte differentiation. Introduction of a second mutation on Ras:G12V (i.e., Ras:G12V;E37G), which blocks the activation of the MAPKinase pathway, strongly inhibited the 3T3-L1 preadipocyte differentiation. It is also important to note Ras:G12V:E37G double mutant does not inhibit the activation of the PI3kinase pathway. Other Ras double mutants (Ras:G12V;S35T, and V12G;C40Y) showed a modest inhibition of the 3T3-L1 preadipocyte differentiation. Taken together, these observations indicate that Ras plays a selective role in 3T3-L1 preadipocyte differentiation. Thus, understanding which specific pathway Ras employs during preadipocyte differentiation could clarify some of the uncertainties surrounding fat production.

Alterations in Glutathione Levels and Apoptotic Regulators Are Associated with Acquisition of Arsenic Trioxide Resistance in Multiple Myeloma

Arsenic trioxide (ATO) has been tested in relapsed/refractory multiple myeloma with limited success. In order to better understand drug mechanism and resistance pathways in myeloma we generated an ATO-resistant cell line, 8226/S-ATOR05, with an IC50 that is 2–3-fold higher than control cell lines and significantly higher than clinically achievable concentrations. Interestingly we found two parallel pathways governing resistance to ATO in 8226/S-ATOR05, and the relevance of these pathways appears to be linked to the concentration of ATO used. We found changes in the expression of Bcl-2 family proteins Bfl-1 and Noxa as well as an increase in cellular glutathione (GSH) levels. At low, clinically achievable concentrations, resistance was primarily associated with an increase in expression of the anti-apoptotic protein Bfl-1 and a decrease in expression of the pro-apoptotic protein Noxa. However, as the concentration of ATO increased, elevated levels of intracellular GSH in 8226/S-ATOR05 became the primary mechanism of ATO resistance. Removal of arsenic selection resulted in a loss of the resistance phenotype, with cells becoming sensitive to high concentrations of ATO within 7 days following drug removal, indicating changes associated with high level resistance (elevated GSH) are dependent upon the presence of arsenic. Conversely, not until 50 days without arsenic did cells once again become sensitive to clinically relevant doses of ATO, coinciding with a decrease in the expression of Bfl-1. In addition we found cross-resistance to melphalan and doxorubicin in 8226/S-ATOR05, suggesting ATO-resistance pathways may also be involved in resistance to other chemotherapeutic agents used in the treatment of multiple myeloma.

Structural and Biochemical Dissection of the Trehalose Biosynthetic Complex in Pathogenic Fungi

Trehalose is a non-reducing disaccharide essential for pathogenic fungal survival and virulence. The biosynthesis of trehalose requires the trehalose-6-phosphate synthase, Tps1, and trehalose-6-phosphate phosphatase, Tps2. More importantly, the trehalose biosynthetic pathway is absent in mammals, conferring this pathway as an ideal target for antifungal drug design. However, lack of germane biochemical and structural information hinders antifungal drug design against these targets.

In this dissertation, macromolecular X-ray crystallography and biochemical assays were employed to understand the structures and functions of proteins involved in the trehalose biosynthetic pathway. I report here the first eukaryotic Tps1 structures from Candida albicans (C. albicans) and Aspergillus fumigatus (A. fumigatus) with substrates or substrate analogs. These structures reveal the key residues involved in substrate binding and catalysis. Subsequent enzymatic assays and cellular assays highlight the significance of these key Tps1 residues in enzyme function and fungal stress response. The Tps1 structure captured in its transition-state with a non-hydrolysable inhibitor demonstrates that Tps1 adopts an “internal return like” mechanism for catalysis. Furthermore, disruption of the trehalose biosynthetic complex formation through abolishing Tps1 dimerization reveals that complex formation has regulatory function in addition to trehalose production, providing additional targets for antifungal drug intervention.

I also present here the structure of the Tps2 N-terminal domain (Tps2NTD) from C. albicans, which may be involved in the proper formation of the trehalose biosynthetic complex. Deletion of the Tps2NTD results in a temperature sensitive phenotype. Further, I describe in this dissertation the structures of the Tps2 phosphatase domain (Tps2PD) from C. albicans, A. fumigatus and Cryptococcus neoformans (C. neoformans) in multiple conformational states. The structures of the C. albicans Tps2PD -BeF3-trehalose complex and C. neoformans Tps2PD(D24N)-T6P complex reveal extensive interactions between both glucose moieties of the trehalose involving all eight hydroxyl groups and multiple residues of both the cap and core domains of Tps2PD. These structures also reveal that steric hindrance is a key underlying factor for the exquisite substrate specificity of Tps2PD. In addition, the structures of Tps2PD in the open conformation provide direct visualization of the conformational changes of this domain that are effected by substrate binding and product release.

Last, I present the structure of the C. albicans trehalose synthase regulatory protein (Tps3) pseudo-phosphatase domain (Tps3PPD) structure. Tps3PPD adopts a haloacid dehydrogenase superfamily (HADSF) phosphatase fold with a core Rossmann-fold domain and a α/β fold cap domain. Despite lack of phosphatase activity, the cleft between the Tps3PPD core domain and cap domain presents a binding pocket for a yet uncharacterized ligand. Identification of this ligand could reveal the cellular function of Tps3 and any interconnection of the trehalose biosynthetic pathway with other cellular metabolic pathways.

Combined, these structures together with significant biochemical analyses advance our understanding of the proteins responsible for trehalose biosynthesis. These structures are ready to be exploited to rationally design or optimize inhibitors of the trehalose biosynthetic pathway enzymes. Hence, the work described in this thesis has laid the groundwork for the design of Tps1 and Tps2 specific inhibitors, which ultimately could lead to novel therapeutics to treat fungal infections.

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.

Multiple endocrine neoplasia, the old and the new: a mini review

Multiple endocrine neoplasia syndromes have since been classified as types 1 and 2, each with specific phenotypic patterns. MEN1 is usually associated with pituitary, parathyroid and paraneoplastic neuroendocrine tumours. The hallmark of MEN2 is a very high lifetime risk of developing medullary thyroid carcinoma (MTC) more than 95% in untreated patients. Three clinical subtypesdMEN2A, MEN2B, and familial MTC (FMTC) have been defined based on the risk of pheochromocytoma, hyperparathyroidism, and the presence or absence of characteristic physical features). MEN2 occurs as a result of germline activating missense mutations of the RET (REarranged during Transfection) proto-oncogene. MEN2-associated mutations are almost always located in exons 10, 11, or 13 through 16. Strong genotype-phenotype correlations exist with respect to clinical subtype, age at onset, and aggressiveness of MTC in MEN2. These are used to determine the age at which prophylactic thyroidectomy should occur and whether screening for pheochromocytoma or hyperparathyroidism is necessary. Specific RET mutations can also impact management in patients presenting with apparently sporadic MTC. Therefore, genetic testing should be performed before surgical intervention in all patients diagnosed with MTC. Recently, Pellegata et al. have reported that germline mutations in CDKN1B can predispose to the development of multiple endocrine tumours in both rats and humans and this new MEN syndrome is named MENX and MEN4, respectively. CDKN1B. A recent report showed that in sporadic MTC, CDKN1B V109G polymorphism correlates with a more favorable disease progression than the wild-type allele and might be considered a new promising prognostic marker. New insights on MEN syndrome pathogenesis and related inherited endocrine disorders are of particular interest for an adequate surgical and therapeutic approach.

Cholangiocarcinoma: from molecular biology to treatment

Cholangiocarcinoma is a rare tumor originating in the bile ducts, which, according to their anatomical location, is classified as intrahepatic, extrahepatic and hilar. Nevertheless, incidence rates have increased markedly in recent decades. With respect to tumor biology, several genetic alterations correlated with resistance to chemotherapy and radiotherapy have been identified. Here, we highlight changes in KRAS and TP53 genes that are normally associated with a more aggressive phenotype. Also IL-6 and some proteins of the BCL-2 family appear to be involved in the resistance that the cholangiocarcinoma presents toward conventional therapies. With regard to diagnosis, tumor markers most commonly used are CEA and CA 19-9, and although its use isolated appears controversial, their combined value has been increasingly advocated. In imaging terms, various methods are needed, such as abdominal ultrasound, computed tomography and cholangiopancreatography. Regarding therapy, surgical modalities are the only ones that offer chance of cure; however, due to late diagnosis, most patients cannot take advantage of them. Thus, the majority of patients are directed to other therapeutic modalities like chemotherapy, which, in this context, assumes a purely palliative role. Thus, it becomes urgent to investigate new therapeutic options for this highly aggressive type of tumor.

Analyse des signaux radars polarimétriques en bandes C et L pour le suivi de l'humidité du sol de sites forestiers

Résumé : Dans les couverts forestiers, le suivi de l’humidité du sol permet de prévenir plusieurs désastres tels que la paludification, les incendies et les inondations. Comme ce paramètre est très dynamique dans l’espace et dans le temps, son estimation à grande échelle présente un grand défi, d’où le recours à la télédétection radar. Le capteur radar à synthèse d’ouverture (RSO) est couramment utilisé grâce à sa vaste couverture et sa résolution spatiale élevée. Contrairement aux sols nus et aux zones agricoles, le suivi de l’humidité du sol en zone forestière est très peu étudié à cause de la complexité des processus de diffusion dans ce type de milieu. En effet, la forte atténuation de la contribution du sol par la végétation et la forte contribution de volume issue de la végétation réduisent énormément la sensibilité du signal radar à l’humidité du sol. Des études portées sur des couverts forestiers ont montré que le signal radar en bande C provient principalement de la couche supérieure et sature vite avec la densité de la végétation. Cependant, très peu d’études ont exploré le potentiel des paramètres polarimétriques, dérivés d’un capteur polarimétrique comme RADARSAT-2, pour suivre l’humidité du sol sur les couverts forestiers. L’effet du couvert végétal est moins important avec la bande L en raison de son importante profondeur de pénétration qui permet de mieux informer sur l’humidité du sol. L’objectif principal de ce projet est de suivre l’humidité du sol à partir de données radar entièrement polarimétriques en bandes C et L sur des sites forestiers. Les données utilisées sont celles de la campagne terrain Soil Moisture Active Passive Validation EXperiment 2012 (SMAPVEX12) tenue du 6 juin au 17 juillet 2012 au Manitoba (Canada). Quatre sites forestiers de feuillus ont été échantillonnés. L’espèce majoritaire présente est le peuplier faux-tremble. Les données utilisées incluent des mesures de l’humidité du sol, de la rugosité de surface du sol, des caractéristiques des sites forestiers (arbres, sous-bois, litières…) et des données radar entièrement polarimétriques aéroportées et satellitaires acquises respectivement, en bande L (UAVSAR) à 30˚ et 40˚ et en bande C (RADARSAT-2) entre 20˚ et 30˚. Plusieurs paramètres polarimétriques ont été dérivés des données UAVSAR et RADARSAT-2 : les coefficients de corrélation (ρHHVV, φHHVV, etc); la hauteur du socle; l’entropie (H), l’anisotropie (A) et l’angle alpha extraits de la décomposition de Cloude-Pottier; les puissances de diffusion de surface (Ps), de double bond (Pd) extraites de la décomposition de Freeman-Durden, etc. Des relations entre les données radar (coefficients de rétrodiffusion multifréquences et multipolarisations (linéaires et circulaires) et les paramètres polarimétriques) et l’humidité du sol ont été développées et analysées. Les résultats ont montré que 1) En bande L, plusieurs paramètres optimaux permettent le suivi de l’humidité du sol en zone forestière avec un coefficient de corrélation significatif (p-value < 0,05): σ[indice supérieur 0] linéaire et σ[indice supérieur 0] circulaire (le coefficient de corrélation, r, varie entre 0,60 et 0,96), Ps (r entre 0,59 et 0,84), Pd (r entre 0,6 et 0,82), ρHHHV_30˚, ρVVHV_30˚, φHHHV_30˚ and φHHVV_30˚ (r entre 0,56 et 0,81) alors qu’en bande C, ils sont réduits à φHHHV, φVVHV et φHHVV (r est autour de 0,90). 2) En bande L, les paramètres polarimétriques n’ont pas montré de valeur ajoutée par rapport aux signaux conventionnels multipolarisés d’amplitude, pour le suivi de l’humidité du sol sur les sites forestiers. En revanche, en bande C, certains paramètres polarimétriques ont montré de meilleures relations significatives avec l’humidité du sol que les signaux conventionnels multipolarisés d’amplitude.

Molecular and biochemical mechanisms involved in the toxicity of a marine cyanobacteria compound on cancer cell lines

In recent years marine biotechnology has revealed a crucial role in the future of bioindustry. Among the many marine resources, cyanobacteria have shown great potential in the production of bioactive compounds with diverse applicability. The pharmacological potential of these organisms has been one of the most explored areas in particular its antibacterial, antifungal and anticancer potential. This work was based on the assessment of potential anticancer compound E13010 F 5.4 isolated from marine cyanobacteria strain Synechocystis salina LEGE 06099. Thus the aim of this work was to explore molecular and biochemical mechanisms underlying the bioactivity detected in human cancer cells, specifically in lines RKO colon carcinoma and HT-29. The isolation of the compound was performed from biomass obtained by large-scale culture. To obtain the compound fractionation was carried and confirmation and isolation performed by Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Thin Layer Chromatography (TLC) and High-Performance Liquid Chromatography (HPLC). Cell viability assays were performed based on reduction of 3- (4,5-dimetiltiaziol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) to assess the cytotoxic potential of the compound. From the battery of cell lines RKO (colon carcinoma), HT-29 (colorectal adenocarcinoma), MG-63 (osteosarcoma) and T47D (breast carcinoma) the cell lines RKO and HT-29 were selected for elucidation of mechanisms of cytotoxicity. For the elucidation of the mechanisms involved in cytotoxicity the cell lines RKO and HT29 were exposed to the compound. A genomic approach based in the mRNA expression of genes involved in apoptosis and cell cycle by Real-Time PCR and a proteomic approach based on the separation of proteins by two-dimensional electrophoresis (2DGE) was performed. For mRNA expression were selected the genes RPL8, HPRT1, VDAC, SHMT2, CCNE, CCNB1, P21CIP, BCL-2 and BAD and for proteomics isoelectric focussing between 3 – 10 and molecular weight of 19 – 117 kDa separated by polyacrylamide gels (2DGE). The MTT results confirmed the reduction of the cell viability. The RT-PCR results for the expression of genes studied were not yet fully elucidative. For the cell line RKO there was a significant reduction in the expression of the gene P21CIP, and a tendency for reduction in the BAD gene expression and for increased expression of gene CCNB1, pointing to an effort for cell proliferation. In HT-29 cell line, there was a tendency for increase in the expression of P21CIP and BAD, which may explain the reduction in cell viability. The 2DGE results indicate proteomic patterns with differentially altered spots in the treated and control cells with both qualitative and quantitative differences, and differences in response between the RKO and HT-29 cell lines.

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.

Antitumor activity of physcion 8-o-β-glucopyranoside against cervical cancer by induction of apoptosis

Purpose: To investigate the antitumor activity of physcion8-O-β-glucopyranoside (PSG) against cervical cancer, as well as its mechanisms. Methods: The anti-proliferative effects of PSG on HeLa cells were determined by CCK-8 assay and the half maximal inhibitory concentration (IC50) values were calculated. Subsequently, a mouse xenograft model of HeLa cell line was established to investigate the antitumor effect of PSG in vivo. Furthermore, cell apoptosis was investigated by fluorescence microscopy via DAPI staining, and other mechanisms were determined by Western blot assay. Results: In vitro, PSG exhibited significant anti-proliferative effect on HeLa cells (p <0.05) in concentration-and time-dependent manners, with an IC50 value of 41.34 μg/mL. In vivo, PSG also had significant anti-tumor activity in nude mouse xenograft model (p < 0.05), inhibiting tumor growth. Furthermore, the results showed that treatment with PSG (20, 40 and 60 μg/mL) for 24 h resulted in significantly increased apoptosis in HeLa cells (p < 0.05). Additionally, Western blot analysis revealed that after exposure to 20, 40 and 60 μg/mL of PSG for 24 h, protein expressions of C-caspase-3, Ccaspase-9 and Bax were markedly up-regulated (p < 0.05) while Bcl-2 was significantly down-regulated (p < 0.05). These results confirmed that PSG inhibited HeLa cell growth by inducing mitochondriamediated apoptosis via up-regulation of caspase-3 and caspase-9 and Bax, and down-regulation of Bcl2. Conclusion: The results demonstrate that PSG possesses notable anti-tumor activity against cervical cancer and that the mechanisms involve induction of apoptosis by mitochondria-mediated signaling pathway.

Isolation and identification of two galangin metabolites from rat urine and determination of their in vitro hypolipidemic activity

Purpose: To investigate the lipid-lowering activity of two metabolites of galangin, namely, galangin-3-Oβ-D-glucuronic acid (GG-1) and galangin-7-O-β-D-glucuronic acid (GG-2). Methods: Female Sprague-Dawley rats were orally administered with galangin. The two metabolites of galangin were isolated from urine sample and purified using Sephadex LH-20 and semi-preparative high performance liquid chromatography (HPLC). The structures of the metabolites were identified by analyzing spectroscopic data. Hypolipidemic activity was evaluated in HepG2 cells. The down- or upregulation of lipogenic genes was detected using real-time quantitative polymerase chain reaction (qPCR). Results: Both metabolites of galangin showed hypolipidemic activity. These activities are closely associated with the down-regulation of lipogenic genes such as SREBP-1a, SREBP-1c, and SREBP-2 transcription factors, and the downstream genes such as FAS, ACC, and HMGR were revealed by realtime qPCR data. Conclusion: The results show that both metabolites possess better lipid-lowering activities than galangin. These hypolipidemic activities are closely associated with inhibiting key genes or proteins that regulated the biosynthesis of both cholesterol and triglycerides.

Protective effect of rhamnopyranosyl vanilloyl isolated from Scrophularia ningpoensis Hemsl (Scrophulariaceae) root against acute liver injury in mice

Purpose: To investigate the protective effect of rhamnopyranosyl vanilloyl (RV) from Scrophularia ningpoensis root against tetrachloromethane (CCl4)-induced acute liver injury (ALI) in mice. Methods: RV was isolated from S. ningpoensis by column chromatography. ALI model of mice was established by intraperitoneal injection of CCl4. Liver index, liver function indices, as well as serum alanine transaminase (ALT), aspartate aminotransferase (AST) and total bilirubin (TBIL) were evaluated. Lipid peroxidation (LPO)-related indices, including malonaldehyde (MDA), glutathione (GSH), superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GSH-Px). Apoptotic proteins (Bcl-2, Bax and caspase-3) in liver tissue were determined by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and Western blot. Results: After treatment with RV (10, 20 or 40 mg/kg), liver index (5.65 - 5.21 vs. 6.68 %), ALT (90.18 - 79.68 vs. 112.47 U/L), AST (64.44 - 57.63 vs. 75.41 U/L) and TBIL (2.68 - 1.95 vs. 3.21 U/L) activities, as well as MDA (3.58 - 2.88 vs. 4.13 μmol/g), Bax and caspase-3 levels significantly (p < 0.05 or 0.01) decreased, compared with those in control group. After treatment with RV (10, 20 or 40 mg/kg), GSH (16.58 - 22.14 vs. 12.34 μmol/g), Bcl-2, SOD (86.45 - 107.61 vs. 68.43 U/mg) and GSH-Px (295.64 - 329.47 vs. 268.49 U/mg) levels or activities significantly (p < 0.05 or 0.01) increased, compared with those in control group. Conclusion: RV has protective effect against CCl4-induced ALI in mice, and the mechanisms involve the inhibition of LPO and apoptosis in liver cells. Thus, RV is a potential drug for the treatment of liver injury

Prevalence and audiological features in carriers of GJB2 mutations, c.35delG and c.101T>C (p.M34T), in a UK population study

OBJECTIVES: To determine the carrier rate of the GJB2 mutation c.35delG and c.101T>C in a UK population study; to determine whether carriers of the mutation had worse hearing or otoacoustic emissions compared to non-carriers. DESIGN: Prospective cohort study. SETTING: University of Bristol, UK. PARTICIPANTS: Children in the Avon Longitudinal Study of Parents and Children. 9202 were successfully genotyped for the c.35delG mutation and c.101>T and classified as either carriers or non-carriers. OUTCOME MEASURES: Hearing thresholds at age 7, 9 and 11 years and otoacoustic emissions at age 9 and 11. RESULTS: The carrier frequency of the c.35delG mutation was 1.36% (95% CI 1.13 to 1.62) and c.101T>C was 2.69% (95% CI 2.37 to 3.05). Carriers of c.35delG and c.101T>C had worse hearing than non-carriers at the extra-high frequency of 16 kHz. The mean difference in hearing at age 7 for the c.35delG mutation was 8.53 dB (95% CI 2.99, 14.07) and 12.57 dB at age 9 (95% CI 8.10, 17.04). The mean difference for c.101T>C at age 7 was 3.25 dB (95% CI -0.25 to 6.75) and 7.61 dB (95% CI 4.26 to 10.96) at age 9. Otoacoustic emissions were smaller in the c.35delG mutation carrier group: at 4 kHz the mean difference was -4.95 dB (95% CI -6.70 to -3.21) at age 9 and -3.94 dB (95% CI -5.78 to -2.10) at age 11. There was weak evidence for differences in otoacoustic emissions amplitude for c.101T>C carriers. CONCLUSION: Carriers of the c.35delG mutation and c.101T>C have worse extra-high-frequency hearing than non-carriers. This may be a predictor for changes in lower-frequency hearing in adulthood. The milder effects observed in carriers of c.101T>C are in keeping with its classification as a mutation causing mild/moderate hearing loss in homozygosity or compound heterozygosity.

Changes In Chromatin Structure In Nih 3t3 Cells Induced By Valproic Acid And Trichostatin A.

Valproic acid (VPA) and trichostatin A (TSA) are known histone deacetylase inhibitors (HDACIs) with epigenetic activity that affect chromatin supra-organization, nuclear architecture, and cellular proliferation, particularly in tumor cells. In this study, chromatin remodeling with effects extending to heterochromatic areas was investigated by image analysis in non-transformed NIH 3T3 cells treated for different periods with different doses of VPA and TSA under conditions that indicated no loss of cell viability. Image analysis revealed chromatin decondensation that affected not only euchromatin but also heterochromatin, concomitant with a decreased activity of histone deacetylases and a general increase in histone H3 acetylation. Heterochromatin protein 1-α (HP1-α), identified immunocytochemically, was depleted from the pericentromeric heterochromatin following exposure to both HDACIs. Drastic changes affecting cell proliferation and micronucleation but not alteration in CCND2 expression and in ratios of Bcl-2/Bax expression and cell death occurred following a 48-h exposure of the NIH 3T3 cells particularly in response to higher doses of VPA. Our results demonstrated that even low doses of VPA (0.05 mM) and TSA (10 ng/ml) treatments for 1 h can affect chromatin structure, including that of the heterochromatin areas, in non-transformed cells. HP1-α depletion, probably related to histone demethylation at H3K9me3, in addition to the effect of VPA and TSA on histone H3 acetylation, is induced on NIH 3T3 cells. Despite these facts, alterations in cell proliferation and micronucleation, possibly depending on mitotic spindle defects, require a longer exposure to higher doses of VPA and TSA.