Arsenic is a potent toxicant and known human carcinogen. Arsenite [As (III)], a major inorganic form of arsenic, can stimulate oxidative stress, decrease DNA repair, alter gene expression, modulate stress signaling, and damage proteins in numerous model systems. This dissertation focuses on the effects of low-level arsenite on the ubiquitin-proteasome pathway. Ubiquitin is a small protein that acts as a post-translational modification of other proteins within the cell. In most cases, modification of a protein by ubiquitin acts as a signal for its degradation by the proteasome. Studies performed in rabbit renal cortical slices and HEK293 cells demonstrated that 24 hr exposure to 0.5-10 μM As (III) caused a dose dependent accumulation of ubiquitin-protein conjugates within cells. This accumulation was shown to correlate with decreases in cellular 20S proteasomal activity. As (III) did not increase ubiquitin-conjugating activity. Depletion of cellular glutathione exacerbated the effects of As (III) on ubiquitin-protein conjugates in HEK293 cells. To characterize this perturbation of the ubiquitin pathway within As (III) exposed cells, a proteomics method was developed to purify and identify the specific proteins modified by ubiquitin. A cell line expressing epitope tagged His(6X)-Ub-GFP was developed by stably transfecting HEK293 cells. Ubiquitinated proteins were purified using Ni-affinity chromatography and digested into peptides. Complex mixtures of peptides were separated by reverse phase chromatography and analyzed using the LCQ ion-trap mass spectrometer. In purified samples from transfected cells, ubiquitin and 22 other proteins were confidently identified using Sequest. These proteins included many of the expected carriers of ubiquitin including ubiquitin-conjugating enzymes and histone proteins. In samples from transfected cells treated with 10 μM As (III) (24 hr), a number of unique proteins were identified, including the DNA repair protein, and known ubiquitin substrate, PCNA. This proteomics method, developed for the analysis of ubiquitinated proteins in As (III) treated cells, will allow for large-scale characterization of ubiquitin-protein conjugates in numerous physiological and pathological states. These results suggest that low-level arsenic may facilitate its detrimental health effects through perturbation of the ubiquitin-proteasome pathway, and that future investigations into interactions between arsenic, ubiquitin and protein homeostasis are warranted.

Arsenic trioxide (As2O3) has considerable efficacy in the treatment of acute promyelocytic leukemia (APL), inducing partial differentiation and promoting apoptosis of malignant promyelocytes. Although initial studies focused on the role of the characteristic APL fusion protein, PML-RARα, in mediating the response to As2O3, recent investigations indicate that its cytotoxic activities are mediated by mechanisms independent of this fusion protein. As2O3 affects numerous intracellular targets mainly through the accumulation of free radicals and consequent induction of oxidative stress and causes a wide range of alterations leading to apoptosis. The intracellular oxidative status has been shown to be important for As2O3 sensitivity. Hematologic cancers other than APL and, solid tumors are less responsive to As2O3 monotherapy in part because their increased redox buffering capacity. Thus, the use of As2O3 in other malignancies is limited by the toxicity of concentrations required to induce apoptosis. The primary goal of the work presented in this thesis was a search for agents that could enhance As2O3 efficacy in malignant cells, but not in normal cells. We demonstrated that trolox (6–hydroxy–2,5,7,8–tetramethylchroman–2–carboxylic acid), a widely known antioxidant, enhances As2O3-mediated apoptosis in APL, P388 murine lymphoma, myeloma and breast cancer cells through the potentiation of As2O3-induced oxidative stress. We performed in vivo experiments in P388 tumor-bearing mice, and show that As2O3 treatment prolonged survival, and the addition of trolox provided a significant further increase in life span and decreased the number of animal with visible macrometastasis. Importantly, trolox protected normal blood mononuclear cells and non-malignant hepatocytes from As2O3-mediated cytotoxicity in vitro and protected non-tumors and tumors-bearing animals from arsenic-induced hepatotoxicity. We next investigated the mechanisms responsible for the opposite eff / Le trioxyde d’arsenic (As2O3) induit l’apoptose ainsi qu’une différentiation partielle des promyélocytes malins et de cette façon, il est considérablement efficace dans le traitement de la leucémie promyelocytic aigüe (APL). Les premières études sur le trioxyde d’arsenic ont mis en lumière l’importance de la protéine de fusion PML-RAR. Cependant, plusieurs études récentes démontrent que l’acitvité cytotoxiques de l’As2O3 dépend de mécanismes indépendants de PML-RAR. Entres autres, la présence d’As2O3 dans la cellule engendre une accumulation de radicaux libre qui affecte de nombreuses cibles intracellulaires et provoque une variété de changement qui vont mener à l’apoptose. L’équilibre oxydatif intracellulaire à démontré être important pour la sensibilité des cellules cancéreuse face à l’As2O3. Les cancers hématologiques autres que l’APL ainsi que les tumeurs solides semblent moins sensibles à l’As2O3 puisqu’elles possèdent une grande capacité d’oxydoréduction. L’utilisation de l’As2O3 contre plusieurs cancers est par conséquent limitée; les doses effectives pour induire l’apoptose étant toxique pour les cellules saines. L’objectif de la recherche présenté dans cette thèse est d’augmenter l’efficacité de l’As2O3 par le biais de thérapies combinatoires.Un antioxydant largement reconnu, le trolox (acide 6-hydroxy-2,5,7,8-tétraméthylchroman-2-carboxilique) augmente l’effet de l’As2O3 sur l’apoptose dans des cellules APL, de myélome, de cancer du sein en potentialisant le stress oxydatif. Par des expériences in vivo, nous observons que l’As2O3 prolonge la survie de souris possédant les tumeurs P388. De plus, la combinatoire avec le trolox augmente significativement la durée de vie de ces souris et diminue la quantité de candidats présentant des macrométastases. D’une autre part, des études in vitro montre que le trolox protège les cellules mononucl

Due to its various desirable properties, tungsten is extensively used in a variety of industrial, military, and residential applications. Despite this wide-spread use, little is known about the toxicological profile and possible health effects of tungsten exposure. High environmental tungsten levels were identified near the site of three childhood pre-B acute lymphoblastic leukemia (preB-ALL) clusters within the United States, however, a causal link between tungsten and leukemogenesis has not been established. The major site of tungsten deposition is bone, the site of B cell development. Thus, we hypothesized that an accumulation of tungsten within the bone would be exposing the developing immune system within the bone marrow to high levels of tungsten and possibly alter the growth and development of B lymphocytes. In addition, our laboratory has previously demonstrated that developing B lymphocytes are susceptible to tungsten-induced DNA damage and growth inhibition in vitro. To extend these results, we assessed whether oral tungsten exposure altered B-cell development and induced DNA damage in vivo. Tungsten concentration in bone was correlated with transient differences in percentages of developing B-cells and increased DNA damage in both whole marrow and isolated B-cells. These findings confirm an immunological effect of in vivo tungsten exposure. Based on these findings and literature review, we propose that tungsten could act as a tumor promoter, providing leukemic "hits" in multiple forms to developing B lymphocytes within the bone marrow. To test this possibility, we bred "pre-leukemic" mice harbouring the TEL-AML1 fusion oncogene, believed to be the initiating genetic lesion uniquely associated with childhood acute lymphoblastic leukemia, and orally exposed them to 15 mg/l tungsten. We hypothesized that oral exposure to sodium tungstate in animals expressing TEL-AML1 would be sufficient to result in the development of leukemia. Preliminary results indicate that splenomegaly, with a corresponding increase in Gr-1+ cells in both the spleen and the periphery, occurs as a result of the combination of TEL-AML1 expression and tungsten exposure. Furthermore, a noticeable difference in the bone marrow was observed in these animals by fluorescence activated cell sorting analysis. Collectively, these findings warrant further investigation into the possible role tungsten may have in cancer development and progression. / En raison de ses diverses propriétés souhaitables, le tungstène est utilisé massivement dans une variété d'usages industrielles, militaires et résidentielles. Malgré cette utilisation répandue, peu est connu au niveau du profil toxicologique et des effets possibles sur la santé lors d'une exposition au tungstène. Trois différents endroits contenant un haut taux de tungstène dans l'environnement ainsi qu'un nombre anormal d'enfants atteints de pré B leucémie lymphoblastique aiguë (Pré B - LLA) ont été identifiés aux États-Unis. Toutefois, aucun lien de causalité entre le tungstène et la leucémogénese n'a été établi. L'endroit majeur d'accumulation du tungstène est au niveau osseux, ce qui correspond au même site de développement que les cellules B. Ainsi, nous avons émis l'hypothèse qu'une accumulation de tungstène au sein de l'os exposerait le système immunitaire, qui est en développement au sein de la moelle osseuse, à des niveaux élevés de tungstène pouvant éventuellement modifier la croissance et le développement des lymphocytes B. De plus, notre laboratoire a précédemment démontré que les lymphocytes B en développement sont sensibles, in vitro, aux dommages à l'ADN et à l'inhibition de la croissance causés par le tungstène. Afin de pousser nos recherches davantage, nous avons tenté de savoir si l'exposition orale au tungstène modifierait le développement des cellules B et induirait des dommages à l'ADN de façon in vivo. La concentration de tungstène dans l'os était en corrélation avec les changements du pourcentage de cellules B en développement, ainsi qu'avec l'augmentation des dommages à l'ADN dans les cellules de la moelle et dans les cellules B isolées. Ces résultats confirment un effet immunologique de l'exposition in vivo au tungstène. En se basant sur ces conclusions ainsi que sur la littérature, nous proposons que le tungstène pourrait agir comme un promoteur de tumeur, en fournissant des "hits" leucémiques sous de multiples formes aux des lymphocytes B en développement dans la moelle osseuse. Pour vérifier cette possibilité, nous avons élevé des souris "Pré-leucémique" ayant l'oncogène de fusion TEL-AML1, que l'on croit être la lésion génétique associée à la leucémie lymphoblastique aiguë chez les enfants, et nous les avons exposés à 15 mg/l de tungstène par voie orale. Nous avons émis l'hypothèse que l'exposition au tungstate de sodium par voie orale chez les animaux exprimant TEL-AML1, serait suffisante pour entrainer le développement de la leucémie. Les résultats préliminaires indiquent que la splénomégalie ainsi qu'une augmentation correspondante des cellules Gr-1+ de la rate et de la périphérie se produisent à la suite d'une combinaison de deux facteurs : l'existence du TEL-AML1 et une exposition au tungstène. De plus, une différence éminente a été observée dans la moelle osseuse de ces animaux, à l'aide de cytométrie en flux (triage de sous-population). En somme, ces résultats justifient la poursuite d'enquêtes approfondies sur le rôle possible du tungstène dans la progression et dans le développement du cancer.

Brominated flame retardants (BFRs) are a group of industrially important chemicals that are incorporated into a wide variety of consumer products in order to increase their flame ignition resistance. These BFRs are readily released into the immediate environment through a multitude of routes, whereupon an appreciable level can be detected in household dust. The ingestion of contaminated dust is the major source of exposure for humans. Rising body burdens of BFRs over the last decades have led to major concern because of the persistence of BFR in the environment, their bioaccumlative and lipophilic properties, and their implication as endocrine disruptors. Elevated levels in humans have been positively correlated with dysregulation of the endocrine system and disruptions of male reproductive function and development. Animal studies have identified similar effects; however, these studies have characterized the consequences of exposure to single BFR congeners or to technical mixtures but not to an environmentally relevant mixture. Therefore, the aim of this thesis was to determine if chronic exposure to a representative mixture of the BFRs found in North American household dust during adulthood or gestation disrupts male adult or fetal gonadal structure or function and development. The BFR mixture was delivered to adult male and female Sprague-Dawley rats through their diet for 70 days in the males and for the duration of a premating and gestation period in the females. Male testicular histology was examined to determine effects on cellular associations and tissue integrity; the expression of key genes was assessed to reflect any effect on testicular function and steroidogenic capacity. Neither testicular histology nor the expression of marker genes was affected by BFR exposure in the adult males. However, alterations in testicular cell morphology and count were observed in testes from fetuses on gestation day 20 after in utero exposure to BFRs. Specifically, BFR exposure affected Sertoli cell and gonocyte morphology, as well as Sertoli cell counts and the ratio of Sertoli cells to gonocytes. Therefore, an environmentally relevant BFR mixture that did not affect the structure or function of the adult male gonad did adversely affect gonad development, suggesting that these chemicals target critical events during differentiation of the male gonad. / Voués à limiter les risques d'incendies, les retardateurs de flammes bromés (BFRs) sont des composés dotés de propriétés physicochimiques qui réduisent l'inflammabilité d'une large gamme de produits de consommation. Relargués dans l'environnement, les BFRs s'accrochent aux particules de poussière d'où résulte une contamination par les BFRs, s'effectuant principalement par ingestion. Un accroissement important de la charge corporelle en BFRs suscitent une inquiétude majeure en raison de leur persistance dans l'environnement et de leurs propriétés lipophiliques et bioaccumulables.En effet, des taux élevés en BFRs détectés chez l'humain ont été associé à une perturbation du système endocrinien, du développement des organes reproducteurs mâles et de la fertilité masculine. Des études menées chez les rongeurs ont mis en évidence des résultats similaires. Cependant, ces études caractérisent les effets d'un congénère ou d'une mixture de BFRs et ne reflètent pas ce qui est mesuré dans l'environnement. Ainsi, l'objectif de cette thèse était de déterminer si une exposition chronique à une mixture de BFRs détectée dans la poussière domestique Nord-américaine, à l'âge adulte ou durant la gestation affectait la structure des organes reproducteurs et leur fonction à l'âge adulte ou, le développement fœtal des gonades, chez le mâle. Des mâles et femelles rats Sprague-Dawley adultes ont été exposé à la mixture de BFRs via leur nourriture pendant 70 jours pour les mâles et pendant la période de pré accouplement et la gestation chez les femelles. Afin d'investiguer les associations cellulaires et l'intégrité des tissus, des coupes histologiques de testicules ont été analysé. L'expression de gènes clés a été quantifié afin d'évaluer la fonction testiculaire et l'activité stéroidogenique. Chez le mâle adulte, aucuns effets induits par l'exposition aux BFRs ont été observés sur l'histologie des testicules ou l'expression de gènes marqueurs. Cependant, la morphologie et le nombre de cellules dans les testicules fœtal à 20 jours de gestation étaient affectés par une exposition in utero aux BFRs. Non seulement la morphologie des cellules de Sertoli et des gonocytes était anormale, mais également le nombre de cellules de Sertoli et, le ratio du nombre de cellules de Sertoli et de gonocytes. Par conséquent, une exposition aux BFRs, à des doses reflétant celles mesurées dans l'environnement, n'affecte pas la structure et la fonction du système reproducteur mâle adulte mais est associée à des conséquences néfastes sur le développement des gonades mâles, suggérant une sensibilité accrue aux BFRs lors de la période de différenciation des gonades mâles.

Hexabromocyclododecane (HBCD) is a brominated flame retardant commonly used in industrial and household products to reduce the spread of fire and the risk of death. Similar to polybrominated diphenyl ethers (PBDEs), HBCD is a ubiquitous and persistent environmental contaminant, highly lipophilic and bioaccumulative, and has been detected throughout various ecosystems and phyla, thus posing potential cause for concern for top consumer species, including birds of prey. Captive adult American kestrels (Falco sparverius) were exposed by diet to HBCD at an estimated daily concentration of 0.8 μg HBCD / μL safflower oil per cockerel (or 800 ng/ g ww / day / pair); their offspring, used in this study, were exposed in ovo only to environmentally relevant HBCD concentrations of 164.13 ± 18.26 ng/g ww or to background concentrations in the control eggs (0.4 ± 0.04 ng/g ww). The in ovo exposed HBCD group of male nestling kestrels showed a reduced corticosterone response. Moreover, in ovo HBCD concentrations were correlated with reduced flying activities of juvenile males during hunting behaviour trials and delayed response times of juvenile female kestrels during predator avoidance behaviour trials, suggesting an ongoing effect of HBCD on corticosterone levels. These findings show that embryonic exposure to environmentally relevant concentrations of technical mixture HBCD influences the corticosterone response, hunting success and avoidance of potential predators in captive American kestrels. / L'Hexabromocyclododécane (HBCD) est un ignifuge bromé couramment utilisé dans les produits industriels et ménagers pour réduire les risques d'incendies et de mortalité. À l'instar des éthers diphényliques polybromés (EDPB), le HBCD est un polluant omniprésent et persistant de l'environnement, fortement lipophile et bioaccumulable, décelé dans divers écosystèmes et phylums et donc potentiellement préoccupant pour les espèces du haut de la chaîne alimentaire, dont les oiseaux de proie. L'étude consiste à exposer par leur alimentation des crécerelles d'Amérique (Falco sparverius) adultes en captivité à une concentration quotidienne estimée de 0,8 mg HBCD / μL d'huile de carthame par coquelet (c.-à-d. 800 ng / g pf/ jour / paire); leur progéniture, utilisée dans cette étude, ont été exposés in ovo à des concentration écologiquement pertinentes de HBCD 164,13 ± 18,26 ng / g pf ou des concentrations de fond (0,4 ± 0,04 ng / g pf) dans le cas des œufs de contrôle . Chez les oisillons mâles du groupe exposé au HBCD in ovo, il y a réduction de la sécrétion de corticostérone. En outre, les concentrations de HBCD in ovo sont corrélées à une réduction des activités de vol chez les mâles juvéniles durant des essais de comportement de chasse et des temps de réaction accrus chez les femelles juvéniles durant des essais de comportement d'évitement de prédateurs, ce qui suggère un effet continu du HBCD sur les niveaux de corticostérone. Ces constatations démontrent que l'exposition embryonnaire à des concentrations écologiquement pertinentes de HBCD dans un mélange technique a une incidence sur le taux de sécrétion de corticostérone, le taux de réussite des activités de chasse et l'évitement de prédateurs potentiels chez la crécerelle d'Amérique.

Bisphenol A (BPA), an estrogenic endocrine disruptor, used in the production of polycarbonate plastics and epoxy resins, is found in drinking containers, food packaging and lining of canned goods. BPA can leach from the plastics into food, water, and the environment and is thus the primary cause for the widespread and continuous exposure of BPA to humans. BPA binds to estrogen receptors (ERs) and has also been shown to bind strongly to estrogen related receptor gamma ERRγ. ERs are expressed in human and mouse embryonic stem cells, indicating a fetal cardiac response to sex hormones occurs early. Furthermore, functional ER, ER ERR are expressed in heart and affect cardiac gene expression and function. The receptors can dimerize and enter the nucleus in order to alter target gene expression by means of modifying DNA methylation patterns. Higher BPA concentrations in urine were associated with an increased prevalence of cardiovascular disease and type 2 diabetes. BPA enters the rodent placenta, accumulates in the fetus and alters the epigenome in reproductive and non-reproductive tissues at levels found in human blood, tissue and urine by altering DNA methylation. Alteration of the epigenome results in changes of protein expression. Changes in calcium homeostasis protein expression leads to cardiac dysfunction. We therefore hypothesize that BPA exposure epigenetically reprograms the fetal/early neonate development of the heart by altering expression of proteins involved in calcium homeostasis, heart structure, and heart function.Pregnant C57BL/6N mice received 0.5, 5, or 200 g/kg/day of BPA starting GD 11. Exposure of the pups continued lifelong for the 0.5 and 5 g/kg/day doses whereas 200μg BPA pups received regular water at weaning. Cardiac function was measured by tail cuff blood pressure, echocardiography and electrocardiography. Physical parameters (body weight (BW) and body length (BL), and anogenital distance (AGD)) were measured monthly until four months. Organ weights were collected at euthanasia. Immunoblots of ventricle homogenates measured specific protein expression.Differences in physiological and cardiac function parameters were observed, indicating lifelong exposure to BPA alters cardiac development and function in the adult. Changes observed in the expression of cardiac genes and DNMT3a, as well as, changes in methylation of individual CpG pairs further indicates that BPA mediates changes via DNA methylation. The majority of changes occurred in BPA exposure levels of 0.5 and 5.0μg/kg/day and most often, an opposite effect was noticed in the 200μg/kg/day BPA treated progeny, suggesting BPA effects may be dose-dependent. / Le bisphénol A (BPA), un perturbateur endocrinien estrogénique est utilisé dans la production de plastiques polycarbonates et de résines époxy trouvés dans les emballages alimentaires et les revêtements de conserves et de canettes. Dû au transfert du BPA des matières plastiques aux aliments, à l'eau et à l'environnement, les humains sont constamment exposés au BPA. Il est connu que le BPA se lie aux récepteurs des estrogènes (RE), plus précisément aux récepteurs d'estrogène gamma RREγ. Les REs sont présents dans les cellules embryonnaires humaines et murines, ce qui indique une réponse fœtale aux hormones sexuelles. Les récepteurs d'estrogène ER, ERβ, ERRγ sont exprimés dans le cœur embryonnaire et peuvent donc affecter l'expression des gènes et la fonction cardiaque. Ces récepteurs se dimèrisent et pénètrent ainsi dans le noyau cellulaire afin de modifier l'expression des gènes cibles en modifiant les motifs de méthylation de l'ADN. Des concentrations plus élevées de BPA dans l'urine ont été associées à une prévalence accrue de maladies cardiovasculaires et de diabète de type 2. Le BPA pénètre le placenta, s'accumule dans le fœtus et modifie la méthylation de l'ADN. Ces modifications de l'épigénome causent des changements à l'expression des protéines, comme à celles responsables de l'homéostasie du calcium ce qui entraîne ensuite une dysfonction cardiaque. Nous avons donc posé l'hypothèse que l'exposition au BPA cause une reprogrammation épigénétique du développement du cœur fœtal en modifiant l'expression de protéines impliquées dans l'homéostasie du calcium, la structure du cœur, et la fonction cardiaque.Des souris C57BL/6N enceintes ont reçues 0.5, 5 ou 200 ug / kg / jour de BPA à partir du jour de gestation 11. L'exposition au BPA a continuée tout au long de la vie des souris pour les doses de 0.5 et 5 ug / kg / jour, alors que les doses de BPA de 200μg ont reçu de l'eau régulière au moment du sevrage. Les fonctions cardiaques ont été mesurées par la pression artérielle de la queue, l'échocardiographie et l'électrocardiographie. Les paramètres physiques (le poids corporel, la longueur du corps, et la distance ano-génitale) ont été mesurés à tous les mois jusqu'à l'âge de quatre mois. Le poids des organes a été prélevé à l'euthanasie. Des immunotransferts des homogénats ventriculaires ont mesurées l'expression des protéines cardiaques d'intérêts.Les paramètres de la fonction physiologique et cardiaque ont démontrés des différences, indiquant que l'exposition constante au BPA modifie le développement et la fonction cardiaque chez l'adulte. Les changements observés dans l'expression des gènes cardiaques et du DNMT3A, ainsi que les changements dans la méthylation de chaque paire CpG indiquent que le BPA modifie les motifs de méthylation de l'ADN. La majorité des changements observés dans les niveaux d'exposition au BPA de 0.5 et 5.0μg/kg/jour sont inversés lorsque que le niveau de BPA augmente à 200μg/kg/jour, ce qui suggère que les effets du BPA peuvent être dépendants de la dose.

The foetal toxicity of the methyl isocyanate metabolites trimethylamine (TMA) and S-(N-methylcarbamoyl)glutathione (SMG) was studied in mice. Administration of TMA but not SMG during pregnancy decreased foetal weight and selectively inhibited the postnatal growth of male offspring. Both TMA and SMG were teratogenic to mouse embryos in culture. TMA caused a dorsal-rostral split in the head and SMG produced distortion and separation of somites; both agents decreased the growth of embryos. The inhibition of embryonic growth by TMA could not be antagonized by antioxidants or growth factors. The embryotoxic effects of SMG could be antagonized by glutathione (GSH). TMA inhibited the incorporation of $ sp3$H-thymidine, $ sp3$H-uridine and $ sp3$H-leucine into their respective macromolecules; SMG inhibited the incorporation of $ sp3$H-thymidine. Uptake by the yolk sac placenta and incorporation into embryonic proteins of $ sp3$H-leucine-labelled proteins but not of free $ sp3$H-leucine was inhibited by TMA at concentrations which did not inhibit lysosomal degradation of proteins. SMG inhibited the uptake and incorporation of both free $ sp3$H-leucine and $ sp3$H-leucine-labelled proteins. The inhibition of receptor-mediated uptake by SMG could be antagonized by GSH. The data suggest that TMA, and SMG produce embryotoxicity mainly by an inhibition of uptake mechanisms of the yolk sac placenta.

Cadmium and mercury are among the most toxic metals and can be a serious threat to human health. A clear understanding how cells respond, especially in terms of genetically controlled responses to these two metals, is required in order to develop appropriate prevention and treatment procedures that can protect humans from toxic exposure to these metals. Therefore, this study is aimed at elucidating the genetically programmed response to cadmium and mercury exposure in HeLa cells. Two different approaches were employed for this study. Differential expression patterns of mRNAs were studied by differential display reverse transcriptase-polymerase chain reaction (DDRT-PCR) and changes in protein composition of HeLa cells were monitored by two-dimensional (2D) gel electrophoresis. The results showed that transcripts of particular genes were altered by cadmium and/or mercury exposure. These gene are aspartyl/asparginyl beta-hydroxylase (asph), monocyte to macrophage differentiation associated antigen (MMD), and ribosomal protein S24 (rpS24) genes. In addition, some protein spots from 2D gels were found to be altered in their levels as a result of cadmium and/or mercury exposure. The possible roles of asph, MMD and rpS24 genes in response to cadmium and mercury are discussed and further studies are suggested.

Di-2-ethylhexyl phthalate (DEHP) is an endocrine disruptor used as a plasticizer in industryas an additive to polyvinyl chloride commodities which include consumer and medical products.Developmental delay induced by exposure to chemicals such as DEHP has been a cause forconcern. In our work, we use a model in which pregnant dams are gavaged with DEHP fromgestational day 14 until birth. We have previously provided evidence that demonstrates theadverse effects of DEHP on the male endocrine system following in utero exposure; however,knowledge of analogous effects of DEHP in the female is lagging in comparison. In the presentstudy, we set out to characterize the anti-estrogenic effects of DEHP on the estrous cycle offemale offspring exposed to 1 - 300 mg DEHP/kg/day. In utero exposure to DEHP resulted in aperturbation of the ovarian steroids profiles as well as an underdevelopment of ovarian follicles.In the ovaries we reported a decrease in the expression of Cyp17a1, a gene that encodes for theenzyme necessary for androgen formation. Furthermore, pituitary-derived FSH serum levelswere significantly increased pre and post ovulation starting at the lowest dose. The feedbackmechanism in the hypothalamic-pituitary-gonadal axis was presumably not affected sincepituitary and hypothalamus expression of genes involved in the regulation of the axis was notaltered. Anti-Müllerian hormone gene expression was significantly decreased in the ovary.Mating studies showed a decrease in first cycle pregnancy. The data presented herein suggestthat in utero exposure to DEHP likely targets ovarian follicular development. / Di-2-ethylhexyl phthalate (DEHP) est un perturbateur endocrinien utilisé comme additif plastifiant dans la fabrication d'une variété de produits industriels, médicaux et de consommation courante. L'observation de retards développementaux suite à des expositions aux produits chimiques tels que le DEHP représente une source d'inquiétude depuis quelques décennies. Dans nos études, nous utilisons un modèle d'étude qui consiste à traiter des rattes gestantes par gavage avec du DEHP du quatorzième jour de gestation jusqu'au jour de la naissance, afin d'exposer les fétus au DEHP pendant une phase critique du développement reproductif. Nous avons préalablement fournis des évidences démontrant les effets adverses des expositions in utero au DEHP sur le système endocrinien masculin. Cependant, il y a un déficit de connaissance sur la possibilité que de tels effets prennent place chez les femelles exposées in utero au DEHP. De ce fait, le but de notre étude était de caractériser les effets potentiels anti-oestrogéniques de DEHP sur le cycle de l'œstrus des femelles rattes exposées en tant que fétus a des doses de DEHP variant de 1 à 300 mg/kg/jour. Nos résultats ont révélés que les expositions in utero au DEHP ont entrainé des perturbations dans les profiles des stéroïdes ovariens et dans le développement des follicules ovariens. Dans les ovaires, nous avons observé une diminution de l'expression de Cyp17a1, un gène codant pour une des enzymes nécessaires à la formation des androgènes. De plus, les niveaux sériques de l'hormone hypophysienne FSH étaient augmentés de façon significative aux périodes pré- et post- ovulatoires, y compris pour les faibles doses de DEHP. Il semble que le mécanisme de boucle de rétroaction de l'axe hypothalamo-hypophyso-gonadal n'ait pas été affecté par DEHP puisque nos études ont montré que les gènes hypothalamiques et hypophysaires impliqués dans ce processus n'aient pas été pas altérés par les traitements. L'expression du gène de l'hormone anti-mullerienne était diminuée de façon significative dans les ovaires. Des études d'accouplement ont montré un délai dans le succès des rattes à devenir gestantes. Les résultats présentés dans cette étude suggèrent que les expositions in utero au DEHP ciblent probablement le développement folliculaire ovarien.

Folate is a critical determinant in male reproductive health. During spermatogenesis, there are massive alterations to the epigenome associated with tightly regulated gene transcription and chromatin reorganization including a tightly regulated pattern of histone H3 methylation. In vitro experiments were conducted to determine whether folate depletion could alter global histone H3 methylation at lysine 4 and 9 in cultured spermatogonia-like GC-1 cells. Folate depleted media did not alter global levels of histone H3 methylation at lysine 4 and 9 in spermatogonia-like GC-1 cell. In vivo experiments were used to determine the extent to which folate deficiency, from early embryonic development to adulthood, impacts histone methylation and male reproductive health in a mouse model. C57BL/6 females were fed either a folate-sufficient diet or a folate-deficient diet two weeks prior to breeding and through pregnancy and lactation. Male offspring received the same diet as their mother until sacrifice. Testes and epididymides were collected at postnatal day 6 to 18, and at 6 and 13-14 weeks of age. At 8 weeks of age, male pups were assessed in fertility trials. Folate deficiency severely compromised male reproductive health. Folate deficient males had reduced epididymis weight and defects in spermatogenesis. Abnormalities included the presence of multinucleated cells, sloughing of germ cells, and a slight increase in germ cell apoptosis. Alterations in key fertility parameters included an increase in sperm morphological defects and consequently decreased pregnancy rate and litter size. Remarkably, gene activating histone H3 tri-methylation at lysine 4 was significantly reduced i / Le folate joue un rôle déterminant au niveau de la santé reproductrice de l'homme. Au cours de la spermatogenèse, il y a d'importantes modifications à l'épigénome liées à la transcription de gènes et à la réorganisation de la chromatine, incluant une régulation essentielle de la méthylation de l'histone H3. Des expériences in vitro furent effectuées afin de déterminer si une réduction de la concentration de folate dans le milieu de culture pourrait altérer la methylation globale de l'histone H3 aux lysines 4 et 9 de cellules cultivées spermatogonia-like GC-1. La réduction de folate n'a pas affecté la méthylation globale de l'histone H3 aux lysines 4 et 9 de cellules spermatogonia-like GC-1. Des expériences in vivo, chez un modèle murin, furent réalisées afin de déterminer les répercussions d'une déficience en folate, du développement embryonnaire précoce jusqu'à l'âge adulte, sur la méthylation de l'histone et la santé reproductrice de l'homme. La santé reproductrice masculine fut sévèrement compromise par une déficience en folate. Les males déficients en folate démontrèrent une réduction du poids des épididymes et une augmentation des anomalies spermatogéniques incluant des cellules multinuclées, la desquamation de cellules germinales et une légère augmentation de cellules germinales apoptotiques. Les principaux paramètres de fertilité ont démontré une diminution du nombre de spermatozoïde morphologiquement normal et par conséquent une réduction du taux de grossesse et de la taille des portées. Remarquablement, la tri-méthylation de l'histone H3 à la lysine 4, associée à l'activation de l'expression des gènes, a été f