<p>Colorectal cancer leads to more than 600,000 deaths worldwide per year. An abundance of research has shown that several non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) can exert chemotherapeutic and chemo-preventative effects in colorectal cancer patients. It is important to note, that use of many different NSAIDs carries a significant risk for cardiovascular and gastrointestinal (GI) complications. A recently developed group of NSAIDs, which release hydrogen sulfide (H₂S), has been shown to have greatly reduced these side effects as compared to conventional NSAIDs. This is likely attributable to the ability of H₂S to increase the resistance of the GI mucosa to injury, as well as to accelerate repair of injury when it occurs. Moreover, H₂S has been shown to be a vasodilator, and therefore may offset some of the hypertensive effects of NSAIDs.</p> <p>We assessed the chemotherapeutic actions of two of these newly developed NSAIDs. ATB-346 is an H₂S-releasing derivative of naproxen and ATB-352 is an H₂S-releasing derivative of ketoprofen. These drugs were tested in the azoxymethane mouse model and in the APC^Min/+mouse model of Colorectal cancer.</p> <p>In the azoxymethane model of colorectal cancer ATB-346 caused a significant reduction in number aberrant crypt foci (ACF), which are pre-neoplastic lesions used as markers of colorectal cancer. The reduction was superior to naproxen at all doses tested. ATB-352 also caused a significant reduction in the number of ACF, however the reduction was not superior to that produced by ketoprofen. In APC^Min/+mice treated with ATB-346 for 14 days (14.5 mg/kg) we observed a complete inhibition of the formation of colonic polyps/tumours and a 97.5% reduction in total polyp score. Shorter treatment with ATB-346 also produced similar reduction in total polyp score. We found that ATB-346-treated mice had lower levels of b-catenin and cmyc without significant changes in APC or p53 levels. <strong></strong></p> <p>These results demonstrate ATB-346 can exert superior chemo-preventative effects in mice models of colon cancer while leading to no gastric or intestinal damage.</p> / Master of Science (MSc)

Colorectal cancer (CRC) is the third most widespread and fourth most fatal malignancy disease. The CRC from a primary site can spread to other tissues, forming secondary tumours. CRC can metastasise to the liver through the effect of K-Ras and Pten mutation (Mt.) (Abbas et al. 2020). This study aimed to assess the hypothesis that the Ran inhibitor mebendazole MBZ reduces cell invasion and metastasis of CRC. I have investigated MBZ effect on the CRC isogenic human cell lines with specific mutations (HCT-116 K-Ras, DLD-1 K-Ras and Pten deletion and wild type HCT-116 and DKO-3. I used qRT-PCR and western blotting to identify expression levels of various genes and signalling molecules after treatment with 0.5 mM MBZ. In addition, several assays were performed to investigate MBZ effect on biological properties of the cells such as proliferation, migration, invasion, and colony formation. MBZ downregulated Ran and induced apoptosis through inhibition of Bcl-2 expression as well as inducing caspase -3, -7, -9 and PARP cleavage. Moreover, MBZ showed an effect on immune response by down regulating C5a, IL-1ß and IL-1α analysed at mRNA level. When treated with MBZ, the migration, invasion and colony formation abilities of HCT-116 K-Ras Mt., DLD-1 K-Ras Mt. and HCT-116 Pten-/- were significantly reduced compared to a control treated cell line. This was also the case with wild type cell lines such as HCT-116 and DKO-3. Furthermore, signalling molecules such as p- Erk 1/2 and p- Akt were upregulated after MBZ treatment and exert inhibition on Akt 1/2/3 and VEGFR1/2 mRNA levels. In conclusion; MBZ which is a Ran inhibitor, has significantly reduced proliferation, colony formation, and migration in colorectal cell lines with K-Ras and Pten gene deletion compared to wild type cells in a dose-dependent manner. This work paves the way to clinical validation of MBZ as a combination therapy for reducing the invasion of CRC cells.

Darmkrebs ist für etwa 10% aller krebsbedingten Todesfälle verantwortlich, und etwa 50% aller Darmkrebspatienten weisen onkogene Mutationen in KRAS, NRAS oder BRAF Genen auf. Eine wichtige Funktion in Krebszellen ist die Kontrolle von DNA Reparatur- und Schadensreaktionswegen (DDR), da Tumorzellen häufig unter erhöhtem Replikationsstress leiden. Die Aktivierung von MAPK-Signalen durch RAS und RAF Onkogenen ist Auslöser von Replikationsstress. Allerdings sind DDR Checkpoint Inhibitoren in klinischen Studien gescheitert, da das Verständnis über die mechanistische Verbindung zwischen MAPK Effektornetzwerken und DDR gering ist. Dieses Projekt zielt darauf ab, die funktionellen Zusammenhänge zwischen MAPK- und DDR-Regulationsnetzwerken zu untersuchen und Mechanismen zu ermitteln, welche die Sensitivität von Checkpoint-Inhibitoren bei Darmkrebs beeinflussen. Wir haben die Sensitivität von KRAS und BRAF V600E mutierten Darmkrebszelllinien hinsichtlich einer Checkpoint Inhibition getestet und die MAPK- und DDR-Regulationsnetzwerke mittels CyTOF und quantitativer Western-Blot-Analyse analysiert. Darüber hinaus wurden durch einen gezielten CRISPR-i-Screen synthetisch letale Zielgene für Checkpoint Inhibitoren identifiziert und potenzielle Resistenzmechanismen aufgedeckt. Die Mehrheit der BRAF V600E-mutierten Zelllinien erwies sich als übermäßig empfindlich gegenüber der Chk1 Inhibition. Die Analyse der Reaktion auf Chk1 Inhibitoren ergab eine unterschiedliche Regulierung der DDR-Effektoren, sowie der p38 MAPK, mTOR- und NF-κB-Signalwege zwischen empfindlichen und resistenten Linien. Ein CRISPR-i-Screen in der Chk1i-sensitiven Zelllinie HT29 zeigte die Beteiligung von Regulatoren der Replikationsgabel, die entweder direkt mit Chk1 interagieren oder als Chk1-Effektoren fungieren. Dies deutet auf eine erhöhte Abhängigkeit von einem funktionellen DDR-Signalweg hin. Im Gegensatz zu BRAF V600E war onkogenes KRAS kein Indikator für eine Sensitivität auf Chk1 Inhibition. / Colorectal cancer (CRC) accounts for approximately 10% of all cancer-related deaths, and approximately 50% of all CRC patients have oncogenic mutations in KRAS, NRAS, or BRAF. An important function in cancer is the control of DNA repair and DNA damage response (DDR) pathways, as tumor cells often suffer from increased replication stress. The activation of MAPK signaling by RAS/RAF oncogenes triggers replication stress. However, DDR checkpoint inhibitors have failed in clinical trials because the molecular processes involved in DDR checkpoint signaling are not well understood, and the knowledge of the mechanistic link between MAPK effector networks and DDR in CRC is minor. This project aimed to investigate the functional dependencies between MAPK and DDR regulatory networks and to uncover the mechanisms that mediate checkpoint inhibitor sensitivity in CRC. We tested the sensitivity of KRAS and BRAFV600E mutated CRC cell lines to checkpoint inhibition and analyzed MAPK and DDR regulatory networks using cytometry by time of flight (CyTOF) and quantitative western blot analysis. In addition, a targeted CRISPR-i screen identified synthetic lethal targets for Chk1/Mk2 inhibitors and revealed the potential resistance mechanisms. Interestingly, the majority of BRAFV600E mutant CRC cell lines proved to be overly sensitive to Chk1 inhibition. Analysis of the response to checkpoint inhibitors using a CyTOF panel and quantitative western blot analyses revealed differential regulation of checkpoint effectors and the p38 MAPK, mTOR, and NF-κB signaling pathways between sensitive and resistant lines. A CRISPR-i screen in the Chk1i-sensitive cell line HT29 indicated the involvement of replication fork regulators that either interact directly with Chk1 or function as Chk1 effectors. This indicates an increased reliance of BRAFV600E CRC cell lines on functional DDR signaling. In contrast, the presence of oncogenic KRAS does not indicate sensitivity to checkpoint interference.

Introduction: Le cancer colorectal (CCR) demeure un véritable fardeau de santé publique au Canada. Malgré les énormes avancés scientifiques, l’étiologie du CCR n’est pas encore clairement définie. La prévention du CCR nécessite l’identification de nouveaux facteurs de risque. Durant ces dernières années, des études épidémiologiques ont rapporté l’association entre la santé buccodentaire et le cancer colorectal. Cependant, aucune étude n’a été conçue spécifiquement pour vérifier cette association. Objectifs : L’objectif principal de l’étude était de tester la faisabilité d’une grande étude épidémiologique ultérieure, conçue pour vérifier l’association entre la santé buccodentaire compromise et le risque de CCR. Les objectifs secondaires étaient de standardiser les procédures de l’étude, d’évaluer le taux de participation et le succès des approches proposées pour le recrutement, d’évaluer la faisabilité et la validité des méthodes de la collecte des données sur la santé buccodentaire et de produire des données préliminaires concernant l’association entre la santé buccodentaire compromise et le risque de CCR. Méthodologie: Il s’agit d’une étude de faisabilité, de devis cas-témoins à base populationnelle. Les participants dans le groupe de cas (n=30) ont été recrutés dans deux hôpitaux de Montréal. Les témoins (n=39) ont été recrutés dans la population générale de Montréal. Les données sur la santé buccodentaire ont été collectées aussi bien par un questionnaire sur la santé buccodentaire que par un examen clinique. Les données sur plusieurs facteurs de risque du CCR ont été collectées par des questionnaires validés. Résultats: L’étude de faisabilité a rencontré un taux de participation de 73% (30) chez les cas et de 32,5% (39) chez les témoins. Seulement 26% (7) des participants dans le groupe des cas et 79% (26) des participants dans le groupe de témoins ont complété l’examen dentaire. La santé buccodentaire compromise était associée au risque de CCR chez les participants plus âgés que 59 ans (OR=8,4 ; IC à 95% : 0,94 – 389,4; p=0,036). Les mesures de santé buccodentaire auto-rapportées par les participants par l’utilisation du questionnaire ont montré une bonne validité par rapport aux mesures de l’examen clinique. Conclusion: L’étude épidémiologique ultérieure est jugée faisable en apportant des modifications. Les résultats préliminaires plaident pour une association possible entre la santé buccodentaire compromise par la maladie parodontale et/ou l’édentement et le risque du CCR. / Introduction: Colorectal cancer (CRC) remains a real public health burden in Canada. Despite the recent advances in medicine, the etiology of CRC is not yet clearly defined. The prevention of CRC requires the identification of new risk factors. In recent years, epidemiological studies have reported the association between oral health and CRC. However, no study has been specifically designed to test this association. Objectives: The main objective of the study was to test the feasibility of a future large epidemiological study designed to investigate the association between impaired oral health and the risk of CRC. The secondary objectives were to standardize the procedures of the study, to assess the level of participation and success of proposed recruitment approaches, to assess the feasibility and validity of data collection methods on oral health and to produce preliminary data on the association between impaired oral health and the risk of CRC. Methodology: This was population-based case-control feasibility study. Participants in the case group (n = 30) were recruited from two hospitals in Montreal. Controls (n = 39) were recruited from the general population of Montreal. Oral health measures were collected both by a self-administered questionnaire on oral health and a clinical examination. Data on several risk factors for CRC were collected by validated questionnaires. Results: The participation rate of the study was 73% (30) among cases and 32.5 % (39) in controls. Only 26% (7) of participants in the case group and 79% (26) of participants in the control group completed the dental examination. Compromised oral health was associated with increased CRC risk in participants older than 59 years (OR = 8.4, 95% CI 95%: 0.94 – 389.4; p = 0.036). Self-reported oral health measures obtained through questionnaires showed good validity to clinical examination. Conclusion: The subsequent epidemiological study is considered feasible by making changes. The preliminary results argue for a possible association between oral health compromised by periodontal disease and / or tooth loss and risk of CRC.

Colorectal cancer (CRC) arises in part from the dysregulation of cellular proliferation, associated with the canonical Wnt pathway, and differentiation, effected by the Notch signalling network. In this thesis, we develop a mathematical model of ordinary differential equations (ODEs) for the coupled interaction of the Notch and Wnt pathways in cells of the human intestinal epithelium. Our central aim is to understand the role of such crosstalk in the genesis and treatment of CRC. An embedding of this model in cells of a simulated colonic tissue enables computational exploration of the cell fate response to spatially inhomogeneous growth cues in the healthy intestinal epithelium. We also examine an alternative, rule-based model from the literature, which employs a simple binary approach to pathway activity, in which the Notch and Wnt pathways are constitutively on or off. Comparison of the two models demonstrates the substantial advantages of the equation-based paradigm, through its delivery of stable and robust cell fate patterning, and its versatility for exploring the multiscale consequences of a variety of subcellular phenomena. Extension of the ODE-based model to include mutant cells facilitates the study of Notch-mediated therapeutic approaches to CRC. We find a marked synergy between the application of &gamma;-secretase inhibitors and Hath1 stabilisers in the treatment of early-stage intestinal polyps. This combined treatment is an efficient means of inducing mitotic arrest in the cell population of the intestinal epithelium through enforced conversion to a secretory phenotype and is highlighted as a viable route for further theoretical, experimental and clinical study.

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur. / Mass spectrometry is the measurement of the mass over charge ratio of ions. It is broadly applicable and capable of analyzing complex mixtures. Imaging mass spectrometry (IMS) is a branch of mass spectrometry that analyses ions across a surface while conserving their spatial organization on said surface. At this juncture, the most studied IMS samples are thin tissue sections from plants and animals. Among the molecules routinely imaged by IMS, lipids have generated significant interest. Lipids are important in disease and normal cell function as they form cell membranes and act as signaling molecules for cellular events among many other roles. Considering the potential of lipids in biological and clinical applications and the capability of MALDI to ionize lipids, we developed analytical strategies for the handling of samples and analysis of large lipid MALDI IMS datasets. Lipid degradation is massively important in the food industry with oxidized products producing a bad smell and taste. Similarly, lipids in thin tissue sections cut from whole tissues are subject to degradation, and their degradation products can introduce IMS artifacts and the loss of normally occurring species to degradation can skew accuracy in IMS measures of abundance. Oxidized lipids are also known to be important mediators in the progression of several diseases and their accurate preservation is critical. As IMS studies become multi-institutional and collaborations lead to sample exchange, the need for validated protocols and measures of degradation are necessary. We observed the products of lipid degradation in tissue sections from multiple mouse organs and reported on the conditions promoting and inhibiting their presence as well as the timeline of degradation. Our key findings were the increase in oxidized phospholipids and lysophospholipids from degradation at ambient conditions, the decrease in the presence of lipids containing unsaturations on their fatty acyl chains, and the inhibition of degradation by matrix coating and cold storage of sections under N2 atmosphere. At ambient atmospheric and temperature, lipids degraded into oxidized phospholipids on the time-scale of a normal IMS experiment sample preparation (within 30 min). Lipids then degraded into lysophospholipids’ on a time scale on the order of several days. Validation of sample handling is especially important when a greater number of samples are to be analyzed either through a cohort of samples, or analysis of multiple sections from a single tissue as in serial 3D IMS. Atherosclerosis is disease caused by accumulation of cellular material at the arterial wall. The accumulation implanted in the cell wall grows and eventually occludes the blood vessel, or causes a stroke. Atherosclerosis is a 3D phenomenon and serial 3D IMS is useful for its ability to localize molecules throughout the length of a plaque and help to define the molecular mechanisms of plaque development and rupture. Serial 3D IMS has many challenges, many of which are simply a matter of producing 3D reconstructions and interpreting them in a timely fashion. In this aim and using analysis of lipids from atherosclerotic plaques from a human carotid and mouse aortic sinuses, we described 3D reconstruction methods using open-source software. Our methodology provides means to obtain high quality visualizations and demonstrates strategies for rapid interpretation of 3D IMS datasets through multivariate segmentation. Mouse aorta from model animals provided a springboard for developing the methods on lower risk samples with less variation with interesting molecular results. 3D MALDI IMS showed localized phospholipid accumulation in the mouse aortic sinuses with correlation between separate positive and negative ionization datasets. Silver-assisted LDI imaging presented differential localization of free fatty acids, cholesterol / cholesterol esters, and triglycerides. The human carotid’s 3D segmentation shows molecular histologies (spatial groupings of imaging pixels with similar spectral fingerprints) correlating to the degree of arterial stenosis. Our results outline the potential for 3D IMS in atherosclerotic research. Molecular histologies and their 3D spatial organization, obtained from the IMS techniques used herein, may predict high-risk features, and particularly identify areas of plaque that have higher-risk of rupture. These investigations would help further unravel the biological complexities of atherosclerosis, and predict clinical outcomes. Colorectal cancer liver metastasis (CRCLM) is the metastatic disease of primary colorectal cancer, one of the most common cancers worldwide. CRC is a cancer of the endothelial lining of the colon or rectum. CRC itself is often cured with surgery, while CRCLM is more deadly and treated with chemotherapy with more limited efficacy. Prognosticating and assessment of tumors is performed using classical histopathology with a margin of error. We have used lipid IMS to identify the histological compartments and extract their signatures. Using these IMS signatures we obtained a quantitative and objective histopathological score that correlates with prognosis. Additionally, by dissecting out the lipid signatures we have identified single lipid moieties that are unique to different histologies that could potentially be used as new biomarkers for assessing response to therapy. Particularly, we found a series of plasmalogen and sphingolipid species that differentiate infarct-like and usual necrosis, typical of chemotherapeutic response and normal tumor function, respectively.

Les patients atteints de maladies inflammatoires de l'intestin (MII) ont un risque accru de développer un cancer colorectal dû aux lésions épithéliales secondaires à l’inflammation chronique. La vitamine D (vD) régule NOD2, gène impliqué dans la réponse inflammatoire et dans la susceptibilité aux MII, et induit son expression dans les monocytes et dans l’épithélium intestinal. Dans ce projet, nous avons d’abord induit le cancer colorectal associé à la colite ulcéreuse (CAC) en administrant un traitement combiné d’azoxyméthane (AOM) et de dextran de sulfate de sodium (DSS) aux souris C57BL/6J. Par la suite, nous avons étudié l'effet d’une carence en vD3 sur le développement du CAC et évalué la capacité préventive d’une supplémentation en vD3 sur la tumorigenèse, et vérifié si cet effet est médié par NOD2, en utilisant les souris Nod2-/-. Les C57BL/6J et les Nod2-/-, ayant reçu une diète déficiente en vD3, étaient moins résistantes au CAC par rapport aux souris supplémentées. Le pourcentage de perte de poids, l’indice d’activation de la maladie (DAI), le taux de mortalité et le poids relatif du côlon (mg/cm) chez les souris déficientes en vD3 étaient plus élevés en comparaison avec celles supplémentées en vD3. Une augmentation du score d'inflammation et de la multiplicité tumorale corrélait avec une expression accentuée de l’Il6 dans les colonocytes des souris déficientes en vD3. La vD3 régulait l’expression génétique de Cyp24, Vdr et de gènes pro-inflammatoires chez les C57BL/6, comme chez les Nod2-/-. En conclusion, la supplémentation en vD3 peut prévenir le développement du CAC indépendamment de NOD2. / Patients with inflammatory bowel disease (IBD) have an increased risk of developing colorectal cancer due to continuing epithelial cell injury from the chronic inflammatory process. Vitamin D (vD) regulates NOD2, a gene involved in the inflammatory response and in IBD susceptibility, and induces its expression in monocytes and intestinal epithelial cells. In this project, we first established an azoxymethane (AOM)/dextran sodium sulfate (DSS) murine model of colitis-associated colorectal cancer (CAC) using C57Bl/6J. We then investigated the effect of vD3 deficiency on CAC development, and evaluated the ability of vD3 supplementation to prevent tumorigenesis. Lastly, we assessed whether the preventive benefits of vD3 on colon carcinogenesis are mediated via NOD2 using Nod2 knockout mice (Nod2-/-). vD3 deficient C57Bl/6J and Nod2-/- mice displayed increased severity of AOM/DSS-induced CAC compared to mice given vD3 supplemented diets. In vD3 deficient mice, body weight loss, Disease Activity Index (DAI), mortality rate and the colon weight/length ratio were higher compared to vD3-supplemented mice. An increased inflammation score was observed in the mucosa of vD3 deficient mice along with augmentation in the expression level of IL-6. Higher tumour multiplicity was also observed in vD3 deficient groups compared to vD3-supplemented groups. In both C57Bl/6J and Nod2-/- mice, vD3 regulated Cyp24, Vdr and pro-inflammatory genes. In conclusion, vD3 supplementation can prevent CAC independently of NOD2.

L’industrie libanaise du raisin et de la viniculture acquit dans les quelques années passées une renommée internationale du fait de la bonne qualité du vin produit. Il a été démontré que les constituants suspectés d’être responsable des caractéristiques biologiques du raisin sont les composés phénoliques. Ces derniers sont des métabolites secondaires des plantes, impliquées dans la protection vis-à-vis des conditions extrêmes environnementales et dans la défense contre les parasites. Ces composés contribuent aussi au goût, à l’astringence et à la couleur des produits issus du raisin. De plus, ils exhibent un pouvoir antioxydant, de ce fait un large spectre d’effets pharmacologiques leur sont attribués i.e. des propriétés anti-inflammatoire, anti-carcinogène et antiallergique. Ils peuvent aussi réduire le risque des maladies cardio-vasculaires. La production des composés phénoliques dans les fruits peut être affectée par le microclimat et les caractéristiques du terroir.En premier lieu, nous avons optimisé l’extraction des composés phénoliques totaux et des anthocyanes du raisin cultivé au Liban. Un modèle statistique basé sur la méthodologie de la surface de réponses a été utilisé pour étudier les effets de paramètres tels que le temps, la température, le choix et ratio du solvant organique dans le mélange sur la procédure d’extraction et la determination des conditions optimales. La Chromatographie Liquide à Haute Performance ou HPLC a aussi été utilisée pour suivre l’évolution de quelques composés phénoliques en fonction de la modification des paramètres d’extraction.En second lieu, afin d’étudier l’impact des composés phénoliques sur la santé humaine, l’effet de l’extrait de raisin obtenu à paritir du cépage Cabernet Sauvignon (Vitis Vinifera L. Cv. Cabernet Sauvignon) sur les cellules d’adénocarcinome colorectal – HT-29 a été déterminé.La viabilité, la prolifération, l’apoptose et le cycle cellulaire ainsi que le potentiel de membrane mitochondrial en présence de l’extrait de raisin, ont été mesurés à l’aide des techniques de microscopie, de cytométrie en flux et d’histochimie.La technologie des puces à ADN a été utilisée pour détecter des changements au niveau de l’expression des gènes dans les cellules HT-29 et pour révéler les voies de signalisation impliquées dans la réponse cellulaire aux composés phénoliques. Cette étude couvre différents aspects de la biochimie des composés phénoliques et aide à mieux comprendre leur impact sur la santé humaine, surtout au niveau cellulaire. De plus, ce projet de thèse ajoute à la valeur de l’industrie libanaise du raisin et de ses produits en proposant des conditions optimales pour extraire, analyser les composés phénoliques et montrer leurs qualités à l’échelle cellulaire. / Due to wine high quality, the Lebanese grape industry and wineries became in the past few years a business of worldwide trust. The components proved to be responsible of the grapes biological characteristics are the phenolic compounds. These are secondary plant metabolites especially implicated in plant protection against environmental extremes and defense against parasites. They as well contribute to flavor, astringency and color characteristics of grape products. Moreover, they are powerful antioxidants and exhibit a wide range of biochemical and pharmacological effects, including anti-inflammatory, anti-carcinogenic and anti-allergic properties. They can also reduce the risk of coronary heart diseases. The phenolic compounds production in fruits may be affected by microclimate and soil characteristics.Our study aimed first of all to optimize the extraction of total phenolic compounds and antocyanins from Lebanese planted grapes.Statistical experimental design based on the response surface methodology was employed to investigate the effects of parameters like time, temperature, organic solvent / water ratio on the extraction procedure, and the determination of optimum conditions.HPLC (High Performance Liquid chromatography) was also used to monitor the evolution of some phenolic compounds when modifying the extraction parameters.Second of all, to study the impact of phenolic compounds on human health, the effect of the extract obtained from Cabernet Sauvigon (Vitis vinifera L. Cv. Cabernet Sauvignon) grapes was determined on a colorectal adenocarcinoma cell line; HT-29. Cell viability/proliferation, apoptosis, cell cycle and mitochondrial membrane potential in presence of the extracts, were measured using microscopy, flow cytometry and fluorescent staining.The DNA chips technology was used to detect changes at the gene expression level of the cell line used in this study after incubation with grape extracts, and to reveal certain pathways implicated in cellular response to phenolic compounds.This study covers different aspects in the biochemistry of phenolic compounds and helps in a better comprehension of their impact on human health at the cellular level. This also provides a better value to the Lebanese grape industry and products by proposing optimal conditions to extract, monitor the phenolic compounds and by showing their roles on the cellular level

AABBSSTTRRAACCTT The molecular circadian clock enables anticipation of environmental changes. In mammals, clocks are ubiquitously present in almost all tissues and they are comprised of transcriptional-translational feedback loops of the so-called clock genes. The central clock represents the intrinsic pacemaker which is located in suprachiasmatic nuclei (SCN) of hypothalamus and synchronizes peripheral clocks. Clockwork system in alimentary tract and its regulatory link to intestinal functions are poorly understood. Therefore the objective of the thesis was to characterize molecular clock in particular parts of the rat intestine and to elucidate its link to the intestinal transport, regulation of cell cycle and neoplastic transformation in colonic tissue. We used quantitative RT-PCR (qPCR) to determine circadian profiles of mRNA expression of clock genes in the epithelium of duodenum, jejunum, ileum, and colon of rat. Furthermore, we analysed the expression of genes coding sodium chloride transporters and channels as well as cell cycle regulators in colon. To focus more precisely on different structures of intestinal epithelia we used laser capture microdissection. In addition, we performed Ussing chamber measurements to determine the colonic electrogenic transport. To study the contribution of circadian...

The canonical Wnt signaling pathway is one of the most important pathways involved in cell proliferation and differentiation. It is highly conserved in evolution and participates not only in embryonic development but also in adult tissue homeostasis. In the intestine, Wnt signaling is closely connected to maintenance of intestinal stem cells and renewal of the epithelia. Conversely, aberrant activation of the Wnt signaling pathway underlies different types of human diseases. Its constitutive activation results in neoplasia and specifically in development of colorectal cancer, which is the third most common malignancy in western world. The aim of this thesis was to uncover various aspects of the regulatory mechanisms of the Wnt/β-catenin signaling cascade. Furthermore, I headed to find novel Wnt pathway modulators and confirm their function in vivo. The results are presented in four publications. The first study examines murine Wnt proteins processing and the sequential order of Wnt post-translational modifications which are required for the secretion and signaling activity of the ligands. Next publication focuses on the gene Troy, which we identified as negative regulator of Wnt signaling. TROY was discovered as a Wnt target gene during DNA microarray profiling of human colorectal cancer cells....