Adsorption capacity of phenolic compounds onto cellulose and xylan

The interaction between three phenolic compounds (catechin, caffeic acid and ferulic acid) onto two dietary fibres (cellulose and xylan) has been evaluated to inquire possible interferences on the biodisponibility of phenolic compounds. The adsorption kinetics were performed using solutions containing 100 mg/L of phenolic compounds during a contact time ranging between 10 and 120 minutes at pH 2.0, 4.5, and 7.0. After the kinetics, isotherms were obtained using phenolic compounds concentration ranging between 10 and 80 mg/L during 60 minutes, at pH 2.0 and 7.0 and temperature of 36 °C. Results indicate that adsorbed quantities mainly changed in function of pH, however the maximum adsorption was only of 0.978 mg of caffeic acid/g of xylan at pH 2 and after 60 min. Redlich-Peterson model were able to predict the adsorption isotherms of all phenolic compounds onto cellulose, except for caffeic acid at pH 7.0. The low adsorption capacities observed suggest that both dietary fibres are unable to compromise the biodisponibility of phenolic compounds, especially in the small intestine, where they are partially absorbed.

Post-harvest conservation of camu–camu fruits (Myrciaria dubia (Kunth) Mc Vaugh) using different temperatures and packages

Abstract The camu-camu tree (Myrciaria dubia (Kunth) Mc Vaugh) is fruit-bearing tree belonging to the family Myrtaceae. This work was conducted with the purpose of evaluating the type of storage temperature and package which allow better conservation of the quality attributes of camu-camu. The experimental design utilized was the completely randomized with three replications in a factorial arrangement (3x3x8), constituted of three different storage temperatures (laboratory ambiente or 25 ± 2 °C, 15 °C and 20 °C), three types of packages (no package, PET and PVC) and fourteen days’ storage, the fruits being analyzed every two days. The fruits were evaluated as to fresh mass loss, pH, soluble solids contents, titrable acidity, ascorbic acid, carotenoids, anthocyanins, chlorophylls A and B and maturation index (SS/AT). According to the results obtained, the quality attributes and ascorbic acid content were conserved for longer time in the fruits stored on PVC-film covered expanded polystyrene trays at 15 °C. It follows that the best temperature for the storage of camu-camu is 15 °C and the package that best keeps its quality attributes is the PVC-film covered expanded polystyrene tray.

Chemical composition and nutritive value of hot pepper seed (Capsicum annuum) grown in Northeast Region of China

Chemical composition and nutritive value of hot pepper seeds (Capsicum annuum) grown in Northeast Region of China were investigated. The proximate analysis showed that moisture, ash, crude fat, crude protein and total dietary fiber contents were 4.48, 4.94, 23.65, 21.29 and 38.76 g/100 g, respectively. The main amino acids were glutamic acid and aspartic acid (above 2 g/100 g), followed by histidine, phenylalanine, lysine, arginine, cysteine, leucine, tryptophan, serine, glycine, methionine, threonine and tyrosine (0.8-2 g/100 g). The contents of proline, alanine, valine and isoleucine were less than 0.8 g/100 g. The fatty acid profile showed that linoleic acid, palmitic acid, oleic acid, stearic acid and linolenic acid (above 0.55 g/100 g) as the most abundant fatty acids followed lauric acid, arachidic acid, gondoic acid and behenic acid (0.03-0.15 g/100 g). Analyses of mineral content indicated that the most abundant mineral was potassium, followed by magnesium, calcium, iron, zinc, sodium and manganese. The nutritional composition of hot pepper seeds suggested that they could be regarded as good sources of food ingredients and as new sources of edible oils.

Effect of ultrasound treatment on quality and microbial load of carrot juice

Effect of ultrasound treatment on carrot juice was investigated through measuring pH, electrical conductivity, viscosity, visual color, total soluble solids, total sugars, total carotenoids, ascorbic acid contents and microbial load. No significant effect (p>0.05) of ultrasound treatment on pH of carrot juice was observed. Electrical conductivity, viscosity and color values gradually increased (p<0.05) with treatment time increase. Total soluble solids, total sugars, total carotenoids and ascorbic acid contents of carrot juice were significantly improved (p<0.05) due to ultrasound treatment. Moreover, significant decrease (p<0.05) in microbial load of sonicated carrot juice was observed. Results from present study suggested that ultrasound treatment could improve quality and safety of carrot juice.

Hypercalcemia and acute kidney injury caused by abuse of a parenteral veterinary compound containing vitamins A, D, and E

A previously healthy 19 year-old male presented to the hospital with anorexia, nausea, and vomiting. Laboratory studies were significant for hypercalcemia (peak calcium value of 14.8 mg/dL) and acute kidney injury (peak serum creatinine of 2.88 mg/dL). He admitted to using a parenteral formulation of vitamins A, D and E restricted for veterinary use containing 20,000,000 IU of vitamin A; 5,000,000 IU of vitamin D3; and 6,800 IU of vitamin E per 100 mL vial. The patient stated to have used close to 300 mL of the product over the preceding year. Interestingly, the young man was not interested in the massive amounts of vitamins that the product contained; he was only after the local effects of the oily vehicle. The swelling produced by the injection resulted in a silicone-like effect, which gave the impression of bigger muscles. Nevertheless, the product was absorbed and caused hypervitaminosis. The serum level of 25(OH) vitamin D was clearly elevated at 150 ng/mL (reference range from 30 to 60 ng/mL), but in most published cases of vitamin D toxicity, serum levels have been well above 200 ng/mL. His PTH level was undetectable and other potential causes of hypercalcemia were excluded. Therefore, we posit that the severity of the hypercalcemia observed in this case was the result of a synergistic effect of vitamins A and D. The patient was treated with normal saline, furosemide and zolendronic acid, with rapid normalization of calcium levels and renal function.

Critical levels of organic acids on seed germination and seedling growth of wheat

The objective of this study was to determine the responses of the wheat cultivars CD 108 and CD 111 for tolerance to organic acids. The effects of five concentrations of the three main acids formed in the soil were studied: acetic acid (0, 4, 8, 12 and 16 mM), propionic acid (0, 4, 8, 12 and 16 mM) and butyric acid (0, 2, 4, 8 and 12 mM). Tests included germination, shoot length, root length and dry weight of shoot and root. The variable root length is the most responsive variable for all the acids tested and the critical level of toxicity of acetic, propionic and butyric acids, which reduced root length by at least 50% was 9.0, 8.5 and 4.0 mM respectively. It was concluded that the presence of acetic, propionic and butyric acids in the germination substratum of wheat seeds of the cultivars CD 111 and CD 108 reduced seedling development, mainly by reducing the length of the radicles.

Molecular patterns behind immunological and metabolic alterations in lysinuric protein intolerance

Lysinuric protein intolerance (LPI) is a recessively inherited disorder characterised by reduced plasma and increased urinary levels of cationic amino acids (CAAs), protein malnutrition, growth failure and hyperlipidemia. Some patients develop severe immunological, renal and pulmonary complications. All Finnish patients share the same LPIFin mutation in the SLC7A7 gene that encodes CAA transporter y+LAT1. The aim of this study was to examine molecular factors contributing to the various symptoms, systemic metabolic and lipid profiles, and innate immune responses in LPI. The transcriptomes, metabolomes and lipidomes were analysed in whole-blood cells and plasma using RNA microarrays and gas or liquid chromatography-mass spectrometry techniques, respectively. Toll-like receptor (TLR) signalling in monocyte-derived macrophages exposed to pathogens was scrutinised using qRT-PCR and the Luminex technology. Altered levels of transcripts participating in amino acid transport, immune responses, apoptosis and pathways of hepatic and renal metabolism were identified in the LPI whole-blood cells. The patients had increased non-essential amino acid, triacylglycerol and fatty acid levels, and decreased plasma levels of phosphatidylcholines and practically all essential amino acids. In addition, elevated plasma levels of eight metabolites, long-chain triacylglycerols, two chemoattractant chemokines and nitric oxide correlated with the reduced glomerular function in the patients with kidney disease. Accordingly, it can be hypothesised that the patients have increased autophagy, inflammation, oxidative stress and apoptosis, leading to hepatic steatosis, uremic toxicity and altered intestinal microbe metabolism. Furthermore, the LPI macrophages showed disruption in the TLR2/1, TLR4 and TLR9 pathways, suggesting innate immune dysfunctions with an excessive response to bacterial infections but a deficient viral DNA response.

Geochemistry and mineralogical association of heavy metal contaminants in fine grained sediment, Welland River, Southern Ontario /

This investigation of geochemistry and mineralogy of heavy metals in fine grained (<63^m) sediment of the Welland River was imdertaken to: 1) describe metal dispersion patterns relative to a source, identify minerals forming and existing at the outfall region and relate sediment particle size to chemistry; 2) to delineate sample handling, preparation and evaluate, modify and develop analytical methods for heavy metal analysis of complex environmental samples. Ajoint project between Brock University and Geoscience Laboratories was initiated to test a contaminated site of the Welland River at the base of Atlas Speciality Steels Co. Methods were developed and utilized for particle size separation and two acid extraction techniques: 1) Partial extraction; 2) Total extraction. The mineralogical assessment identified calcite, dolomite, quartz and clays. These minerals are typical of the carbonate-shale rock basement of the Niagara Peninsula. Minerals such as, mullite and ferrocolumbite were found at the outfall region. These are not typical of the local geology and are generally associated with industrial pollutants. Partial and total extraction techniques were used to characterize the sediments based on chemical distribution, elemental behaviour and analytical differences. The majority of elements were lower in concentration in the partial extraction technique; suggesting these elements are bound in an acid extractable phase (exchangeable, organic and carbonate phases). The total extraction technique yielded higher elemental concentrations taking difficult oxides and silicates into solution. Geochemical analyses of grain size separates revealed that heavy metal (Co, Ni, V, Mn, Fe, Ba) concentrations did not increase with decreasing grain size. This is a function of the anthropogenic mill scale input into the river. The background elements (Sc, Y, Sr, Mg, Al and Ti) showed an increase in concentration to the finest grain size suggesting that it is directly related to the local mineralogy and geology. Dispersion patterns ofmetals fall into two distinct categories: 1) the heavy metals (Co, Cu, Ni, Zn, V and Cr), and 2) the background elements (Be, Sc, Y, Sr, Al and Ti). The heavy metals show a marked increase in the outfall region, while the background elements show a significant decrease at the outfall. This pattern is attributed to a "dilution effect" ofthe natural sediments by the anthropogenic mill scale sediments. Multivariant statistical analysis and correlation coefficient matrix results clearly support these results and conclusions. These results indicate the outfall region ofthe Welland River is highly contaminated with to heavy metals from the industrialized area of Welland. A short distance downstream, the metal concentrations return to baseline geochemical levels. It appears, contaminants rapidly come out of suspension and are deposited in close proximity to the source. Therefore, it is likely that dredging the sediment from the river may cause resuspension of contaminated sediments, but may not distribute the sediment as far as initially anticipated.

Localization and functional characterization of iridoid biosynthetic genes in Catharanthus roseus /

Catharanthus roseus is the sole biological source of the medicinal compounds vinblastine and vincristine. These chemotherapeutic compounds are produced in the aerial organs of the plant, however they accumulate in small amounts constituting only about 0.0002% of the fresh weight of the leaf. Their limited biological supply and high economical value makes its biosynthesis important to study. Vinblastine and vincristine are dimeric monoterpene indole alkaloids, which consists of two monomers vindoline and catharanthine. The monoterpene indole alkaloids (MIA's) contain a monoterpene moiety which is derived from the iridoid secologanin and an indole moiety tryptamine derived from the amino acid tryptophan. The biosynthesis of the monoterpene indole alkaloids has been localized to at least three cell types namely, the epidermis, the laticifer and the internal phloem assisted parenchyma. Carborundum abrasion (CA) technique was developed to selectively harvest epidermis enriched plant material. This technique can be used to harvest metabolites, protein or RNA. Sequencing of an expressed sequence tagged (EST) library from epidermis enriched mRNA demonstrated that this cell type is active in synthesizing a variety of secondary metabolites namely, flavonoids, lipids, triterpenes and monoterpene indole alkaloids. Virtually all of the known genes involved in monterpene indole alkaloid biosynthesis were sequenced from this library.This EST library is a source for many candidate genes involved in MIA biosynthesis. A contig derived from 12 EST's had high similarity (E'^') to a salicylic acid methyltransferase. Cloning and functional characterization of this gene revealed that it was the carboxyl methyltransferase imethyltransferase (LAMT). In planta characterization of LAMT revealed that it has a 10- fold enrichment in the leaf epidermis as compared to the whole leaf specific activity. Characterization of the recombinant enzyme revealed that vLAMT has a narrow substate specificity as it only accepts loganic acid (100%) and secologanic acid (10%) as substrates. rLAMT has a high Km value for its substrate loganic acid (14.76 mM) and shows strong product inhibition for loganin (Kj 215 |iM). The strong product inhibition and low affinity for its substrate may suggest why the iridoid moiety is the limiting factor in monoterpene indole alkaloid biosynthesis. Metabolite profiling of C. roseus organs shows that secologanin accumulates within these organs and constitutues 0.07- 0.45% of the fresh weight; however loganin does not accumulate within these organs suggesting that the product inhibition of loganin with LAMT is not physiologically relevant. The limiting factor to iridoid and MIA biosynthesis seems to be related to the spatial separation of secologanin and the MIA pathway, although secologanin is synthesized in the epidermis, only 2-5% of the total secologanin is found in the epidermis while the remaining secologanin is found within the leaf body inaccessable to alkaloid biosynthesis. These studies emphasize the biochemical specialization of the epidermis for the production of secondary metabolites. The epidermal cells synthesize metabolites that are sequestered within the plant and metabolites that are secreted to the leaf surface. The secreted metabolites comprise the epidermome, a layer separating the plant from its environment.

Impact of different irrigation strategies on grapes and wine quality of four grapevine cultivars (Vitis sp.) in cool climate conditions. An investigation into the relationships among ABA, water status, grape cultivar and wine quality

Niagara Peninsula of Ontario is the largest viticultural area in Canada. Although it is considered to be a cool and wet region, in the last decade many water stress events occurred during the growing seasons with negative effects on grape and wine quality. This study was initiated to understand and develop the best strategies for water management in vineyards and those that might contribute to grape maturity advancement. The irrigation trials investigated the impact of time of initiation (fruit set, lag phase and veraison), water replacement level based on theoretical loss through crop evapotranspiration (ETc; 100,50 and 25%) and different irrigation strategies [partial root zone drying (PRD) versus regulated deficit irrigation (RD!)] on grape composition and wine sensory profiles. The irrigation experiments were conducted in a commercial vineyard (Lambert Vineyards Inc.) located in Niagara-on-the-Lake, Ontario, from 2005 through 2009. The two experiments that tested the combination of different water regimes and irrigation time initiation were set up in a randomized block design as follows: Baco noir - three replicates x 10 treatments [(25%, 50% and 100% of ETc) x (initiation at fruit set, lag phase and veraison) + control]; Chardonnay - three replicates x seven treatments [(25%, 50% and 100% of ETc) x (initiation at fruit set and veraison) + control]. The experiments that tested different irrigation strategies were set up on two cultivars as follows: Sauvignon blanc - four replicates x four treatments [control, fully irrigated (100% ETc), PRD (100% ETc) and RDI (25% ETc)]; Cabemet Sauvignon - four replicates x five treatments [control, fully irrigated (100% ETc), PRD (100% ETc), RDI (50% ETc) and RDI (25% ETc)]. The controls in each experiment were nonirrigated. The irrigation treatments were compared for many variables related to soil water status, vine physiology, berry composition, wine sensory profile, and hormone composition [(abscisic acid (ABA) and its catabolites]. Soil moisture profile was mostly affected by irrigation treatments between 20 and 60 em depth depending on the grapevine cultivar and the regime of water applied. Overall soil moisture was consistently higher throughout the season in 100 and 50% ETc compare to the control. Transpiration rates and leaf temperature as well as shoot growth rate were the most sensitive variables to soil water status. Drip irrigation associated with RDI treatments (50% ETc and 25% ETc) had the most beneficial effects on vine physiology, fruit composition and wine varietal typicity, mainly by maintaining a balance between vegetative and reproductive parts of the vine. Neither the control nor the 100 ETc had overall a positive effect on grape composition and wine sensory typicity. The time of irrigation initiation affected the vine physiology and grape quality, the most positive effect was found in treatments initiated at lag phase and veraison. RDI treatments were overall more consistent in their positive effect on grape composition and wine varietal typicity comparing to PRD treatment. The greatest difference between non-irrigated and irrigated vines in most of the variables studied was found in 2007, the driest and hottest season of the experimental period. Soil water status had a greater and more consistent effect on red grapevine cultivars rather than on white winegrape cultivars. To understand the relationships among soil and plant water status, plant physiology and the hormonal profiles associated with it, abscisic acid (ABA) and its catabolites [phaseic acid (PA), dihydrophaseic acid (DPA), 7-hydroxy-ABA (TOH-ABA), 8' -hydroxy-ABA, neophaseic acid and abscisic acid glucose ester (ABA-GE)] were analyzed in leaves and berries from the Baco noir and Chardonnay irrigation trials over two growing seasons. ABA and some of its catabolites accurately described the water status in the vines. Endogenous ABA and some of its catabolites were strongly affected in Baco noir and Chardonnay by both the water regime (i.e. ET level) and timing of irrigation initiation. Chardonnay grapevines produced less ABA in both leaves and berries compared to Baco noir, which indicated that ABA synthesis is also cultivar dependant. ABA-GE was the main catabolite in treatments with high water deficits, while PA and DPA were higher in treatments with high water status, suggesting that the vine produced more ABA-GE under water deficits to maintain rapid control of the stomata. These differences between irrigation treatments with respect to ABA and catabolites were particularly noticeable in the dry 2007 season. Two trials using exogenous ABA investigated the effect of different concentrations of ABA and organs targeted for spraying, on grape maturation and berry composition of Cabemet Sauvignon grapevines, in two cool and wet seasons (2008-2009). The fIrst experiment consisted of three replicates x three treatments [(150 and 300 mg/L, both applications only on clusters) + untreated control] while the second experiment consisted in three replicates x four treatments [(full canopy, only clusters, and only leaves sprayed with 300 ppm ABA) + untreated control]. Exogenous ABA was effective in hastening veraison, and improving the composition of Cabemet Sauvignon. Ability of ABA to control the timing of grape berry maturation was dependant on both solution concentration and the target organ. ABA affected not only fruit composition but also yield components. Berries treated with ABA had lower weight and higher skin dry mass, which constitutes qualitative aspects desired in the wine grapes. Temporal advancement of ripening through hormonal control can lead to earlier fruit maturation, which is a distinct advantage in cooler areas or areas with a high risk of early frost occurrence. Exogenous ABA could provide considerable benefits to wine industry in terms of grape composition, wine style and schedule activities in the winery, particularly in wet and cool years. These trials provide the ftrst comprehensive data in eastern North America on the response of important hybrid and Vitis vinifera winegrape cultivars to irrigation management. Results from this study additionally might be a forward step in understanding the ABA metabolism, and its relationship with water status. Future research should be focused on ftnding the ABA threshold required to trigger the ripening process, and how this process could be controlled in cool climates.

Polymeric micelles as versatile carriers for drugs and nucleic acids

Le cancer est la principale cause de mortalité au Canada. Les taxanes (e.g. le paclitaxel et le docétaxel (DCTX)) constituent des remèdes efficaces contre une série de tumeurs solides telles que les cancers du sein, du poumon et de l’ovaire. Par ailleurs, des acides nucléiques (e.g. les oligonucléotides antisens (AON) ou les petits ARN interférents (siRNAs)), capables de supprimer sélectivement certains oncogènes impliqués dans la carcinogénèse, sont actuellement étudiés pour traiter une large gamme de cancers. Bien que l’activité des taxanes et des acides nucléiques soit bien établie sur des modèles humains et/ou animaux, plusieurs aspects physico-chimiques et cliniques restent encore à améliorer. Leur solubilité limitée (pour les taxanes), leur dégradation rapide dans le sang (pour les acides nucléiques), leur élimination précoce, leur absence de sélectivité et leur toxicité envers les tissus sains sont les principaux facteurs limitant leur efficacité. C’est pourquoi de nombreux efforts ont porté sur l’élaboration de systèmes de vectorisation ciblés à base de polymères, dans le but de surmonter les problèmes associés aux thérapies actuelles. Dans cette thèse, deux types de micelles polymères ont été développés pour la vectorisation de DCTX et d’acides nucléiques. D’une part, des micelles de poly(oxyde d’éthylène)-bloc-poly(oxyde de butylène/styrène) ont été étudiées pour la première fois pour solubiliser le DCTX et le protéger de l’hydrolyse. Ces polymères se sont révélés moins toxiques que le surfactant utilisé commercialement pour solubiliser le DCTX (i.e. polysorbate 80) et ont permis une libération prolongée du principe actif. D’autre part, deux systèmes différents de micelles polyioniques (PICM) ont été mis au point pour la vectorisation d’acides nucléiques. De nouveaux conjugués de poly(éthylène glycol) (PEG)-oligonucléotide ont été proposés pour la protection et la libération contrôlée d’AON. Lorsque ces conjugués ont été formulés avec des dendrimères de poly(amidoamine) (PAMAM), des complexes de taille homogène ont été obtenus. Ces PICM ont permis de prolonger la libération de l’AON et de le protéger efficacement contre la dégradation enzymatique. De plus, des polymères de poly(oxyde d’éthylène)-bloc-poly(méthacrylate de propyle-co-acide méthacrylique) ont été incorporés afin de conférer des propriétés acido-sensibles aux PICM. Dans ces micelles, formées de ce dernier polymère formulé avec le dendrimère PAMAM, des oligonucléotides (AON et siRNA) ciblant l’oncogène Bcl-2 ont été encapsulés. L’internalisation cellulaire fut assurée par un fragment d’anticorps monoclonal (Fab’) situé à l’extrémité de la couronne de PEG. Après l’internalisation cellulaire et la protonation des unités d’acide méthacrylique sous l’effet de l’acidification des endosomes, les micelles se sont affranchies de leur couronne. Elles ont ainsi exposé leur cœur composé d’acide nucléique et de dendrimère PAMAM, qui possède une charge positive et des propriétés endosomolytiques. En effet, ces PICM acido-sensibles ciblées ont permis d’augmenter la biodisponibilité des acides nucléiques vectorisés et se sont avérées plus efficaces pour silencer l’oncoprotéine Bcl-2 que les micelles non ciblées ou que le dendrimère de PAMAM commercial seul. Finalement, les nanovecteurs polymères présentés dans cette thèse se révèlent être des systèmes prometteurs pour la vectorisation des anticancéreux et des acides nucléiques.

Supercomplexes multifonctionnels chez les mitochondries, et chez E. coli

Les processus mitochondriaux tels que la réplication et la traduction sont effectués par des complexes multiprotéiques. Par contre, le métabolisme et la voie de maturation des ARN mitochondriaux (p. ex précurseurs des ARNt et des ARNr) sont habituellement traités comme une suite de réactions catalysées par des protéines séparées. L’exécution fidèle et optimale de ces processus mitochondriaux, exige un couplage étroit nécessaire pour la canalisation des intermédiaires métaboliques. Or, les évidences en faveur de l'interconnexion postulée de ces processus cellulaires sont peu nombreuses et proviennent en grande partie des interactions protéine-protéine. Contrairement à la perception classique, nos résultats révèlent l’organisation des fonctions cellulaires telles que la transcription, la traduction, le métabolisme et la régulation en supercomplexes multifonctionnels stables, dans les mitochondries des champignons (ex Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus nidulans et Neurospora crassa), des animaux (ex Bos taurus), des plantes (B. oleracea et Arabidopsis thaliana) et chez les bactéries (ex E. coli) à partir desquelles les mitochondries descendent. La composition de ces supercomplexes chez les champignons et les animaux est comparable à celle de levure, toutefois, chez les plantes et E. coli ils comportent des différences notables (ex, présence des enzymes spécifiques à la voie de biosynthèse des sucres et les léctines chez B. oleracea). Chez la levure, en accord avec les changements dûs à la répression catabolique du glucose, nos résultats révèlent que les supercomplexes sont dynamiques et que leur composition en protéines dépend des stimulis et de la régulation cellulaire. De plus, nous montrons que l’inactivation de la voie de biosynthèse des lipides de type II (FASII) perturbe l’assemblage et/ou la biogenèse du supercomplexe de la RNase P (responsable de la maturation en 5’ des précurseurs des ARNt), ce qui suggère que de multiples effets pléiotropiques peuvent être de nature structurale entre les protéines. Chez la levure et chez E. coli, nos études de la maturation in vitro des précurseurs des ARNt et de la protéomique révèlent l’association de la RNase P avec les enzymes de la maturation d’ARNt en 3’. En effet, la voie de maturation des pré-ARNt et des ARNr, et la dégradation des ARN mitochondriaux semblent êtres associées avec la machinerie de la traduction au sein d’un même supercomplexe multifonctionnel dans la mitochondrie de la levure. Chez E. coli, nous avons caractérisé un supercomplexe similaire qui inclut en plus de la RNase P: la PNPase, le complexe du RNA degradosome, l’ARN polymérase, quatre facteurs de transcription, neuf aminoacyl-tRNA synthétases, onze protéines ribosomiques, des chaperons et certaines protéines métaboliques. Ces résultats supposent l’association physique de la transcription, la voie de maturation et d’aminoacylation des ARNt, la dégradation des ARN. Le nombre de cas où les activités cellulaires sont fonctionnellement et structurellement associées est certainement à la hausse (ex, l’éditosome et le complexe de la glycolyse). En effet, l’organisation en supercomplexe multifonctionnel représente probablement l’unité fonctionnelle dans les cellules et les analyses de ces super-structures peuvent devenir la prochaine cible de la biologie structurale.

Anaerobic Digestibility of Microalgae : Fate and Limitations of Long Chain Fatty Acids in the Biodegradation of Lipids

La digestion anaérobie est un processus biologique dans lequel un consortium microbien complexe fonctionnant en absence d’oxygène transforme la matière organique en biogaz, principalement en méthane et en dioxyde de carbone. Parmi les substrats organiques, les lipides sont les plus productifs de méthane par rapport aux glucides et aux protéines; mais leur dégradation est très difficile, en raison de leur hydrolyse qui peut être l’étape limitante. Les algues peuvent être une source importante pour la production de méthane à cause de leur contenu en lipides potentiellement élevé. L’objectif de cette étude était, par conséquent, d’évaluer la production en méthane des microalgues en utilisant la technique du BMP (Biochemical méthane Potential) et d’identifier les limites de biodégradion des lipides dans la digestion anaérobie. Le plan expérimental a été divisé en plusieurs étapes: 1) Comparer le potentiel énergétique en méthane des macroalgues par rapport aux microalgues. 2) Faire le criblage de différentes espèces de microalgues d’eau douce et marines afin de comparer leur potentiel en méthane. 3) Déterminer l'impact des prétraitements sur la production de méthane de quelques microalgues ciblées. 4) Identifier les limites de biodégradation des lipides algaux dans la digestion anaérobie, en étudiant les étapes limitantes de la cinétique des lipides et de chacun des acides gras à longues chaines. Les résultats ont montré que les microalgues produisent plus de méthane que les macroalgues. Les BMP des microalgues d'eau douce et marines n'ont montré aucune différence en termes de rendement en méthane. Les résultats des prétraitements ont montré que le prétraitement thermique (microonde) semblait être plus efficace que le prétraitement chimique (alcalin). Les tests de contrôle du BMP faits sur l'huile de palme, l’huile de macadamia et l'huile de poisson ont montré que l'hydrolyse des huiles en glycérol et en acides gras à longues chaines n'était pas l'étape limitante dans la production de méthane. L'ajout de gras dans les échantillons de Phaeodactylum dégraissée a augmenté le rendement de méthane et cette augmentation a été corrélée à la quantité de matières grasses ajoutées.

Novel non phospholipid liposomes with high sterol content : development and characterization

Les liposomes sont des nanovecteurs polyvalents et prometteurs quant à leur utilisation dans plusieurs domaines. Il y a une décennie, un nouveau type de liposome constitué d’amphiphiles monoalkylés et de stérols est né fortuitement dans notre groupe. Ils sont nommés Stérosomes puisqu’ils contiennent une grande proportion de stérols, entre 50 et 70 mol %. Les objectifs de cette thèse sont de développer de nouvelles formulations de Stérosomes ayant des caractéristiques spécifiques et d’acquérir une compréhension plus profonde des règles physicochimiques qui dictent leur comportement de phase. Nous avons spécifiquement examiné le rôle de motifs moléculaires des stérols, de la charge interfaciale et de la capacité à former des liaisons H dans les interactions intermoléculaires menant à l’autoassemblage. Le comportement de phase a été caractérisé par calorimétrie différentielle à balayage (DSC), par spectroscopie infrarouge (IR) et par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire du deutérium (²H NMR). Premièrement, nous avons établi certaines corrélations entre la structure des stérols, leur tendance à former des bicouches fluides en présence d'amphiphile monoalkylé et la perméabilité des grandes vésicules unilamellaires (LUV) formées. La nature des stérols module les propriétés de mélange avec de l’acide palmitique (PA). Les stérols portant une chaîne volumineuse en position C17 sont moins aptes à induire des bicouches fluides que ceux qui ont une chaîne plus simple, comme celle du cholestérol. Un grand ordre de la chaîne alkyle de PA est un effet commun à tous les stérols investigués. Il a été démontré que la perméabilité des LUV peut être contrôlée en utilisant des stérols différents. Cependant, ces stérols n’ont aucun impact significatif sur la sensibilité des Stérosomes au pH. Afin de créer des liposomes qui sont sensibles au pH et qui ont une charge positive à la surface, des Stérosomes composés de stéarylamine et de cholestérol (Chol) ont été conçus et caractérisés. Il a été conclu que l’état de protonation de l’amine, dans ce travail, ou du groupe carboxylique, dans un travail précédent, confère une sensibilité au pH et détermine la charge à la surface du liposome. Les premiers Stérosomes complètement neutres ont été fabriqués en utilisant un réseau de fortes liaisons H intermoléculaires. Le groupe sulfoxyde est capable de former de fortes liaisons H avec le cholestérol et les molécules d’eau. Une bicouche fluide métastable a été obtenue, à la température de la pièce, à partir d'un mélange équimolaire d’octadécyl méthyl sulfoxyde (OMSO) et de Chol. Ce comportement distinct a permis d’extruder le mélange pour former des LUV à la température de la pièce. Après 30 h, le temps de vie de la phase métastable, des Stérosomes stables et imperméables existaient toujours sous une forme solide. Un diagramme de température-composition a été proposé afin de résumer le comportement de phase des mélanges d’OMSO/Chol. Finalement, nous avons élaboré des Stérosomes furtifs en incorporant du polyéthylène glycol (PEG) avec une ancre de cholestérol (PEG-Chol) à l’interface de Stérosomes de PA/Chol. Jusqu’à 20 mol % de PEG-Chol peut être introduit sans perturber la structure de la bicouche. La présence du PEG-Chol n’a aucun impact significatif sur la perméabilité de la LUV. L'encapsulation active de la doxorubicine, un médicament contre le cancer, a été réalisée malgré la faible perméabilité de ces LUV et la présence du PEG à l’interface. L’inclusion de PEG a modifié considérablement les propriétés de l’interface et a diminué la libération induite par la variation de pH observée avec des LUV nues de PA/Chol. Cette formulation inédite est potentiellement utile pour l’administration intraveineuse de médicaments.

Conception, synthèse et caractérisation de nouvelles macromolécules branchées biocompatibles pour encapsuler des principes actifs hydrophobes

La vectorisation des médicaments est une approche très prometteuse tant sur le plan médical qu’économique pour la livraison des substances actives ayant une faible biodisponibilité. Dans ce contexte, les polymères en étoile et les dendrimères, macromolécules symétriques et branchées, semblent être les solutions de vectorisation les plus attrayantes. En effet, ces structures peuvent combiner efficacement une stabilité élevée dans les milieux biologiques à une capacité d’encapsulation des principes actifs. Grâce à leur architecture bien définie, ils permettent d’atteindre un très haut niveau de reproductibilité de résultats, tout en évitant le problème de polydispersité. Bien que des nombreuses structures dendritiques aient été proposées ces dernières années, il est cependant à noter que la conception de nouveaux nanovecteurs dendritiques efficaces est toujours d’actualité. Ceci s’explique par des nombreuses raisons telles que celles liées à la biocompatibilité, l’efficacité d’encapsulation des agents thérapeutiques, ainsi que par des raisons économiques. Dans ce projet, de nouvelles macromolécules branchées biocompatibles ont été conçues, synthétisées et évaluées. Pour augmenter leur efficacité en tant qu’agents d’encapsulations des principes actifs hydrophobes, les structures de ces macromolécules incluent un coeur central hydrophobe à base de porphyrine, décanediol ou trioléine modifié et, également, une couche externe hydrophile à base d’acide succinique et de polyéthylène glycol. Le choix des éléments structuraux de futures dendrimères a été basé sur les données de biocompatibilité, les résultats de nos travaux de synthèse préliminaires, ainsi que les résultats de simulation in silico réalisée par une méthode de mécanique moléculaire. Ces travaux ont permis de choisir des composés les plus prometteurs pour former efficacement et d’une manière bien contrôlable des macromolécules polyesters. Ils ont aussi permis d’évaluer au préalable la capacité de futurs dendrimères de capter une molécule médicamenteuse (itraconazole). Durant cette étape, plusieurs nouveaux composés intermédiaires ont été obtenus. L’optimisation des conditions menant à des rendements réactionnels élevés a été réalisée. En se basant sur les travaux préliminaires, l’assemblage de nouveaux dendrimères de première et de deuxième génération a été effectué, en utilisant les approches de synthèse divergente et convergente. La structure de nouveaux composés a été prouvée par les techniques RMN du proton et du carbone 13C, spectroscopie FTIR, UV-Vis, analyse élémentaire, spectrométrie de masse et GPC. La biocompatibilité de produits a été évaluée par les tests de cytotoxicité avec le MTT sur les macrophages murins RAW-262.7. La capacité d’encapsuler les principes actifs hydrophobes a été étudiée par les tests avec l’itraconazole, un antifongique puissant mais peu biodisponible. La taille de nanoparticules formées dans les solutions aqueuses a été mesurée par la technique DLS. Ces mesures ont montré que toutes les structures dendritiques ont tendance à former des micelles, ce qui exclue leurs applications en tant que nanocapsules unimoléculaires. L’activité antifongique des formulations d’itraconazole encapsulé avec les dendrimères a été étudiée sur une espèce d’un champignon pathogène Candida albicans. Ces tests ont permis de conclure que pour assurer l’efficacité du traitement, un meilleur contrôle sur le relargage du principe actif était nécessaire.