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

Le métabolisme de la cellule cancéreuse s’adapte aux besoins en macromolécules de cette cellule en prolifération et en réponse aux signaux du microenvironnement tumoral. Ainsi, la biosynthèse des acides gras monoinsaturés (AGMI), est augmentée dans les cellules cancéreuses coliques et associée à une augmentation de l’activité de la stéaroyl-CoA désaturase (SCD), enzyme limitante de cette synthèse. Les acides gras polyinsaturés (AGPI) comme les isomères conjugués de l’acide linoléique (CLA), c9,t11 CLA et t10,c12 CLA possèdent à la fois un effet inhibiteur sur l’activité SCD et un effet anti-tumoral dont les mécanismes moléculaires restent à préciser. Dans ce contexte, les objectifs de ce travail furent d’évaluer le rôle de SCD-1 dans la survie de la cellule cancéreuse colique (CCC) et les mécanismes de régulation sous-jacents mais également d’apporter des éléments nouveaux sur les régulations à l’origine de l’effet anti-prolifératif des CLA. Nous avons tout d’abord montré que l’extinction de l’expression de SCD-1 conduit à l’apoptose des CCC dépendante de CHOP. En revanche l’extinction de SCD 1 n’affecte en rien les cellules non cancéreuses. Par ailleurs, nous avons étudié les effets sur la viabilité des CCC de deux isomères de l’acide linoléique le c9,t11-CLA et le t10,c12-CLA in vitro. Nos résultats montrent que seul le t10,c12-CLA induit une mort cellulaire par apoptose des CCC sans affecter la survie de cellules coliques non transformées. Il apparait aussi être le seul isomère à réduire la biosynthèse des AGMI dans les CCC. La mort induite par le t10,c12 CLA dans les CCC est dépendante de l’activation d’un stress du RE via la production d’espèces réactives de l’oxygène.Nos travaux apportent des éléments nouveaux dans la compréhension du rôle de SCD 1 dans la survie des cellules cancéreuses coliques et les mécanismes d’action du t10,c12 CLA. Notre étude soutient l’hypothèse de faire de la biosynthèse des AGMI une cible thérapeutique possible dans le traitement des cancers colorectaux / Cancer cells adapt their metabolism in response to signals from the microenvironment and proliferation. Thus, MonoUnsaturated Fatty Acid (MUFA) synthesis is increased in colon cancer cells, and associated with increased Stearoyl-CoA Desaturase (SCD) activity, the rate limiting enzyme of MUFA biosynthesis. Polyunsaturated Fatty Acid (PUFA), as isomers of conjugated linoleic acid (CLA), exert inhibitor activity on SCD-1 and have anti-cancer properties, but their mechanisms are not yet clear. In this context, the aim of this work was first to evaluate the role of SCD-1 in the proliferation of colon cancer cells (CCC) and to define the underlying mechanisms. In a second time, we provide new information about regulation of the anti-proliferative effect of CLA. In a first time we showed that extinction of SCD-1 induces CCC apoptosis through CHOP expression. In contrast, the extinction of SCD-1 has no effect on viability of non cancerous cells. In addition, we studied effects of two isomers of CLA, c9,t11-CLA and t10,c12 CLA, on CCC viability in vitro. We showed that only t10,c12 CLA induces apoptotic CCC death without affecting survival of untransformed colon cells. t10,c12 CLA seems to be also the only to repress MUFA synthesis. It is also shown that cell death induced by t10,c12 CLA is ER stress dependent through reactive oxygen species generation. This work provides new information about SCD 1 role in colon cancer cells survival and mechanism of t10,c12 CLA. This study supports the hypothesis to consider MUFA biosynthesis as a potential therapeutic target in colorectal cancer treatment.

The gastrointestinal tract (GIT) regulates nutrient uptake, secretes hormones and has a crucial gut flora and enteric nervous system. Of relevance for these functions are the G protein-coupled receptors (GPCRs) and the solute carriers (SLCs). The Adhesion GPCR subfamily is known to mediate neural development and immune system functioning, whereas SLCs transport e.g. amino acids, fatty acids (FAs) and drugs over membranes. We aimed to comprehensively characterize Adhesion GPCR and SLC gene expression along the rat GIT. Using qPCR we measured expression of 78 SLCs as well as all 30 Adhesion GPCRs in a twelve-segment GIT model. 21 of the Adhesion GPCRs had a widespread (≥5 segments) or ubiquitous (≥11 segments) expression. Restricted expression patterns were characteristic for most group VII members. Of the SLCs, we found the majority (56 %) of these transcripts to be expressed in all GIT segments. SLCs were predominantly found in the absorption-responsible gut regions. Both Adhesion GPCRs and SLCs were widely expressed in the rat GIT, suggesting important roles. The distribution of Adhesion GPCRs defines them as a potential pharmacological target. FAs constitute an important energy source and have been implicated in the worldwide obesity increase. FAs and their ratios – indices for activities of e.g. the desaturase enzymes SCD-1 (SCD-16, 16:1n-7/16:0), D6D (18:3n-6/18:2n-6) and D5D (20:4n-6/20:3n-6) – have been associated with e.g. overall mortality and BMI. We examined whether differences in FAs and their indices in five lipid fractions contributed to obesity susceptibility in rats fed a high fat diet (HFD), and the associations of desaturase indices between lipid fractions in animals on different diets. We found that on a HFD, obesity-prone (OP) rats had a higher SCD-16 index and a lower linoleic acid (LA) proportions in subcutaneous adipose tissue (SAT) than obesity-resistant rats. Desaturase indices were significantly correlated between many of the lipid fractions. The higher SCD-16 may indicate higher SCD-1 activity in SAT in OP rats, and combined with lower LA proportions may provide novel insights into HFD-induced obesity. The associations between desaturase indices show that plasma measurements can serve as proxies for some lipid fractions, but the correlations seem to be affected by diet and weight gain.

Le métabolisme de la cellule cancéreuse s'adapte aux besoins en macromolécules de cette cellule en prolifération et en réponse aux signaux du microenvironnement tumoral. Ainsi, la biosynthèse des acides gras monoinsaturés (AGMI), est augmentée dans les cellules cancéreuses coliques et associée à une augmentation de l'activité de la stéaroyl-CoA désaturase (SCD), enzyme limitante de cette synthèse. Les acides gras polyinsaturés (AGPI) comme les isomères conjugués de l'acide linoléique (CLA), c9,t11 CLA et t10,c12 CLA possèdent à la fois un effet inhibiteur sur l'activité SCD et un effet anti-tumoral dont les mécanismes moléculaires restent à préciser. Dans ce contexte, les objectifs de ce travail furent d'évaluer le rôle de SCD-1 dans la survie de la cellule cancéreuse colique (CCC) et les mécanismes de régulation sous-jacents mais également d'apporter des éléments nouveaux sur les régulations à l'origine de l'effet anti-prolifératif des CLA. Nous avons tout d'abord montré que l'extinction de l'expression de SCD-1 conduit à l'apoptose des CCC dépendante de CHOP. En revanche l'extinction de SCD 1 n'affecte en rien les cellules non cancéreuses. Par ailleurs, nous avons étudié les effets sur la viabilité des CCC de deux isomères de l'acide linoléique le c9,t11-CLA et le t10,c12-CLA in vitro. Nos résultats montrent que seul le t10,c12-CLA induit une mort cellulaire par apoptose des CCC sans affecter la survie de cellules coliques non transformées. Il apparait aussi être le seul isomère à réduire la biosynthèse des AGMI dans les CCC. La mort induite par le t10,c12 CLA dans les CCC est dépendante de l'activation d'un stress du RE via la production d'espèces réactives de l'oxygène.Nos travaux apportent des éléments nouveaux dans la compréhension du rôle de SCD 1 dans la survie des cellules cancéreuses coliques et les mécanismes d'action du t10,c12 CLA. Notre étude soutient l'hypothèse de faire de la biosynthèse des AGMI une cible thérapeutique possible dans le traitement des cancers colorectaux

Dietary fat quality influences the risk of type 2 diabetes and cardiovascular disease. A low-grade inflammation is suggested to contribute to the disease development, often accompanied by obesity. Whereas n-3 polyunsaturated fatty acids (PUFA) have been considered anti-inflammatory, n-6 PUFA have been proposed to act pro-inflammatory. Saturated fatty acids (SFA) act pro-inflammatory in vitro. This thesis aimed to investigate effects of different fatty acids on low-grade inflammation in observational and interventional studies. In Paper I and II, fatty acid composition in serum cholesterol esters was used as objective marker of dietary fat quality and related to serum C-reactive protein (CRP) and other circulating inflammatory markers in two population-based cohorts, conducted in middle-aged men and elderly men and women, respectively. In Paper III and IV, the impact of diets differing in fat quality on inflammation and oxidative stress was investigated in randomised controlled studies, in subjects with metabolic syndrome and abdominal obesity. In Paper I and II, a low proportion of linoleic acid (18:2 n-6) in serum was associated with higher CRP concentrations, indicating that a low intake of vegetable fats may be related to low-grade inflammation. High CRP concentrations were also associated with high proportions of palmitoleic (16:1) and oleic (18:1) acids and high stearoyl coenzymeA desaturase index, possibly reflecting altered fat metabolism and/or high SFA intake in this population. When comparing two high-fat diets rich in either saturated or monounsaturated fat, and two low-fat diets with or without long-chain n-3 PUFA supplementation during 12 weeks (Paper III), no differences in inflammation or oxidative stress markers were observed. Moreover, a 10-week intervention (Paper IV) with high linoleic acid intake showed no adverse effects on inflammation or oxidative stress. Instead, interleukin-1 receptor antagonist and tumor necrosis factor receptor-2 decreased after linoleic acid intake compared with a diet high in SFA. The results in this thesis indicate that dietary n-6 PUFA found in vegetable fats is associated with lower inflammation marker levels, and to some extent reduces systemic inflammation when compared with SFA. Supplementation of n-3 PUFA did not exert any systemic anti-inflammatory effects, maybe due to a relatively low dose.