Xenobiotic biotransformation process and its capacity is crucial for xenobiotic chemicals elimination that may cause damage toward cell structures. The effectiveness of the enzymes included in this process depends on the gene variants that encodes them. The aim of this work was to compare certain polymorphisms of selected genes between cases and control groups. Studied polymorphisms were null genotypes of the glutathione S-transferase gene M1 and T1 and the insertion of TA dinucleotide in the promotor region of UDP-glucuronosyl transferase 1A1. The number of cases group was six included patients with colorectal, lung, prostate, breast, pancreatic and head and neck cancer. Total number of analysed individuals was 1 118 for cancer cases and 470 for healthy controls. The control group was divided into two groups, the first one was called general and the second one was called special included healthy individuals with no cancer history in their closest family members. Gilbert syndrome (GS) is caused by homozygous insertion of the TA dinucleotide in the TATA box of the gene UGT1A1 and it causes elevated bilirubin levels. Bilirubin is a potent antioxidant in human body, so the aim was to attest its protective effect toward cancer. We expected lower frequency of GS as a protective factor in the cases groups compared with controls. This hypothesis was confirmed in the breast cancer group (GS frequency 10,0 %) and pancreatic cancer group (GS frequency 11,1 %). In the general and special control groups the frequency of GS was 16,0 % and 15,4 % respectively. Although the other case groups show lower frequency of GS, the results weren´t statistically significant. Null GSTM1 genotype was observed with 50,4 % frequency in the general control groups and with 55,3 % frequency in the special control group. Neither the one of the cases groups hasn´t showed significantly lower percentage of null genotype. Despite expectation we observed statistically significant lower frequency of null genotype in the group of lung and pancreatic cancer group (37,4 % and 39,3 % respectively). According to this study, we can say that the lack of glutathione S-transferase M1 activity is not a risk factor for cancer development. Null genotype of GSTT1 wasn´t identified in both control groups at all. In case groups of breast and prostate cancer, there was only one individual carrying the null GSTT1 genotype. Statistically significant higher frequency of this polymorphism was observed in patients with colorectal cancer (9,7 %), lung cancer (17,2 %), pancreatic cancer (3,0 %) and head and neck cancer (15,9 %). In these groups the lack of glutathion S-transferase T1 activity might be considered as risk factor for cancer development. Nevertheless, for further verification it needs to take more investigation in this field, especially enlarge the number of patient in the case groups of head and neck, lung and pancreatic cancer.

Carbocyclic nucleoside analogs with norbornane moiety that have been synthesized at IOCB AS CR, represent new potential chemotherapeutic agents with significant activity against Coxsackieviruses. The main objective of this work was to study the metabolism and mechanism of action of the original analog carbocyclic nucleoside MS 254, which is characterized by its antiviral and cytostatic effects. The attention was partially paid also to the two structurally related substances (MS 255, MS 320). In this work, we determined cytotoxicity of these compounds in cell culture and the effect of MS 254 on the amount of total and oxidized glutathione, activity of glutathione-S-transferase (GST), glutathione reductase (GR) and the effect on cellular oxidative stress. The kinetics of the conjugation of MS 254 by human GST was also studied. It was found that of the three substances tested MS 255 was the most cytotoxic and MS 254 was the least cytotoxic compound. It was further found that MS 254 does not cause significant oxidative stress and that it increases the activity of GST and GR in a dose-dependent manner. Michaelis-Menten constant of the conjugation of MS 254 with the glutathione (main metabolic pathway) was determined in the milimolar range, indicating a relatively low affinity of MS 254 for GST.

Die Glutathionverhältnisse und -verschiebungen zwischen Gliazellen und Ganglienzellen vor und nach oxidativem Stress wurden erstmals im lebenden Zellverband, ex vivo, untersucht. Die Untersuchungen erfolgten an akut isoliertem Retinagewebe vom Meerschweinchen, von welchem Bilder am Laser scanning microscope (LSM) erstellt wurden. Über die Anwendung des in vivo-Fluoreszenzfarbstoffes CellTracker Green wurde dabei dessen Spezifität für Glutathion überprüft und bestätigt.

Problématique : Le glutathion est une molécule clé de la défense antioxydante. Chez les enfants sous nutrition parentérale (NP), particulièrement les nouveau-nés, sa concentration tissulaire est anormalement basse. Puisque la capacité de synthèse de glutathion est adéquate, un déficit en cystéine, le substrat limitant, est soupçonnée. À cause de son instabilité en solution, la cystéine est peu présente en NP; la méthionine étant le précurseur endogène de cet acide aminé. L’activité de la méthionine adénosyltransférase (MAT), une enzyme essentielle à la transformation de la méthionine en cystéine, est facilement inhibée par l’oxydation. L’hypothèse : Le faible taux de glutathion chez les enfants sous NP est causé par l’inhibition de la MAT par les peroxydes contaminant ces solutions nutritives. Objectif: Mesurer l’impact d’une infusion de NP et de H2O2 sur l’activité hépatique de MAT en relation avec le niveau de glutathion. Méthode : Un cathéter est placé dans la jugulaire droite de cobayes de trois jours de vie. Quatre groupes sont comparés:1- Témoin (animaux aucune manipulation, sans cathéter) 2)-(animaux nourris normalement et le cathéter (noué)); 3) NP (animaux nourris exclusivement par voie intraveineuse (acides aminés + dextrose + lipides + vitamines + électrolytes), cette solution génère environ 400 µM de peroxyde. 4) H2O2 (animaux nourris normalement et recevant via le cathéter 400 µM de H2O2). Après quatre jours, le foie et le sang sont prélevés pour la détermination du glutathion, potentiel redox et l’activité de MAT, glutathion peroxydase et glutathion reductase. Résultats : L’activité de MAT est plus faible dans les groupes NP et H2O2. Le potentiel redox du foie et dans le sang est plus oxydé dans le groupe NP. Tandis que la concentration de GSSG du foie est plus élevée dans le groupe NP. Ainsi la concentration de GSH dans le sang et foie est plus faible dans les NP et H2O2 Discussion: La relation entre l’inhibition de MAT et le stress oxydant observée dans le groupe NP pourrait bien expliquer la perturbation du système glutathion observée chez les nouveau-nés prématurés. / Introduction: The low glutathione level in premature newborns can partly explain the high incidence of complications associated with oxidative stress in this population. Since the synthetic activity of glutathione is mature, a lack of substrate, especially cysteine, is suspected. Methionine provided by their parenteral nutrition (PN) is the in vivo precursor of cysteine. Since, methionine adenosyltransferase (MAT), the first enzyme in methionine transformation, has redox sensitive cysteines, we hypothesize that peroxides contaminating PN inhibit the activity of MAT, leading to a lower availability of cysteine for glutathione synthesis. Methods: At 3 days of life, guinea pigs a catheter fixed in jugular vein, the animals were separated in 4 groups: 1) Control: animals without any treatment and no catheter 2) sham: animals fed regular chow, a node closed their catheter; 3) PN: animals fed exclusively with parenteral nutrition (dextrose, amino acids, fat, vitamins) containing about 400 µM peroxides; 4) H2O2: animals fed regular chow and received continuously 400 µM H2O2 through the catheter. Four days later, liver and blood were sampling for determination of reduced glutathione (GSH), oxidized glutathione (GSSG), redox potential and activities of MAT, glutathione peroxidase, and glutathione reductase. Results: MAT activity was lower in groups receiving PN or H2O2. Liver redox was more oxidized in PN group whereas blood redox was more oxidized in PN and H2O2. Liver and blood GSH is lower in PN and H2O2. Liver GSSG was higher in PN. Conclusion: The inhibition of MAT in the PN group could explain the disruption of the glutathione system observed in premature infants. Furthermore the impact of a lower activity of MAT on GSH level is observed in liver and blood. Suggesting that the hepatic synthesis of GSH is insufficient to maintain its own level of glutathione and sustain the rate of export.

Human neutrophil 5-lipoxygenase (5-LOX) oxidizes arachidonic acid (AA) to 5S-hydro(pero)xy-6E,8Z,11Z,14Z-eicosatetraenoic acid (5-H(p)ETE) and leukotriene (LT)A4, which is further converted to the chemoattractant LTB4. These cells contain also the heme enzyme myeloperoxidase (MPO) producing several potent oxidants such as hypochlorous acid (HOCl). Previously, it was shown that MPO-metabolites influence 5-LOX product formation. Here, we addressed the question, whether a simultaneous activation of MPO and 5-LOX in neutrophils results in comparable changes of 5-LOX activity. Human neutrophils were stimulated with H2O2 or phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) for MPO activation and subsequently treated with calcium ionophore A23187 inducing 5-LOX product formation on endogenous AA. Special attention was drawn to neutrophil vitality, formation of MPO-derived metabolites and redox status. The pre-stimulation with H2O2 resulted in a concentration-dependent increase in the ratio of 5-HETE to the sum of LTB4 + 6-trans-LTB4 in consequence of MPO activation. Thereby no impairment of cell vitality and only a slightly reduction of total glutathione level was observed. An influence of MPO on 5-LOX product formation could be suggested using an MPO inhibitor. In contrast, the pre-stimulation with PMA resulted in different changes of 5-LOX product formation leading to a reduced amount of 5-HETE unaffected by MPO inhibition. Furthermore, impaired cell vitality and diminished redox status was detected after PMA stimulation. Nevertheless, a MPO-induced diminution of LTB4 was obvious. Further work is necessary to define the type of 5-LOX modification and investigate the effect of physiological MPO activators.

La maturation épididymaire est un élément clé dans le développement de l'aptitude du gamète mâle à féconder l'ovocyte. Parmi, les nombreux composants impliqués dans ce processus, les espèces oxygénées réactives (EOR) sont essentielles car bénéfiques par certains aspects, cependant elles sont toxiques en excès. GPx5, une forme épididymaire de la glutathion peroxydase, pourrait jouer un rôle dans le contrôle redox de l'environnement spermatique. Une production in vitro de GPx5 par un baculovirus recombinant a été réalisée, mais le virus s'est révélé très instable et n'a donc pas permis d'analyser biochimiquement cette protéine. Une approche in vivo initiée par immunisation passive n'a pas montré d'altération de la fertilité des souris. Elle a été complétée par le dévelopement d'une étude plus générale basée sur la production de souris inactivées pour le gène gpx5. Ces dernières ont une fertilité normale, toutefois, des altérations développementales sont observées dans la descendance de mâles âgés. Des perturbations sont associées à des changements de l'expression de nombreuses enzymes antioxydantes comme les GPxs et la catalase, mais seulement dans la queue de l'épididyme. De plus, un accroissement des dommages oxydatifs à l'ADN est visualisé dans l'épithélium de la queue de l'épididyme et dans les spermatozoïdes de cette région. Une carence en sélénium a été initiée pour contrecarrer une éventuellle compensation fonctionnelle provenant des autres GPx épididymaires. Une initiation des voies apoptotiques est observée chez les animaux KO pour gpx5 et carencés dans la queue de l'épididyme. De façon surprenante, des perturbations redox sont aussi visualisées dans d'autres organes comme le foie et le testicule.

En utilisant des approches moléculaires variées, nous avons montré que le gène gpx5 possède au moins trois transcrits dans l'épididyme de souris adulte. A coté d'un messager long codant pour la protéine GPX5 mature, existent en effet deux transcrits tronqués. Les variants de la protéine GPx5, qui correspondent à ces transcrits courts, subissent dans l'épididyme de souris, une maturation post-transcriptionnelle qui repose essentiellement sur des processus de O-glycosylation. Ce travail a aussi permis de préciser que l'expression du gène gpx5 dépasse le territoire épididymaire puisque les transcrits gpx5 peuvent détectés à des niveaux faibles dans d'autres tissus de la sphère génitale chez la souris adulte. C'est le cas par exemple au niveau du testicule ou de la prostate. L'obtention, par des gestations datées, d'embryons de souris à différents stades, a permis de mettre en évidence une expression du gène gpx5 pendant les phases précoces du développement embryonnaire. Cette expression embryonnaire de gpx5 concerne un quatrième variant dont la séquence 3' UTR n'a pu être précisée. Des analyses immunohistochimiques complémentaires sont nécessaires pour confirmer la détection de la protéine GPx5 dans l'embryon précoce de souris et sa localisation dans l'endoderme pariétal.

Les dommages engendrés par l'exposition au cadmium (Cd) proviennent non seulement de l'inactivation de diverses molécules antioxydantes mais aussi de l'interférence du métal avec d'autres systèmes impliqués dans la régulation de l'homéostasie redox et de l'homéostasie de métaux essentiels comme le zinc (Zn) et le cuivre (Cu). Afin de mieux comprendre l'implication du stress oxydant dans les mécanismes de toxicité induits par ces métaux de transition, nous avons analysé leur impact sur la balance antioxydante (biomarqueurs de stress oxydant, activités des principales enzymes antioxydantes, synthèse d'autres facteurs antioxydants comme les métallothionéines, le glutathion intracellulaire) de deux lignées cellulaires ; une lignée cellulaire dérivée de kératinocytes humains et immortalisée par mutation du gène p53 (HaCaT); ainsi qu'une lignée issue du glioblastome de rat (C6). Nos résultats sont en faveur d'un effet globalement pro-oxydant. Ils montrent que les 3 métaux affectent le statut redox des cellules. Ceci est révélé par une augmentation du taux de glutathion oxydé (GSSG), du taux de MDA, des lésions de l'ADN, et une décroissance non seulement du taux des thiols protéiques (SH), de glutathion (GSH) mais aussi des activités glutathion peroxydase (GPx), catalase (CAT), glutathion réductase (GRase) et des superoxydes dismutases (SODs). L'impact des métaux sur les activités des enzymes antioxydantes s'accompagne d'une augmentation de la quantité de radicaux libres comme le radicale hydroxyle qui peut initier la peroxydation lipidique, ainsi que l'oxydation des protéines, du GSH et de l'ADN.<br /><br />Contrairement aux autres métaux, le Cd présente une toxicité relativement faible dans les cellules HaCaT pour des concentrations inférieures ou égales à 50 µM. Cette résistance s'explique principalement par la présence des métallothionéines (MTs) à l'état basal d'une part et par une synthèse induite par le Cd du GSH et des MTs d'autre part. L'induction des MTs par le Cd, le Cu ou le Zn et leur redistribution nucléaire fait de ces protéines un acteur prépondérant dans la protection du génome contre les dommages oxydatifs. L'expression des MTs est régulée non seulement par une synthèse induite par les métaux mais aussi par le GSH et la protéine p53 dont la mutation a un impact sur le taux intracellulaire de MTs et sur la résistance des HaCaT au Cd.<br /><br /> Ces études indiquent que le déséquilibre entre l'inhibition des activités antioxydantes et la synthèse des facteurs comme le GSH et les MTs est très impliqué dans la toxicité des métaux. C'est ce déséquilibre qui est à l'origine de l'augmentation du stress oxydant et qui explique la sensibilité et la forte mortalité des cellules C6 induite par le Cd. En effet dans ces cellules, les activités des enzymes antioxydantes et les taux de GSH et de MTs diminuent dès 20 µM. Cette diminution s'accompagne d'une mort cellulaire accrue. La mort cellulaire obtenue après incubation avec le Cd, le Cu ou le Zn est dose-dépendante et très différente entre les lignées C6 et HaCaT. En effet, les cellules HaCaT en présence de Cd ou de Cu présentent une mort non apoptotique alors que les cellules C6, incubées avec le Cd, meurent par une voie apoptotique p53-dépendante.

Afin de caractériser les moûts de Melon B. et de Sauvignon Blanc en composition et de modéliser leur profil d'oxydation, diverses méthodologies analytiques quantitatives ont été développées et validées. La quantification par dilution isotopique des précurseurs de thiols a nécessité la synthèse de molécules marquées qui ont également servies de traceurs lors d'études de filiation dans des milieux complexes. Ainsi, au cours de la fermentation alcoolique, nous avons pu démontrer que le S-3-(hexan-1-ol)-glutathion (G3MH) et la S-4-(4-méthylpentan-2-one)-glutathion (G4MMP) sont métabolisés par la levure et libèrent le 3-mercaptohexan-1-ol (3MH) et la 4-méthyl-4-mercaptopentan-2-one (4MMP) avec des rendements de conversion molaires proches de 4,4 % et 0,3 % respectivement. La modélisation des phénomènes d'oxydation à l'échelle laboratoire a permis par ailleurs de vérifier, comme le laissaient supposer leurs structures chimiques, que les précurseurs de thiols ne sont pas dégradés par les mécanismes oxydatifs affectant les moûts. Au contraire, une formation de G3MH concomitante avec le pic de production du Grape Reaction Product (GRP) est observée. La validation de ces observations à l'échelle industrielle a été conduite par comparaison des pressurages traditionnel et inerté. L' élaboration d'un moût de Melon B. sous gaz inerte n'est pas favorable à la production de G3MH d'origine pré-fermentaire, et a pour conséquence une diminution des teneurs en 3MH dans les vins correspondants, sans pour autant, déprécier les qualités organoleptiques des vins jeunes. Pour le Sauvignon Blanc, le potentiel aromatique de type thiol n'est pas affecté par le type de pressurage, mais une diminution très significative en 3MH dans les vins issus des cuvées obtenues sous gaz inerte est observée. La voie du (E)-2-hexènal qui est certainement impliquée, pourrait expliquer cette perte aromatique. Ainsi, de manière globale, dans nos conditions expérimentales, une oxydation ménagée et raisonnée des moûts de Melon B., et dans une moindre mesure de Sauvignon Blanc, est favorable à la qualité aromatique des vins du Val de Loire. / In order to characterize Melon B. and Sauvignon Blanc musts in composition and to study their oxidation profiles, several analytical methodologies have been developed and validated. The quantification of thiols precursors by Stable Isotope Dilution Assay required the synthesis of labeled molecules, which have been used either as analytical standards or as tracers for relationship studies in complex matrices. Thus, we established that, during the alcoholic fermentation, the S-3-(hexan-1-ol)-glutathione (G3MH) and the S-4-(4-méthylpentan-2-one)-glutathione (G4MMP) are metabolized by the yeast to release the 3-mercaptohexan-1-ol (3MH) and the 4-méthyl-4-mercaptopentan-2-one (4MMP) with molar conversion yields close to 4.4 % and 0.3 % respectively. Oxidation mechanisms study at laboratory scale demonstrated that aromatic potential was not affected by oxidative reactions, as expected in regard to their chemical structures. On the contrary, the G3M H was produced in the same time as the Grape Reaction Product peak (GRP). The validation of these observations at industrial scale was conducted by comparing traditional and inerted pressing systems. The elaboration of a Melon B. must under inert gas was not in favor of a G3MH pre-fermentary production, which induced a decrease of 3MH concentration in wine without affecting the organoleptic qualities of young wines. For Sauvignon Blanc must, the aromatic potential was not affected by the kind of pressing systems but a significant decrease in 3MH was observed in the wines obtained with juices from the beginning of pressing. The E-(2)-hexenal pathway could certainly explain such aromatic losses. Thus, under our experimental conditions, a mild and controlled oxidation of Melon B. must and, in a certain extend of Sauvignon Blanc must, is in favor of the aromatic quality of wines from Loire Valley.

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