L’inflammation est un processus normal de défense du corps humain contre les pathogènes. Bien que la réponse immunitaire soit normalement favorable au corps humain, elle peut être aussi très néfaste. En fait, une réponse inflammatoire excessive non contrôlée (ex : inflammation chronique) contribue à la persistance de pathologies chroniques, telles que l’asthme, l’athérosclérose et l’arthrite rhumatoïde. Une enzyme qui joue un rôle important dans ces maladies inflammatoires est la 5 lipoxygénase (5-LO). La 5-LO est responsable de la biosynthèse de puissant médiateurs lipidiques nommés leucotriènes. Le rôle biologique des leucotriènes implique la chimiotaxie, la brochoconstriction ainsi que l’augmentation de la perméabilité vasculaire. Cette thèse cette thèse a pour but de mieux comprendre certains aspects de la régulation physiologique et pharmacologique de la 5-lipoxygénase, soit par l’entremise de molécules endogènes ou de nouveaux composés pharmacologiques. Un aspect intéressant du génome humain est le phénomène de l’épissage alternatif. Il est très impressionnant de constater qu’environ 70-80% de tous les gènes humains peuvent subir de l’épissage alternatif. Nous avons donc évalué si le gène ALOX5, qui code pour la protéine 5-LO, est susceptible à l’épissage alternatif. Nous avons identifié et caractérisé la présence de nouvelles isoformes protéiques de la 5-LO chez les neutrophiles humains ainsi que chez les lignées cellulaires leucocytaires Raji (lymphocytes B), THP-1 (cellules monocytaires), Reh (lymphocytes non B et non T) et TA (lymphocytes B). Dans la seconde partie de mes études, nous avons évalué les propriétés anti-inflammatoires d’un composé actif provenant de la propolis de ruches d’abeille, soit l’ester d’acide caféique phénéthyle (CAPE). Nous avons aussi synthétisé de nouveaux analogues de CAPE dont certains ont démontré une activité anti-inflammatoire. Certains de ces composés, tels que le CAPE et son analogue amide, ont démontré une capacité inhibitrice de la 5-LO équipotente ou supérieur au seul inhibiteur actuellement utilisé en clinique, soit le zileuton. Il est important de continuer la recherche de nouveaux inhibiteurs de la 5-LO, car le zileuton, bien qu’il soit très efficace dans le traitement de l’asthme, peut causer une certaine toxicité au niveau du foie. / Inflammation is a natural process of the human body’s defence against pathogens. Although the immune response is primarily favourable to the human body, it can also be very harmful. In fact, an uncontrolled and excessive inflammatory response (e.g. chronic inflammation) can result in chronic pathologies such as asthma, atherosclerosis and rheumatoid arthritis. One enzyme that plays an important role in certain chronic inflammatory pathologies is the 5-lipoxygenase (5-LO), which is responsible for the biosynthesis of powerful lipid mediators called leukotrienes. The biological role of leukotrienes includes chemotaxis, bronchoconstriction and vascular permeability. The present thesis focuses at better understanding the physiological and pharmacological regulation of 5-LO, either with natural endogenous molecules or with novel anti-inflammatory drugs. One particularly intriguing aspect of the human genome is the alternative splicing phenomenon. Indeed, it is estimated that between 70-80% of all human genes undergo alternative splicing. Therefore, we investigated if the ALOX5 gene, which codes for the 5 LO protein, underwent alternative splicing. We identified novel isoforms of the 5-LO protein in leukocyte Raji (B cells), THP-1 (monocytes), Reh (non B non T) and TA (B cells). In the second part of my studies, we investigated the anti-inflammatory and antioxidant properties of an active component from propolis of honeybee hives, known as caffeic acid phenethyl ester (CAPE). We also synthesized analogues of CAPE, some of which possess anti-inflammatory properties. Some of these compounds such as CAPE and its amid analogue, are novel 5-LO inhibitors that are either equipotent or more potent than the only clinically approved and commercially available 5-LO inhibitor zileuton. Since some adverse effects result from the clinical use of zileuton in some patient (liver toxicity), it is clear that there is room for improvement in regards to current 5-LO inhibitors.

L'inflammation est un processus important dans lequel le systeme immunitaire reagit a un irritant. Plus precisement, l'inflammation aide a defendre le corps humain contre les agents pathogenes. Cependant, une inflammation chronique et incontrolee peut entrainer des pathologies telles que l'atherosclerose, l'asthme et le cancer. L'enzyme 5-lipoxygenase (5-LO), codee par le gene ALOX5, est principalement exprimee par les leucocytes et joue un role central dans la reaction immunitaire. C'est la premiere enzyme engagee pour la biosynthese de leucotrienes (LT) a partir de l’acide arachidonique. L'activite biologique des LT est diverse, mais principalement le LTB4 induit une chimiotaxie des phagocytes et la liberation d'effecteurs antimicrobiens, alors que les cysteinyl leucotrienes (LTC4, LTD4 et LTE4) induisent la bronchoconstriction et la permeabilite vasculaire. Cette these porte sur 1) les effets biologiques des metabolites du LTB4 sur les fonctions des neutrophiles et sur 2) les mecanismes par lesquels l’expression de la 5-lipoxygenase est regulee dans les monocytes dans le contexte de la defense de l’hote et de l’atherosclerose. Specifiquement, le LTB4 est rapidement degrade en 20-OH- et 20-COOH-LTB4 par les neutrophiles humains. Bien que ces metabolites se lient au recepteur BLT1 avec une haute affinite, ils sont generalement consideres comme inactifs car compare au LTB4, ils activent considerablement moins les leucocytes. Par consequent, le premier objectif de cette these etait d'evaluer les effets biologiques du 20-OH- et du 20-COOH-LTB4 sur les fonctions des neutrophiles humains telles que la migration, la biosynthese des leucotrienes et la production d'effecteurs antimicrobiens. Ensuite, des etudes anterieures ont montre que la differenciation des cellules myeloides avec la 1,25-dihydroxyvitamine D3 et le TGF-β est associee a une forte augmentation de l'expression de la 5-LO. Etant donne que les lipopolysaccharides (LPS) induisaient egalement la maturation cellulaire entrainant une expression accrue du CD14, nous avons emis l'hypothese que le LPS pourrait moduler l'expression de la 5-LO dans des lignees monocytaires. En consequence, notre deuxieme objectif etait d'etudier l'impact du LPS sur l'expression de la 5-LO et la biosynthese des LT. Fait important, cette etude a ete la premiere a rapporter une induction de l’activite transcriptionnelle du promoteur ALOX5 d’une maniere agoniste-dependante. Enfin, une interaction entre l'apport alimentaire en acides gras polyinsatures (PUFA) et des mutations naturelles du promoteur ALOX5 a ete associee a un risque accru de maladies cardiovasculaires. Par contre, des etudes anterieures utilisant des essais rapporteurs avaient opte pour des modeles cellulaires non-humains ou 5-LO-negatifs afin d'etudier la regulation de la transcription de la 5-LO impliquant les polymorphismes du promoteur. Par consequent, en utilisant notre modele d’essais rapporteurs precedemment valide dans des cellules monocytaires humaines, le troisieme objectif de ma these etait de comparer l'activite transcriptionnelle des variants du promoteur ALOX5 distincts en presence ou en l'absence d'une supplementation en PUFA dans les cellules Mono Mac 6. En conclusion, nous avons cherche a mieux comprendre les mecanismes impliques dans la regulation transcriptionnelle de l'expression de la 5-LO et dans la reponse des neutrophiles aux metabolites du LTB4. Nos donnees contribuent a la comprehension du role crucial de la 5-LO et de ses produits sur la defense de l'hote et les maladies. / Inflammation is an important process where the immune system responds to an irritant. Specifically, inflammation helps defend the human body against pathogens. Chronic and uncontrolled inflammation, however, can lead to pathologies such as atherosclerosis, asthma, and cancer. The 5-lipoxygenase enzyme (5-LO), which is encoded by the ALOX5 gene, is mostly expressed by leukocytes and plays a central role in the immune reaction. It is the first committed enzyme for the biosynthesis of leukotrienes from arachidonic acid. The biological activity of leukotrienes is diverse, but mainly LTB4 induces phagocyte chemotaxis and the release of anti-microbial effectors, whereas the cysteinyl leukotrienes (LTC4, LTD4 and LTE4) increase bronchoconstriction and vascular permeability. This thesis focuses 1) on the biological effects of LTB4 metabolites on neutrophil functions and 2) on the mechanisms by which 5-lipoxygenase expression is regulated in monocytes in the context of host defense and disease. Specifically, LTB4 is rapidly degraded into 20-OH- and 20-COOH-LTB4 by human neutrophils. Although these metabolites bind to the BLT1 receptor with high affinity, they are generally considered inactive because they are considerably less capable of activating leukocytes in comparison to LTB4. Therefore, the first objective of this thesis was to evaluate the biological effects of the LTB4 metabolites, 20-OH- and 20- COOH-LTB4, on human neutrophil functions like migration, leukotriene biosynthesis, and production of antimicrobial effectors. Furthermore, previous studies found that the differentiation of myeloid cells with 1,25-dihydroxyvitamin D3 and TGF-β is associated with a strong increase in 5-LO expression. Since the endotoxin lipopolysaccharide (LPS) also induced cell maturation resulting increased CD14 expression, we hypothesized that LPS may modulate 5-LO expression in monocytic cell lines. In consequence, our second objective was to investigate the impact of LPS on 5-LO expression and LT biosynthesis. Importantly, this study was the first to report an agonist-dependent induction of ALOX5 promoter transactivation. Lastly, an association between dietary intake of polyunsaturated fatty acids (PUFA) and naturally occurring mutations in the ALOX5 promoter has been linked to an increased risk of cardiovascular diseases. Unfortunately, prior studies using reporter gene assays opted for both non-humans or 5-LO-negative cell models to study the transcriptional regulation of 5-LO expression in relations to the promoter polymorphisms. Therefore, by using our previously validated gene reporter model in human monocytic cells, the third objective of my thesis was to compare the reporter construct activity of distinct ALOX5 promoter variants in the presence or absence of PUFA supplementation in Mono Mac 6 cells. In conclusion, we sought to better understand the mechanisms involved in the transcriptional regulation of 5-LO expression and in the neutrophil response to LTB4 metabolites. Consequently, our data increases the comprehension of the crucial role of 5-LO and its products on host defense and diseases.

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

Les lipoxygénases (LOX, EC 1.13.11.12) sont des dioxygénases à fer non héminique très répandues. Chez les végétaux, ces enzymes sont à l’origine d’une voie métabolique impliquée dans de nombreux processus physiologiques, mais aussi dans la réponse à un stress environnemental. La LOX initie la voie en catalysant l’incorporation régiospécifique et stéréospécifique de dioxygène sur le système pentadiénique d’un acide gras libre polyinsaturé (préférentiellement l’acide linoléique ou l’acide linolénique) pour générer un hydroperoxyde d’acide gras.Une lipoxygénase d’olive appelée LOX1, clonée au laboratoire, a été exprimée chez E. coli et purifiée. Elle produit à partir d’acide linoléique des hydroperoxydes de configuration 9S et 13R dans des proportions 2:1. Elle est la seule lipoxygénase végétale décrite à ce jour produisant des hydroperoxydes de configuration R. Les modèles proposés pour expliquer le contrôle de la spécificité réactionnelle des LOX ne s’appliquent pas à la LOX1 d’olive. Afin de mieux comprendre son mécanisme de fonctionnement, un modèle tridimensionnel de la LOX1 d’olive a été construit. La modification par mutagénèse dirigée de deux résidus particuliers, la phénylalanine 277 et la tyrosine 280, a permis d’identifier l’entrée du site actif de la LOX1 d’olive. D’autres résidus particuliers ont été modifiés par mutagénèse dirigée afin d’étudier leur rôle dans le mécanisme catalytique et le contrôle de la spécificité réactionnelle de la LOX1 d’olive. L’analyse globale des résultats obtenus a permis de proposer une première hypothèse quant au fonctionnement de cette enzyme : le substrat pénètrerait dans le site actif de la LOX1 d’olive par son extrémité carboxylate, et serait stabilisé dans le site actif par plusieurs résidus hydrophobes. Un canal pourrait cibler l’oxygène dans le site actif par l’intermédiaire du résidu L579 sur le système pentadiénique du substrat, contrôlant de cette manière la spécificité réactionnelle de la LOX1 d’olive.Par ailleurs, des oxylipines retrouvées chez Arabidopsis, appelées arabidopsides, pourraient être formées par action directe d’une 13-LOX sur des acides gras estérifiés des galactolipides. L’action de la 13-LOX1 de soja, la 9/13-LOX1 d’olive et la 9-LOX de pomme de terre a été testée avec des galactolipides. Une faible activité a été mesurée avec la 13-LOX1 de soja et la 9/13-LOX1 d’olive. Une activité plus importante a été mesurée avec la 9-LOX de pomme de terre. Ces résultats suggèrent que l’action des LOX est possible sur des acides gras estérifiés des galactolipides. / Lipoxygenases (LOXs, EC 1.13.11.12) are widespread dioxygenases containing a non heminic iron atom. In plants, LOXs are at the beginning of a metabolic pathway involved in several physiological processes and in the response to environmental stress. A LOX initiates the pathway, catalyzing a regiospecific and stereospecific insertion of oxygen on the pentadiene system of a free polyunsaturated fatty acid (linoleic or linolenic acid) to form fatty acid hydroperoxides.An olive lipoxygenase called olive LOX1, cloned at laboratory, has been expressed in E. coli strain and purified. Olive LOX1 produces 9S-hydroperoxides of and 13R-hydroperoxides from linoleic acid, in a ratio of 2:1, being the only plant LOX to produce R-hydroperoxides described to date. From the currently known models explaining the control of reactional specificity, none can be applied to olive LOX1. A three-dimensional model has been built by homology modeling to understand the catalytic mechanism of olive LOX1. Site-directed mutagenesis experiments have been used to modify two residues of particular interest, the phenylalanine 277 and the tyrosine 280, allowing us to point the active site entrance near these two residues. Other residues of interest have been modified to study their role in the catalytic mechanism and the reactional specificity of olive LOX1. The results have led us to propose a first hypothesis for the reactional mechanism of this enzyme: the substrate could enter into the active site with its carboxylate-end first, and could be stabilized in the active site by hydrophobic side chains of several residues. A channel could bring oxygen into the active site at a position near the side chain of the leucine 579 residue, this one targeting oxygen onto the pentadiene system of the substrate, controlling by this way the reactional specificity of olive LOX1.LOX are involved in oxylipins synthesis. Arabidopsides are a class of oxylipins found in Arabidopsis that could be produced by action of a 13-LOX on galactolipids, which carry esterified fatty acids. Activity of soybean 13-LOX, olive 9/13-LOX1 and potato 9-LOX has been investigated with galactolipids. A low activity was measured when soybean and olive LOXs were used. Activity was far more important when potato LOX was used. These results suggest that LOX can act on esterified fatty acids, especially galactolipids.

Deux systèmes enzymatiques clés dans l'inflammation se sont révélés être impliqués dans de nombreux cancers (côlon, pancréas, sein, poumon) et notamment dans le cancer <br />de la prostate (CaP). La 5-lipoxygénase (5-LO) contrôle la formation des leucotriènes, médiateurs de l'inflammation de l'allergie. La cyclooxygénase existe sous deux isoformes : COX1 et COX2. COX1 est exprimée de manière constitutive et COX2 est exprimée de manière inductible. <br />La voie des cyclooxygénases contrôle la formation des prostaglandines, médiateurs de la réponse inflammatoire. En regard des similitudes de leurs surexpressions dans le cancer humain, <br />il est possible d'envisager un nouveau traitement du cancer ciblé sur la dérégulation <br />du métabolisme de l'acide arachidonique. L'objet de cette étude est de participer à la recherche sur le cancer de la prostate par la conception puis la synthèse en parallèle de <br />N-benzoyltétrahydro-γ-carbolines, inhibiteurs potentiels mixtes 5-LO / COXs. Dans ce but, <br />une stratégie de synthèse de type convergente fut développée à partir de chlorhydrates <br />de phénylhydrazine substitués en position para et de dérivés de pipéridin-4-one qui se cyclisent <br />en tétrahydro-γ-carbolines par catalyse acide (méthode de Fischer). Parallèlement à cette voie de synthèse, un composé inhibiteur de la 5-LO, le méthoxytétrahydropyranne (MTHP) du ZD-2138, est alkylé par une chaîne polyméthylénique à trois carbones. La condensation de la tétrahydro-γ-carboline et du MTHP alkylé en milieu basique fournit un composé dont l'azote indolique libre est ensuite benzoylé ou benzylé. Les activités 5-LO et COX1/COX2 ont été obtenues ex vivo <br />sur sang total humain. Les tests concernant l'inhibition de la prolifération cellulaire sont effectués sur différentes lignées cellulaires (de type L-1210, MCF7 et PC-3) afin de mettre en évidence <br />le pouvoir cytotoxique des composés.

Les lipoxygénases (LOXs, EC 1.13.11.12) sont des dioxygénases qui catalysent l'hydroperoxidation des acides gras polyinsaturés. Bien que de nombreuse isoformes de LOXs aient été caractérisé chez de nombreux végétaux, leur rôle physiologique reste inconnu. Dans le but d'éclaircir le rôle des LOXs dans l'olive et leur contribution dans l'élaboration de l'arôme, nous avons cloné et caractérisé un ADNc codant pour une isoforme de LOX d'olive exprimé dans les derniers stades de maturation du fruit. Cet ADNc présente un cadre de lecture ouvert qui code pour une protéine de 864 acides aminés. Cette LOX d'olive fait partie des LOXs de type-1 et présente un fort pourcentage d'identité avec la LOX de noisette (77,3%) et la LOX de tabac (76,3%). L'enzyme recombinante présente une double spécificité, elle produit des 9- et des 13-hydroperoxydes dans un rapport 2:1. Bien que l'activité LOX soit détectée à tous les stades de développement des olives, la 9/13-LOX est uniquement exprimé dans les stades noirs. Nos résultats suggèrent qu'il existe au moins deux gènes lox exprimés dans les olives noires, et que la 9/13-LOX est associé aux phénomènes de maturation et de sénescence. Cependant, en considérant sa double spécificité de substrat et son profil d'expression, nous ne pouvons pas exclure que cette enzyme puisse jouer un rôle dans l'élaboration de l'arôme. Nous avons modifié l'accessibilité au site actif de la LOX d'olive en mutant les résidus Phe277 et Tyr280 situés à l'entrée du site actif par des résidus à chaîne latérale courte (Ala et Ile). Nous avons exprimé les mutants F277A, Y280I et F277A/Y280I chez E. coli et nous les avons partiellement purifié. Les mutants F277A et F277A/Y280I présentent un taux de conversion de l'acide linoléique 4 fois supérieur à celui de la LOX d'olive non mutée et ont des paramètres cinétiques similaires à la LOX1 de soja.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / L'ostéoporose est une maladie générale du squelette caractérisée par une faible densité osseuse, elle-même influencée par une forte composante génétique. Des études de liaison et de génomique fonctionnelle ont révélé que Aloxl5 influençait négativement la densité osseuse chez des modèles murins. La présente étude visait donc à étudier l'association entre l'homologue humain de Aloxl5 et la densité osseuse chez des femmes canadiennes-françaises. Pour ce faire, des SNPs localisés dans le promoteur du gène susceptibles d'être fonctionnels et des tagSNPs ont été génotypes par PCR-ASO et testés pour leur association avec quatre mesures osseuses chez des femmes préménopausées. Des analyses de marqueurs individuels et en haplotypes ont été réalisées par analyse de covariance en contrôlant pour plusieurs variables non-génétiques. Dans les deux cas, des marqueurs individuels ou des combinaisons multi-marqueurs ont montré des associations significatives ce qui laisse suggérer que ALOX15 puisse influencer la densité osseuse chez les femmes préménopausées.

Les dérivés réactifs de l'oxygène (ROS) sont considérés comme des messagers intracellulaires et sont produits principalement par les NADPH oxydases (Nox) dont Nox4 est l'un des représentants. Le dysfonctionnement de Nox4 est relié à de nombreuses pathologies (cancer, athérosclérose, hypertension pulmonaire ou arthrose). La régulation de l'activité NADPH oxydase de Nox4 est encore peu connue. L'objectif de ce travail est d'étudier l'activité NADPH oxydase et diaphorase (initiation du transfert d'électron) de Nox4.<br />Le clonage du gène de Nox4 a mis en évidence deux isoformes protéiques (Nox4A, forme entière et Nox4B, forme délétée d'un domaine de fixation du NADPH). La mise en place de deux modèles d'étude cellulaire (cellules HEK293E) et acellulaire (protéines recombinantes Nox4 tronquées) a permis d'obtenir les résultats suivants:<br />1) L'activité NADPH oxydase de Nox4A surexprimée dans les cellules HEK293E est constitutive et la partie C terminale cytosolique en milieu acellulaire possède une activité diaphorase. Par contre, Nox4B est inactive. <br />2) L'activité NADPH oxydase de Nox4 est inhibée par une série de composés quinones faiblement substitués (benzoquinone, hydroquinone, tMetBQ) et stimulée par d'autres quinones (tBuBQ, tBuBHQ, duroquinone, AA-861). L'implication du calcium et de la 5-lipoxygénase dans le mécanisme d'action des composés AA-861 et tBuBHQ a été écartée. Nos données convergent vers l'hypothèse d'une action directe des quinones sur la partie N terminale membranaire de Nox4.<br />Nous avons donc démontré que l'activité NADPH oxydase de Nox4 n'est pas seulement constitutive mais modulable par différentes quinones. Le mécanisme moléculaire précis reste à définir.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’arthrose (OA) est une maladie dégénérative et multifactorielle caractérisée par une destruction de cartilage, une formation d’ostéophytes et une inflammation au niveau de la membrane synoviale. Le 4-hydroxynonénal (HNE), un produit final de la peroxydation lipidique, a été identifié récemment comme un facteur catabolique et un médiateur inflammatoire dans le cartilage arthrosique humain. Notre projet vise à étudier l’effet du HNE sur la régulation de la prostaglandine E2 synthase-1 microsomale (mPGES-1) et de la protéine activante 5-lipoxygénase (FLAP)/5-lipoxygénase (5-LOX) dans les chondrocytes arthrosiques humains. Lorsque les cellules sont traitées une seule fois avec 10 µM HNE, les résultats de Western blot et de PCR en temps réel montrent que l’expression de la cyclooxygénase-2 (COX-2) et de la mPGES-1 augmente de manière significative et atteint respectivement le maximum après 8 et 16 heures d’incubation puis diminue graduellement. Cependant, lorsque les cellules sont traitées plusieurs fois avec 10 µM HNE à 2 heures d’intervalle, l’expression de la COX-2 et de la mPGES-1 augmente en fonction du temps sans subir une baisse après 24 heures d’incubation. Le HNE induit l’activité du promoteur de la mPGES-1 via l’activation du facteur de transcription Egr-1. L’investigation de la 2ème voie du métabolisme de l’acide arachidonique, à savoir 5-LOX/FLAP, montre que le HNE induit l’expression de FLAP après 24 heures de stimulation et celle de 5-LOX seulement après 48 heures. Ceci semble survenir à l’étape de transcription au cours de laquelle HNE induit l’expression de l’ARNm et l’activité du promoteur du gène 5-LOX. Nous avons démontré aussi que le niveau de leukotriène B4 (LTB4) augmente et suit le même profil que celui de la 5-LOX. L’étude des mécanismes moléculaires susceptibles d’être impliqués dans la régulation de la 5-LOX/FLAP par le HNE montre que ce dernier stimule leur expression via l’action de prostaglandine E2 (PGE2) et du facteur de croissance transformant-beta 1 (TGF-β1). En conclusion, notre étude démontre que le HNE induit à court-terme d’incubation la voie de COX-2/mPGES-1 puis par la suite stimule celle de FLAP/5-LOX à long-terme d’incubation dans les chondrocytes arthrosiques humains. Ces résultats suggèrent que la mPGES-1 et 5-LOX/FLAP sont des potentielles cibles thérapeutiques intéressantes pour contrôler la production de PGE2 et LTB4 dans OA. / 4-hydroxynonenal (HNE), a lipid peroxidation end-product, is produced abundantly in osteoarthritic (OA) articular tissues. Recently, we reported that HNE-induced cyclooxygenase-2 (COX-2) decreased gradually in human OA chondrocytes after 8 h of incubation. This study aimed to investigate whether COX-2 down-regulation is attributed to HNE depletion and is responsible for the switch from COX-2 to 5-lipoxygenase-activating protein (FLAP)/5-lipoxygenase (5-LOX). Treatment of chondrocytes with 10 µM HNE induced prostaglandin E2 (PGE2) release as well as COX-2 and microsomal prostaglandin E2 synthase-1 (mPGES-1) expression at the protein and mRNA levels, with a plateau reached at 8-16 h of incubation, followed by a subsequent decline. However, 8 repeated treatments with 10 µM HNE prevented the reduction of COX-2 and mPGES-1 expression. We demonstrated that HNE induced mPGES-1 promoter activity mainly through transcription factor Egr-1 activation. On the other hand, when COX-2 expression decreased, leukotriene B4 (LTB4) level rose after a long period of stimulation (48 and 72 h). At the mRNA level, HNE induced FLAP and 5-LOX expression after 24 and 48 h of stimulation, respectively. The addition of a nonspecific COX-2 inhibitor (naproxen) to cultured chondrocytes revealed that FLAP and 5-LOX regulation by HNE required PGE2 production. Furthermore, our data showed that 10 µM HNE significantly induced transforming growth factor-beta 1 (TGF-β1) production. The addition of anti-TGF-β antibody to culture medium reduced HNE-induced 5-LOX/FLAP expression by 40%, indicating the involvement of a TGF-β1-dependent mechanism. Our data demonstrate that the shunt to the FLAP/5-LOX pathway in HNE-induced human OA chondrocytes is attributed to COX-2 inhibition, probably due to HNE depletion. PGE2 and TGF-β1 are suggested to be involved in this regulation. Further experiments are in progress to determine other molecular mechanisms underlying this switch in OA chondrocytes.