Objetivo Examinar a correlação entre fatores dietéticos, obtidos por questionário de freqüência alimentar (QFA) validado, e concentrações séricas ou plasmáticas de homocisteína (hcy), ácido fólico, vitaminas B12 e B6 em mulheres de São Paulo. População e métodos Foram analisados os dados dietéticos de 1.434 mulheres de 21 a 65 anos de um estudo caso-controle sobre consumo alimentar e lesões neoplásicas do colo uterino realizado em três hospitais públicos da cidade de São Paulo, excluindo-se os casos de câncer invasivo. Todas participantes tiveram sua ingestão alimentar usual avaliada por entrevista, usando um QFA, e forneceram amostras sangüíneas em jejum para separação de plasma e soro. Concentrações séricas de ácido fólico e vitamina B12 séricos foram analisadas por técnica de fluoroimunoensaio, enquanto concentrações plasmáticas de hcy e vitamina B6 foram analisadas por Cromatografia Líquida de Alta Performance em fase reversa. Correlações entre ingestão estimada de nutrientes, ajustados pelas calorias totais, e alimentos com as variáveis bioquímicas foram avaliadas em modelos de regressão linear múltiplos, após ajuste para co-variáveis, tais como idade, Índice de Massa Corporal (IMC), estilo de vida (incluindo tabagismo), morbidade ginecológica pregressa ou atual, história obstétrica e uso de anticoncepcional oral. Resultados Embora apenas 6,2% das participantes do estudo tenham apresentado concentrações séricas de ácido fólico abaixo do valor de referência (7 nmol/L), 45,7% e em 97,1% tiveram um consumo estimado de folato inferior a 180 ug/dia e 400 ug/dia, respectivamente. Modelos de regressão múltiplos mostraram correlação positiva entre ácido fólico sérico e ingestão estimada de proteína, ferro, folato, vitaminas B1, B3, B6, A, C e frutas/sucos cítricos e de vegetais verdes, e correlação inversa entre ácido fólico sérico e consumo estimado de gorduras, doces e leite e derivados. Resultados similares foram obtidos após ajuste adicional para fibra da dieta, exceto com consumo de folato e de vegetais verdes, que perderam a significância estatística como preditores independentes das concentrações séricas de ácido fólico. Concentrações séricas de vitamina B12 abaixo do ponto de corte de 148 pmol/L foram observadas em 11,0% da amostra; a maioria delas (70,4%) apresentou ingestão estimada de vitamina B12 igual ou superior à recomendação (2 ug/dia). As concentrações séricas de vitamina B12 foram positivamente correlacionadas com consumo estimado de produtos lácteos e das vitaminas B2 e B12. A ingestão de fibra, vitamina E e leguminosas foi inversamente correlacionada com as concentrações séricas de vitamina B12. Ingestão de vitamina B6 abaixo das recomendações de 1,3 mg/dia (≤50 anos) e 1,5 mg/dia (>50 anos) foi observada em 49% das participantes. Nenhuma correlação foi encontrada entre dados da dieta e concentrações plasmáticas de vitamina B6. As concentrações plasmáticas de hcy foram positivamente correlacionadas com o consumo estimado de carboidratos e doces, e inversamente correlacionadas com o consumo estimado de proteína, colesterol, ferro, zinco de origem animal, vitaminas A, B2, B12 e B6, e pescados. Entretanto, essas correlações perderam a significância após ajuste adicional por proteína da dieta, um dos mais fortes preditores das concentrações plasmáticas de hcy. Conclusão Nutrientes e alimentos selecionados da dieta mostraram-se preditores independentes das concentrações séricas de ácido fólico e de vitamina B12, indicando as principais fontes alimentares desses nutrientes nesta população e em outras similares. A forte correlação negativa entre concentração plasmática de Hcy e proteína da dieta sugere base para o planejamento de futuras intervenções nutricionais. Nenhuma correlação foi observada entre concentração plasmática de vitamina B6 e fatores dietéticos estimados. / Objective To examine whether measurements of dietary intakes, obtained with a validated quantitative food frequency questionnaire (FFQ), correlated with serum or plasma levels of folic acid, vitamins B12 and B6 and homocystein (hcy) measured in low-income women living in São Paulo, Brazil. Population and methods We analyzed dietary data from 1434 women aged 21-65 years enrolled in a case-control study of diet and cervical cancer carried out in three public hospitals of São Paulo. Data for women with invasive cervical cancer were excluded. All participants had their usual dietary intake assessed by interview, using a validated FFQ, and provided a fasting blood sample for serum and plasma separation. Serum concentrations of folic acid and vitamin B12 were measured by fluorimmunoassay, while serum levels of vitamin B6 and plasma levels of hcy were measured by reversed-phase high performance liquid chromatography. Correlations between estimates of food and energy-adjusted nutrient intakes and levels of folic acid, vitamins B12 and B6 and hcy were assessed using multiple linear regression models, adjusted for covariates such as age, body mass index, lifestyle (including smoking), past and current gynecologic morbidity and obstetric history, and use of oral contraceptives. Results Although only 6.2% of the study participants had serum folic acid levels below the reference value of 7 nmol/L, 45.7% and 97.1% had a dietary intake of folic acid estimated to be less than 180 g/day and 400 g/day, respectively. Multiple linear models showed serum folic acid levels to be positively correlated with the estimated intake of protein, iron, folate, vitamins B1, B3, B6, A and C, citrus fruits and juices and green vegetables, and negatively correlated with the estimated intake of fat, sweets and dairy products. Similar results were obtained after a further adjustment for fiber intake in the model, except for the estimated intake of folic acid and green vegetables, which lost their statistical significance as independent predictors of serum folic acid levels. Serum levels of vitamin B12 below the cut-off point of 148 pmol/L were found in 11.0% of study participants; most of them (70.4%) had their vitamin B12 intake estimated to be equal or greater than the reference value of 2 g/day. Serum levels of vitamin B12 were positively correlated with the estimated intake of dairy products and vitamins B2 and B12. The estimated intakes of fiber, vitamin E and beans were negatively correlated with serum levels of vitamin B12. Dietary vitamin B6 was estimated to be below the recommended levels of 1.3 mg/day (age  50 years) or 1.5 mg/day (age > 50 years) in 49.0% of study participants. No correlation was found between estimated intakes of foods and nutrients and plasma levels of vitamin B6. Hcy concentrations were positively correlated with the estimated intake of carbohydrates and sweets, and negatively correlated with the estimated intake of protein, cholesterol, iron, zinc of animal origin, vitamins A, B2, B12 and B6 and fishes. However, these correlations were no longer significant after additional adjustment for dietary protein, the strongest predictor of hcy plasma levels. Conclusion The estimated dietary intakes of selected foods and nutrients were shown to be independent predictors of measured serum levels of folic acid and vitamin B12, providing a basis for indentifying the main dietary sources of these nutrients in this and similar populations. The strong negative correlation between plasma levels of hcy and dietary protein provides a basis for future nutritional interventions. No correlation was found between plasma concentrations of vitamin B6 and estimated dietary intakes.

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Les dommages au nerf optique (neuropathie optique) peuvent entraîner la perte permanente de la vision ou la cécité causée par la mort des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR). Nous avons identifié qu’une surproduction de l'anion superoxyde constitue un événement moléculaire critique précédant la mort cellulaire induite par des lésions. Récemment, Suarez-Moreira et al (JACS 131:15078, 2009) ont démontré que la vitamine B12 peut capter l’anion superoxyde aussi efficacement que l’enzyme superoxyde dismutase. La carence en vitamine B12 peut conduire à une neuropathie optique causée par des mécanismes inconnus. Nous avons étudié la relation entre la captation de superoxyde par la cyanocobalamine (forme de vitamine B12 la plus abondante) et ses propriétés neuroprotectrices dans les cellules neuronales. La cyanocobalamine aux concentrations de 10 μM et 100 μM a réduit le taux de production de superoxyde respectivement par 34% et 79% dans les essais sans-cellule. Dans les cellules RGC-5 traités avec la ménadione, les concentrations de cyanocobalamine supérieures à 10 nM ont diminué l’anion superoxyde à des valeurs similaires à celles traitées par PEG-SOD. La cyanocobalamine aux concentrations de 100 μM et 1 μM a réduit la mort des cellules RGC-5 exposées à la ménadione par 20% et 32%, respectivement. Chez les rats avec section du nerf optique unilatérale, une dose intravitréenne de 667 μM de cyanocobalamine a réduit le nombre de CGRs exposées au superoxyde. Cette dose a également augmenté le taux de survie des CGRs comparativement aux rats injectés avec la solution témoin. Ces données suggèrent que la vitamine B12 peut être un neuroprotecteur important, et sa carence nutritionnelle pourrait causer la mort de CGRs. La vitamine B12 pourrait aussi potentiellement être utilisée comme une thérapie pour ralentir la progression de la mort CGR chez les patients avec les neuropathies optiques caractérisés par une surproduction de superoxyde. / Damage to the optic nerve (optic neuropathy) can result in permanent loss of vision or blindness through retinal ganglion cell (RGC) death. Our prior work identified a burst of superoxide anion as a critical molecular event in RGCs prior to injury-induced cell death. Recently, Suarez-Moreira et al (JACS 131:15078, 2009) demonstrated that vitamin B12 scavenges superoxide as effectively as superoxide dismutase. Vitamin B12 deficiency can lead to optic neuropathy through unknown mechanisms. We investigated the relationship between superoxide scavenging by cyanocobalamin, the most abundant vitamin B12¬¬ vitamer, and its neuroprotective properties in neuronal cells. Cyanocobalamin at concentrations of 10 μM and 100 μM reduced the rate of superoxide generation by 34% and 79% in cell free assays, respectively. In menadione-treated RGC-5 cells, cyanocobalamin concentrations above 10 nM scavenged superoxide anion similar to those treated with pegylated-SOD. Cyanocobalamin at concentrations of 100 μM and 1 mM reduced RGC-5 cell death from menadione by 20% and 32%, respectively. In rats with unilateral optic nerve transection, a single intravitreal dose of 667 μM cyanocobalamin significantly reduced the number of RGCs with superoxide. This dose also increased RGC survival rate compared to rats injected with saline control. These data suggest that vitamin B¬¬12 may be an important neuroprotectant, which could cause death of RGCs when depleted in nutritional deficiency. Vitamin B12 could also potentially be used as a therapy to slow progression of RGC death in patients with optic neuropathies characterized by overproduction of superoxide.

Une altération du métabolisme de l'homocystéine constitue un facteur de risque pour la survenue des maladies neurodégénératives. Par ailleurs, alors que les effets délétères d'une hypoxie néonatale sévère sont bien connus, il a été récemment montré qu'un épisode hypoxique modéré exerçait une neuroprotection via une stimulation de la neurogenèse. Notre objectif fut l'étude des conséquences cérébrales d'une carence précoce en donneurs de méthyles (folates, vitamine B12) combinée ou non à une stimulation hypoxie modérée. Un modèle in vivo de rats nés de mères carencées en donneurs de méthyles fut utilisé. Il a été étudié les mécanismes impliqués dans un modèle de progéniteurs neuronaux carencés. Les résultats ont montré des atteintes de l'intégrité tissulaire et fonctionnelle de l'hippocampe et du cervelet associée à des déficits comportementaux, à différents stades de la vie chez les animaux carencés malgré le retour à une alimentation standard au sevrage. Ces perturbations sont liées aux processus épigénétiques et à l'homocystéinylation de protéines neuronales. De plus, un dimorphisme sexuel est apparu en lien avec le récepteur nucléaire ER alpha. La neurogenèse issue de l'hypoxie a engendré des conséquences bénéfiques à long terme sur le vieillissement cérébral des rats mâles, avec un maintien de l'intégrité hippocampique. Enfin, la combinaison de la carence et de l'hypoxie, a montré que le conditionnement hypoxique améliorait le devenir tissulaire et fonctionnel du cerveau des animaux carencés. Les mécanismes clés surviendraient au cours de périodes critiques de maturation des différentes structures cérébrales, soulignant l'importance des processus de la programmation foetale / The alteration of homocysteine metabolism has been shown to constitute a risk factor for neurodegenerative diseases. Furthermore, whereas deleterious effects of severe neonatal hypoxia have been well documented, it was shown that a moderate episode of hypoxia can exert a neuroprotection with neurogenesis stimulation. Our main goal was to study the consequences on the brain of an early deficiency of methyl donors (folate, vitamin B12) with or without a hypoxia-related stimulation of neurogenesis. The effects of deficiency were investigated in rats born from dams fed a deficient diet until weaning. In vitro neuroprogenitors were additionally used for the study of cell mechanisms involved. Data showed alterations of tissue integrity in the hippocampus and the cerebellum, with associated behavioural deficits at various ages, despite a return to normal diet at weaning. Brain alterations were shown to be mainly related to epigenetic mechanisms and to homocysteinylation of specific neuronal proteins. Moreover, a sexual dimorphism was depicted, with the participation of ER alpha receptor. Neurogenesis induced in germinative zones by a brief neonatal hypoxia led to long term beneficial effects on brain aging in male rats, with preserved hippocampus integrity, in terms of cell density, synaptic plasticity, and related cognitive functions. Finally, the combination of deficiency and hypoxia revealed that brain conditioning by brief neonatal hypoxia was able to improve tissular and functional brain outcome in deficient rats. The key mechanisms involved would occur at critical periods during the maturation of the various brain structures, thus highlighting the role of fetal programming.

La résistance aux agents anticancéreux souvent observée en chimiothérapie s'accompagne d'une augmentation de l'expression des gènes tels que MDR-1, gérée par des réactions de méthylation cellulaire. La physiologie des réactions de méthylation régulant l'expression de MDR-1 est insuffisamment connue. La méthionine synthase est l'enzyme clé du cycle métabolique de la méthionine et possède comme cofacteur la cobalamine (vitamine B12), suggérant un rôle crucial du couple cobalamine / méthionine synthase dans la survenue de la chimio-résistance par l'intermédiaire de la méthylation. Nous avions trouvé que l'ajout de cobalamine à des cellules d'adénocarcinome hépatique conduisait à une répression du gène MDR-1 qui ne passe pas par la méthylation du promoteur. Notre objectif est d'explorer et d'étudier les voies métaboliques situées entre le cycle de la méthionine et l'expression du gène MDR-1. Des techniques chromatographiques, électrophorétiques, de culture cellulaire, de pharmacotoxicologie et d'expression génique sont utilisées sur la lignée HepG2. La répression cobalamine-dépendante du gène MDR-1 est associée à une activation de la PLD, une diminution du facteur de signalisation Akt ainsi qu'à une inhibition de Cox2. Le ciblage pharmacologique de ces voies semble potentialiser l'effet d'agents utilisés en chimiothérapie. Cette étude devrait permettre de mieux comprendre des mécanismes de chimiorésistance, de déterminer des paramètres d'optimisation de l'utilisation de ces anticancéreux en relation avec l'expression de MDR-1 elle même en relation avec le statut vitaminique B et peut être d'orienter la recherche en chimiothérapie vers de nouvelles voies thérapeutiques / A key factor of chemioresistance is an increased expression of MDR-1 gene, partly controlled by cellular methylation reactions. Until now, the physiology of these reactions is not clearly known. The main intracellular metabolic pathway, generating methyl donors, is the methionine cycle, the activity of which is strongly depending on B-group vitamins (B12, B9). Thus, MDR-1 gene expression may be controlled by the activity of the methionine cycle and consequently presence of these vitamins. The aim of this study is to determine if, and to elucidate how, the methionine cycle influences the MDR-1 gene expression. Chromatography, pharmacotoxicology, cell culture techniques, gene and protein expression studies have been used on the human hepatocarcinoma cell line HepG2. We showed that cobalamin-induced MDR-1 gene repression was associated with phospholipase D activation, Akt phosphorylation, and Cox-2 co-repression in a complex and intricated manner. We may suggest that targeting these pathways could potentiate chimotherapy. This work shoiuld allow 1) a better understanding of mechanisms explaining why some anticancer agents may become inactive, 2) to optimize utilisation of these agents in relationship with MDR-1 gene expression and the B vitamin status, 3) to evaluate impacts of nutritionnal factors (cobalamine) in MDR-1 gene expression and 4) probably developp possible ways to improve chemotherapy

La carence en vitamine B12 est fréquente chez les sujets âgés et produit un vieillissement cérébral par des mécanismes malconnus. La vitamine B12 joue un rôle majeur dans les régulations épigénomiques dépendantes de la S-adénosyl méthionine (SAM). Nous avons établi un modèle de cellules neuronales dopaminergiques NIE115 carencé en vitamine B12 par l'expression stable d'une protéine chimère : la transcobalamine-oléosine (TO) réduisant la disponibilité cellulaire en B12, la SAM et la prolifération cellulaire. La protéine chimère oléosine-transcobalamine (OT) ne lie pas la B12 et constitue un contrôle. Les cellules TO ont une diminution B12-dépendante de la déacétylase SIRT1 (sirtuin1) et un stress du réticulum endoplasmique (RE) avec une augmentation des transducteurs transmembranaires, une diminution des protéines chaperonnes et une augmentation des marqueurs pro-apoptotiques. La diminution de l'expression de SIRT1 déclenche le stress du RE en réponse au stress nutritionnel. Cette diminution produit une augmentation de HSF1 acétylé diminuant l'expression des protéines chaperons. L'ajout de B12, des activateurs de SIRT1 et HSF1, la surexpression de SIRT1 et HSF1 réduisent le stress du RE. Dans les cellules contrôles, le traitement par la thapsigargin, l'inhibition de SIRT1 et HSF1 induisent également un stress du RE réversible en présence de B12. Le traitement des cellules OT par Adox (inhibiteur des méthyltransférases) induit les mêmes effets que la carence. En conclusion, la carence en B12 induit un stress du RE via la diminution de SIRT1 et l'augmentation de HSF1 acétylé, l'ajout de B12 induit des effets neuro-protecteurs sur les cellules soumises à un stress du RE. Ces résultats suggèrent d'évaluer les effets des agonistes de SIRT1 sur les complications cérébrales de la carence / Vitamin B12 deficiency is common in elderly population and produces neurodegenerative disorders by elusive mechanisms. B12 is a key determinant for the S-adenosyl methionine-dependent epigenomic regulations. We have established a B12-deficient cell model via the stable expression of transcobalamin-oleosin chimera (TO), which impairs cellular availability of vitamin B12, reduces SAM level and cell proliferation. Since the expression of oleosin transcobalamin chimera (OT) does not modify the phenotype of the transfected cells, these cells serve as control cells. TO cells present a B12-dependant decrease of deacetylase SIRT1 (sirtuin1) and an endoplasmic reticulum stress (ER stress) reflected by the increased expression of ER stress tranducers, decreased chaperon proteins and increased pro-apoptotic markers. We propose that the decreased expression of SIRT1 triggers cell response to nutritional stress through ER stress. This decrease results in a greater acetylation of heat-shock factor protein 1 (HSF1) and thus reducing the expression of heat shock proteins (HSP). Adding B12, SIRT1, or HSF1 activators as well as overexpressing SIRT1 or HSF1 reduce ER stress. In OT cells, thapsigargin treatment or impairing SIRT1 and HSF1 leads to B12-reversible ER stress. Treating OT cells with AdoX, an inhibitor of methyltransferase activities, produces effects similar to those observed in cells with decreased B12 availability.In summary, the impaired cellular availability of vitamin B12 induces ER stress by increasing HSF1 acetylation through a decreased SIRT1 expression and adding vitamin B12 produces neuro-protective effects in cells subjected to prior ER stress. These results suggest evaluating the effects of SIRT1 agonists on cerebral complications due to a B12 deficiency

Les donneurs de méthyles (B12 et folates) régulent le cycle des monocarbones qui joue un rôle primordial dans les régulations épigénétiques/épigénomiques par méthylation. Une carence en donneurs de méthyles produit un retard de croissance intra-utérine et favorise les anomalies du développement, principalement du système nerveux central. De plus, des taux élevés d'homocystéine associés à une telle carence constituent un facteur de risque pour diverses pathologies neurodégénératives. Nous avons étudié les conséquences d'une carence péri-conceptionnelle et gestationnelle sur le développement cérébral embryonnaire de rats Wistar. L'étude morphométrique a montré un retard de croissance des embryons carencés qui affectait également le cerveau, avec une atrophie de structures telles que l'hippocampe, le cortex et la zone subventriculaire. En raison de la forte sensibilité de l'hippocampe, les effets de la carence ont par ailleurs été étudiés sur un modèle cellulaire de progéniteurs neuronaux hippocampiques. L'utilisation de ces deux modèles a permis de montrer in vivo et in vitro la régulation négative par la carence de la voie Stat3, qui influence prolifération et survie, via une régulation épigénomique post-transcriptionnelle impliquant miR-124. La dérégulation du programme neurogénique impliquant les histones désacétylases affecte la différenciation cellulaire. Par ailleurs, nous avons démontré que la carence en donneurs de méthyles était associée à une modification post-traductionnelle correspondant à une N-homocystéinylation irreversible de protéines neuronales, en particulier associées au cytosquelette. Cette modification induit l'agrégation des protéines, phénomène impliqué dans de nombreuses maladies neurodégénératives. La combinaison de ces différents mécanismes apporte un éclairage nouveau sur les défauts de développement et les troubles cognitifs associés à une carence précoce en donneurs de méthyles, soulignant l'importance de la « programmation foetale » dans la survenue de certaines pathologies neurologiques / Methyl donors (B12 and folate) regulate the one-carbon cycle that plays an important role in the epigenetic/epigenomic regulations by methylation. Methyl donor deficiency (MDD) leads to intrauterine growth retardation and promotes neurodevelopmental abnormalities. Also, high levels of homocysteine associated with such a deficiency are a risk factor for various neurodegenerative diseases. We have studied the consequences of a periconceptional and gestational deficiency on the development of the embryonic brain of Wistar rats. Morphometric studies showed retardation in the development of deficient embryos which also affected the brain, with an atrophy of some structures including hippocampus, cortex and subventricular zone. Given the high sensitivity of the hippocampus, the effects of MDD have been additionally studied in a cellular model of hippocampal neuronal progenitors. Using these two models, we showed both in vivo and in vitro the downregulation of Stat3 pathway regulating cell proliferation and survival, through an epigenomic post-transcriptional process involving miR-124. Disruption of the neurogenic program implying histone deacetylases was shown to alter cell differentiation. Furthermore, we showed that methyl donor deficiency was associated with a post-translational modification corresponding to an irreversible N- homocysteinylation of neuronal proteins, especially those associated with the cytoskeleton. Such a process leads to protein aggregation, a phenomenon involved in many neurodegenerative diseases. The combination of these different mechanisms provides new insights into developmental defects and cognitive impairment associated with an early MDD, highlighting the importance of "fetal programming" in the occurrence of some neurological diseases

Les carences précoces en donneurs de méthyles (vitamines B9 et B12 notamment) sont à l’origine de malformations congénitales. Elles exercent un effet délétère sur le développement du cerveau et sont associées à une augmentation de l’incidence de pathologies neurologiques et neurodégénératives à l’âge adulte. Un modèle murin de carence en donneurs de méthyles, le modèle MDD, a été développé au laboratoire et a permis d’étudier la réponse à cette carence, et de mettre en évidence des altérations de la structure cérébrale et des défauts de locomotion chez les ratons issus de mères carencées. Ce comportement est contrôlé par le cervelet, dont on sait que le développement est altéré chez les MDD. En revanche, les mécanismes moléculaires mis en jeu dans la réponse à la carence dans le cervelet restent peu compris. Afin d’étudier les gènes et voies de signalisation dérégulés chez les MDD, nous avons réalisé l’étude du transcriptome du cervelet des ratons carencés. Puis, nous nous sommes intéressés aux modifications épigénomiques engendrées par la carence en analysant leur miRnome et les modifications des protéines histones dans leur cervelet. Nous avons mis en évidence des altérations des voies wnt, dans le cervelet des femelles carencées, qui n’ont pas été retrouvées chez les mâles. De même, de nombreux gènes impliqués dans le développement et les fonctions synaptiques sont dérégulés chez les femelles. Nous avons aussi montré des variations de plusieurs marques d’acétylation et de méthylation des histones chez les MDD. Enfin, de manière plus ciblée, nous avons mis en évidence un miARN dont l’expression diminue dans le cervelet des ratons carencés : miR-344-5p. Nos premiers résultats semblent indiquer qu’il est impliqué dans le contrôle de la mort cellulaire. Ces résultats montrent l’implication de dérégulations globales dépendantes du sexe mais aussi des altérations ciblées dans la réponse à la carence. Une amélioration de la compréhension de ces mécanismes moléculaires nous permettra de mieux appréhender le lien qui existe entre carence précoce en donneurs de méthyles, développement cérébral et incidence de pathologies à l’âge adulte / Early methyl-donor deficiencies (e.g. B9 and B12 vitamins) can lead to congenital disabilities. They are behind developmental abnormalities of the brain, and are associated with the development of neurological and neurodegenerative diseases at adulthood as well. In the lab, we developed a methyl donor deficiency rat model called MDD. It has allowed us to show structure alterations of several brain areas and also locomotor coordination impairments in pups born from dams fed a MDD diet. Cerebellum is the brain structure involved in the control of this behavior and we know its development is delayed in MDD. However, the molecular mechanisms underlying methyl donor deficiency still remain misunderstood in this brain structure. In order to study genes and signaling pathways dysregulated in MDD, we performed transcriptomic analysis of deficient pups’ cerebellum. We also led miRnome analyses and histone modifications investigations with the purpose of understanding epigenomic modifications caused by MDD. We showed alterations of wnt signaling pathways in female’s cerebellum which we did not find in males. We also found that several genes involved in cerebellum’s development and synaptic function were dysregulated in females. Regarding epigenomic regulation, acetylation and methylation of histone marks were also modified in females. Finally, we chose miR-344-5p as an interesting candidate to study more specific epigenetic modifications. Its expression is decreased in MDD and it seems to be involved in cellular death control, according to our first results. These results shed light on global dysregulations, in a sex-dependent manner, as a consequence of methyl donor deficiency but also more specific alterations. A better understanding of the molecular mechanisms taking place in response to MDD could help us to link methyl donor deficiency, brain development and neurodegenerative pathologies occurrence at adulthood

Les dommages au nerf optique (neuropathie optique) peuvent entraîner la perte permanente de la vision ou la cécité causée par la mort des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR). Nous avons identifié qu’une surproduction de l'anion superoxyde constitue un événement moléculaire critique précédant la mort cellulaire induite par des lésions. Récemment, Suarez-Moreira et al (JACS 131:15078, 2009) ont démontré que la vitamine B12 peut capter l’anion superoxyde aussi efficacement que l’enzyme superoxyde dismutase. La carence en vitamine B12 peut conduire à une neuropathie optique causée par des mécanismes inconnus. Nous avons étudié la relation entre la captation de superoxyde par la cyanocobalamine (forme de vitamine B12 la plus abondante) et ses propriétés neuroprotectrices dans les cellules neuronales. La cyanocobalamine aux concentrations de 10 μM et 100 μM a réduit le taux de production de superoxyde respectivement par 34% et 79% dans les essais sans-cellule. Dans les cellules RGC-5 traités avec la ménadione, les concentrations de cyanocobalamine supérieures à 10 nM ont diminué l’anion superoxyde à des valeurs similaires à celles traitées par PEG-SOD. La cyanocobalamine aux concentrations de 100 μM et 1 μM a réduit la mort des cellules RGC-5 exposées à la ménadione par 20% et 32%, respectivement. Chez les rats avec section du nerf optique unilatérale, une dose intravitréenne de 667 μM de cyanocobalamine a réduit le nombre de CGRs exposées au superoxyde. Cette dose a également augmenté le taux de survie des CGRs comparativement aux rats injectés avec la solution témoin. Ces données suggèrent que la vitamine B12 peut être un neuroprotecteur important, et sa carence nutritionnelle pourrait causer la mort de CGRs. La vitamine B12 pourrait aussi potentiellement être utilisée comme une thérapie pour ralentir la progression de la mort CGR chez les patients avec les neuropathies optiques caractérisés par une surproduction de superoxyde. / Damage to the optic nerve (optic neuropathy) can result in permanent loss of vision or blindness through retinal ganglion cell (RGC) death. Our prior work identified a burst of superoxide anion as a critical molecular event in RGCs prior to injury-induced cell death. Recently, Suarez-Moreira et al (JACS 131:15078, 2009) demonstrated that vitamin B12 scavenges superoxide as effectively as superoxide dismutase. Vitamin B12 deficiency can lead to optic neuropathy through unknown mechanisms. We investigated the relationship between superoxide scavenging by cyanocobalamin, the most abundant vitamin B12¬¬ vitamer, and its neuroprotective properties in neuronal cells. Cyanocobalamin at concentrations of 10 μM and 100 μM reduced the rate of superoxide generation by 34% and 79% in cell free assays, respectively. In menadione-treated RGC-5 cells, cyanocobalamin concentrations above 10 nM scavenged superoxide anion similar to those treated with pegylated-SOD. Cyanocobalamin at concentrations of 100 μM and 1 mM reduced RGC-5 cell death from menadione by 20% and 32%, respectively. In rats with unilateral optic nerve transection, a single intravitreal dose of 667 μM cyanocobalamin significantly reduced the number of RGCs with superoxide. This dose also increased RGC survival rate compared to rats injected with saline control. These data suggest that vitamin B¬¬12 may be an important neuroprotectant, which could cause death of RGCs when depleted in nutritional deficiency. Vitamin B12 could also potentially be used as a therapy to slow progression of RGC death in patients with optic neuropathies characterized by overproduction of superoxide.

Diss. (sammanfattning) Linköping : Univ., 2004. / Härtill 4 uppsatser.