L'implication de la phosphorylation de RXR[alpha] dans la résistance de lignées cellulaires cancéreuses à l'acide rétinoïque

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

L'implication de la phosphorylation de RXR[alpha] dans la résistance de lignées cellulaires cancéreuses à l'acide rétinoïque

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

Rôle de la synthèse de l'acide rétinoïque dans le contrôle de la prolifération et de la différenciation des cellules épithéliales mammaires

L’acide rétinoïque (AR) est le ligand des récepteurs nucléaires RAR et RXR qui agissent comme facteurs de transcription ligand-inductibles et médient ses effets biologiques. Il est connu que l’AR a des propriétés prodifférenciatrices et antiprolifératives, notamment sur les cellules de l’épithélium mammaire. Une perte de sensibilité de l’AR a toutefois été mise en évidence dans plusieurs lignées cellulaires mammaires cancéreuses, ce qui pourrait faciliter la croissance des tumeurs. Or jusqu’ici cette perte de sensibilité avait été attribuée à des défauts de la voie de signalisation de l’AR, causée par la perte de l’expression des récepteurs à l’AR dans la tumeur, bien que plusieurs lignées de cellules cancéreuses y soient tout de même très sensibles. Peu d’études se sont intéressées au rôle de la voie de synthèse de l’AR dans la transformation des cellules mammaires. En effet, l’AR est synthétisé à partir de la vitamine A, ou rétinol, son précurseur sanguin provenant de la diète. Les cellules de l’épithélium mammaire normales ont la capacité de synthétiser l’AR à partir du rétinol. Nos rapportons pour la première fois que l’épithélium mammaire est probablement le siège de la synthèse et de la signalisation de l’AR. Cela est dû, au moins en partie, à l’expression d’une enzyme de synthèse de l’AR, RALDH3, dans l’épithélium mammaire normal. Dans cette étude, nous démontrons que les cellules cancéreuses de type luminal, qui ont sensibles à l’AR (et qui expriment le récepteur des estrogènes ER, catégorie qui regroupe 75 % des tumeurs diagnostiquées) n’ont au contraire pas la capacité de sythétiser l’AR, probablement en raison d’une faible expression de RALDH3 dans les tumeurs, sous l’effet des estrogènes. Cela pourrait représenter un nouveau mécanisme favorisant la croissance des tumeurs luminales dont les cellules proliférent en présence du rétinol sanguin. RALDH1, une autre enzyme de la voie de synthèse de l’AR, et qui partage 70 % d’identité de séquence avec RALDH3, est un marqueur de tumeurs plus agressives et de la formation de métastase. Nous montrons au contraire, que RALDH3 est un marqueur d’une moindre probabilité de développer des métastases chez les patientes atteintes d’une tumeur luminale. Cela suggère des rôles different pour ces deux enzymes dans la glande mammaire. Nos résultats indiquent que RALDH1 et 3 ont des propriétés enzymatiques très différentes, ce qui est en accord avec cette dernière hypothèse. Nos données suggèrent aussi que RALDH1 et 3 pourraient être des marqueurs de populations distinctes de cellules dans la glande mammaire normale. Nous proposons d’exploiter les diffèrences entre RALDH1 et 3 afin de mettre au point des méthodes de séparation des différentes population de cellules de l’épithélium mammaire ce qui pourrait aider à comprendre le rôle de la synthèse d’AR dans ce tissu.

Stereochemical studies on cyclic peptides: Detailed energy minimization studies on hydrogen bonded all-trans cyclic pentapeptide backbones

Conformational studies have been carried out on hydrogenbonded all-trans cyclic pentapeptide backbone. Application of a combination of grid search and energy minimization on this system has resulted in obtaining 23 minimum energy conformations, which are characterized by unique patterns of hydrogen bonding comprising of β- and γ-turns. A study of the minimum energy conformationsvis-a-vis non-planar deviation of the peptide units reveals that non-planarity is an inherent feature in many cases. A study on conformational clustering of minimum energy conformations shows that the minimum energy conformations fall into 6 distinct conformational families. Preliminary comparison with available X-ray structures of cyclic pentapeptide indicates that only some of the minimum energy conformations have formed crystal structures. The set of minimum energy conformations worked out in the present study can form a consolidated database of prototypes for hydrogen bonded backbone and be useful for modelling cyclic pentapeptides both synthetic and bioactive in nature.

El ácido all trans retinoico reduce in vitro el efecto protumoral de los factores de crecimiento e incrementa la eficacia de la quimioterapia en el rabdomiosarcoma S4MH

257 p.

FUS expression alters the differentiation response to all-trans retinoic acid in NB4 and NB4R2 cells

The FUS gene is overexpressed in acute myeloid leukaemia (AML) patients and has roles in transcription and mRNA processing. We used ectopic expression of FUS and FUS antisense sequences to assess the effect of modulation of FUS expression in all-trans retinoic acid (ATRA)-sensitive (NB4) and insensitive (NB4R2) human acute promyelocytic (APL) cell lines which express the t(15:17) translocation. Growth, viability and differentiation patterns were maintained, but the expression of the FUS antisense construct in both the cell lines altered the response to ATRA: the previously ATRA-sensitive NB4 cells exhibited resistance; whilst the previously resistant NB4R2 cells showed a differentiation response to treatment.

Arsenic trioxide and all-trans retinoic acid treatment for acute promyelocytic leukaemia in all risk groups (AML17): results of a randomised, controlled, phase 3 trial

BACKGROUND: Acute promyelocytic leukaemia is a chemotherapy-sensitive subgroup of acute myeloid leukaemia characterised by the presence of the PML-RARA fusion transcript. The present standard of care, chemotherapy and all-trans retinoic acid (ATRA), results in a high proportion of patients being cured. In this study, we compare a chemotherapy-free ATRA and arsenic trioxide treatment regimen with the standard chemotherapy-based regimen (ATRA and idarubicin) in both high-risk and low-risk patients with acute promyelocytic leukaemia.

METHODS: In the randomised, controlled, multicentre, AML17 trial, eligible patients (aged ≥16 years) with acute promyelocytic leukaemia, confirmed by the presence of the PML-RARA transcript and without significant cardiac or pulmonary comorbidities or active malignancy, and who were not pregnant or breastfeeding, were enrolled from 81 UK hospitals and randomised 1:1 to receive treatment with ATRA and arsenic trioxide or ATRA and idarubicin. ATRA was given to participants in both groups in a daily divided oral dose of 45 mg/m(2) until remission, or until day 60, and then in a 2 weeks on-2 weeks off schedule. In the ATRA and idarubicin group, idarubicin was given intravenously at 12 mg/m(2) on days 2, 4, 6, and 8 of course 1, and then at 5 mg/m(2) on days 1-4 of course 2; mitoxantrone at 10 mg/m(2) on days 1-4 of course 3, and idarubicin at 12 mg/m(2) on day 1 of the final (fourth) course. In the ATRA and arsenic trioxide group, arsenic trioxide was given intravenously at 0·3 mg/kg on days 1-5 of each course, and at 0·25 mg/kg twice weekly in weeks 2-8 of course 1 and weeks 2-4 of courses 2-5. High-risk patients (those presenting with a white blood cell count >10 × 10(9) cells per L) could receive an initial dose of the immunoconjugate gemtuzumab ozogamicin (6 mg/m(2) intravenously). Neither maintenance treatment nor CNS prophylaxis was given to patients in either group. All patients were monitored by real-time quantitative PCR. Allocation was by central computer minimisation, stratified by age, performance status, and de-novo versus secondary disease. The primary endpoint was quality of life on the European Organisation for Research and Treatment of Cancer (EORTC) QLQ-C30 global health status. All analyses are by intention to treat. This trial is registered with the ISRCTN registry, number ISRCTN55675535.

FINDINGS: Between May 8, 2009, and Oct 3, 2013, 235 patients were enrolled and randomly assigned to ATRA and idarubicin (n=119) or ATRA and arsenic trioxide (n=116). Participants had a median age of 47 years (range 16-77; IQR 33-58) and included 57 high-risk patients. Quality of life did not differ significantly between the treatment groups (EORTC QLQ-C30 global functioning effect size 2·17 [95% CI -2·79 to 7·12; p=0·39]). Overall, 57 patients in the ATRA and idarubicin group and 40 patients in the ATRA and arsenic trioxide group reported grade 3-4 toxicities. After course 1 of treatment, grade 3-4 alopecia was reported in 23 (23%) of 98 patients in the ATRA and idarubicin group versus 5 (5%) of 95 in the ATRA and arsenic trioxide group, raised liver alanine transaminase in 11 (10%) of 108 versus 27 (25%) of 109, oral toxicity in 22 (19%) of 115 versus one (1%) of 109. After course 2 of treatment, grade 3-4 alopecia was reported in 25 (28%) of 89 patients in the ATRA and idarubicin group versus 2 (3%) of 77 in the ATRA and arsenic trioxide group; no other toxicities reached the 10% level. Patients in the ATRA and arsenic trioxide group had significantly less requirement for most aspects of supportive care than did those in the ATRA and idarubicin group.

INTERPRETATION: ATRA and arsenic trioxide is a feasible treatment in low-risk and high-risk patients with acute promyelocytic leukaemia, with a high cure rate and less relapse than, and survival not different to, ATRA and idarubicin, with a low incidence of liver toxicity. However, no improvement in quality of life was seen.

Prédiction de boucles de régulation associant microARN et gènes régulés par le récepteur de l'acide rétinoïque dans le cancer du sein

Le récepteur de l'acide rétinoïque RAR est une protéine de la superfamille des récepteurs nucléaires liant le ligand acide rétinoïque (AR). En présence de son ligand, RAR induit la transcription de ses gènes cibles alors qu'en son absence la transcription est inhibée. Le mécanisme de régulation de RAR est altéré dans les lignées cellulaires humaines de carcinome mammaire dû à une baisse de capacité de synthèse de l'AR. Aussi, l'expression des microARN (miR) est perturbée dans le cancer du sein et un grand nombre de gènes ont été identifiés, après une analyse in-silico, comme des cibles prédites des miRs. Ces derniers peuvent être régulés pas des facteurs de transcription et ils sont capables d'inhiber la prolifération cellulaire et d'induire l'apoptose via la régulation de leurs cibles. Ainsi, les miRs peuvent jouer un rôle dans le mécanisme de régulation de RAR et être impliqués dans des boucles de régulation avec ce récepteur. Dans le cadre de ce travail, nous décrivons une approche développée pour prédire et caractériser des circuits de régulation au niveau transcriptionnel et post-transcriptionnel dans le cancer du sein. Nous nous sommes intéressés aux boucles de régulation de type feed-forward où RAR régule un miR et en commun ils régulent un ensemble de gènes codants pour des protéines dans les cellules tumorales mammaires MCF7 et SKBR3. Ces circuits ont été construits en combinant des données de ChIP-chip de RAR et des données de micro-puces d'ADN tout en utilisant des outils in-silico de prédiction des gènes cibles de miRs. Afin de proposer le modèle approprié de régulation, une analyse in-silico des éléments de réponse de l'AR (RARE) dans les promoteurs des miRs est réalisée. Cette étape permet de prédire si la régulation par RAR est directe ou indirecte. Les boucles ainsi prédites sont filtrées en se basant sur des données d'expression de miR existantes dans des bases de données et dans différentes lignées cellulaires, en vue d'éliminer les faux positifs. De plus, seuls les circuits pertinents sur le plan biologique et trouvés enrichis dans Gene Ontology sont retenus. Nous proposons également d'inférer l'activité des miRs afin d'orienter leur régulation par RAR. L'approche a réussi à identifier des boucles validées expérimentalement. Plusieurs circuits de régulation prédits semblent être impliqués dans divers aspects du développement de l'organisme, de la prolifération et de la différenciation cellulaire. De plus, nous avons pu valider que let-7a peut être induit par l'AR dans les MCF7.

Degenerate Two-Photon Absorption in All-Trans Retinal: Nonlinear Spectrum and Theoretical Calculations

In this work we investigate the degenerate two-photon absorption spectrum of all-trans retinal ill ethanol employing the Z-scan technique with femtosecond pulses, The two-photon absorption (2PA) spectrum presents a monotonous increase as the excitation wavelength approaches the one-photon absorption band and it peak at 790 nm. We attribute the 2PA hand to the mixing of states (1)B(u)+-like and vertical bar S(1)>, which are strongly allowed by one- and two-photon, respectively. We modeled the 2PA spectrum by using the sum-over-states approach and obtained spectroscopic parameters of the electronic transitions to vertical bar S >, vertical bar S(2)> (""(1)Bu(+)""), vertical bar S(3)>, and vertical bar S(4)> singlet-excited states. The results were compared with theoretical predictions of one- and two-photon transition calculations using the response Functions formalism within the density functional theory framework with the aid of the CAM-B3LYP functional.

Solvatochromic Shift of the pi -> pi* Transition in All-Trans, Cis-13, Cis-11, Cis-9, and Cis-7 Retinal Isomers Induced by Water and Methanol

The solvatochromic shift of the lowest singlet it pi -> pi* electronic transition in the all-trans, cis-13, cis-11, cis-9, and cis-7 retinal isomers were computed under the influence of water, methanol, and benzene solvents. Excitation energies were calculated in gas phase and in solution. The calculations in solution were performed considering the sequential Monte Carlo (MC) /Quantum Mechanical approach. The MC simulations were performed considering the full retinal isomer molecules and 900 water molecules, 900 methanol, or 400 benzene ones. The OPLS/AA parametrization was chosen for retinal, methanol, and benzene molecules and the SPC model was used for water one. From the MC calculations 100 independent configurations were selected, with 100 solvent molecules in thermodynamical equilibrium at T = 298.15 K. Average point-charges were obtained from those independent configurations for water, methanol, and benzene solvent. TDDFT and CASSCF//CASPT2 methodologies were used to compute the vertical excitation energy of the retinal isomers in different environment. (C) 2010 Wiley Periodicals, Inc. Int J Quantum Chem 110: 2076-2087, 2010

Chronic Ethanol Consumption Alters All-Trans-Retinoic Acid Concentration and Expression of Their Receptors on the Prostate: A Possible Link Between Alcoholism and Prostate Damage

Background: Ethanol (EtOH) alters the all-trans-retinoic acid (ATRA) levels in some tissues. Retinol and ATRA are essential for cell proliferation, differentiation, and maintenance of prostate homeostasis. It has been suggested that disturbances in retinol/ATRA concentration as well as in the expression of retinoic acid receptors (RARs) contribute to benign prostate hyperplasia and prostate cancer. This study aimed to evaluate whether EtOH consumption is able to alter retinol and ATRA levels in the plasma and prostate tissue as well as the expression of RARs, cell proliferation, and apoptosis index. Methods: All animals were divided into 4 groups (n = 10/group). UChA: rats fed 10% (v/v) EtOH ad libitum; UChACo: EtOH-naïve rats without access to EtOH; UChB: rats fed 10% (v/v) EtOH ad libitum; UChBCo: EtOH-naïve rats without access to EtOH. Animals were euthanized by decapitation after 60 days of EtOH consumption for high-performance liquid chromatography and light microscopy analysis. Results: EtOH reduced plasma retinol concentration in both UChA and UChB groups, while the retinol concentration was not significantly different in prostate tissue. Conversely, plasma and prostate ATRA levels increased in UChB group compared with controls, beyond the up-regulation of RARβ and -γ in dorsal prostate lobe. Additionally, no alteration was found in cell proliferation and apoptosis index involving dorsal and lateral prostate lobe. Conclusions: We conclude that EtOH alters the plasma retinol concentrations proportionally to the amount of EtOH consumed. Moreover, high EtOH consumption increases the concentration of ATRA in plasma/prostate tissue and especially induces the RARβ and RARγ in the dorsal prostate lobe. EtOH consumption and increased ATRA levels were not associated with cell proliferation and apoptosis in the prostate. © 2012 by the Research Society on Alcoholism.

Temperature Effect on the Two-Photon Absorption Spectrum of All-trans-beta-carotene

In this report, we investigate the influence of temperature on the two-photon absorption (2PA) spectrum of all-trans-beta-carotene using the femtosecond white-light-continuum Z-scan technique. We observed that the 2PA cross-section decreases quadratically with the temperature. Such effect was modeled using a three-energy-level diagram within the sum-over-essential states approach, assuming temperature dependencies to the transition dipole moment and refractive index of the solvent. The results show that the transition dipole moments from ground to excited state and between the excited states, which governed the two-photon matrix element, have distinct behaviors with the temperature. The first one presents a quadratic dependence, while the second exhibits a linear dependence. Such effects were attributed mainly to the trans -> cis thermal interconversion process, which decreases the effective conjugation length, contributing to diminishing the transition dipole moments and, consequently, the 2PA cross-section.