Cette thèse a eu pour but d’étudier l’augmentation de la sensibilité des cellules tumorales mammaires aux agents anticancéreux par les acides gras polyinsaturés oméga 3 (AGPI n-3). Nous avons montré que cet effet est lié à une augmentation du captage cellulaire et à une modification de la distribution et de la métabolisation intracellulaire de la mitoxantrone. La modification de la métabolisation intracellulaire de l’agent anticancéreux par les AGPI n-3 impliquant la voie du stress oxydant, l’étude de cette voie a montré que l’effet sensibilisant des AGPI n-3 aux anthracyclines était associé à une augmentation de la peroxydation lipidique, conséquence de la diminution de la glutathion peroxydase, enzyme antioxydante importante. Les AGPI n-3 peuvent également augmenter la sensibilité de tumeurs mammaires de rats aux taxanes. La modification de la répartition des compartiments vasculaires (micro-, et macro-vascularisation) par les AGPI n-3 semble être impliquée dans cet effet. Les AGPI n-3 augmentent donc l’efficacité des agents anticancéreux et cet effet implique la voie du stress oxydant et la vascularisation tumorale. / The aim of this thesis was to investigate the mechanisms of mammary tumor sensitization to anticancer drugs by omega 3 polyunsaturated fatty acid (n-3 PUFA). We showed that the increase in tumor cell sensitivity to mitoxantrone was associated with an enhancement in mitoxantrone uptake and a modification of the mitoxantrone distribution and metabolization within the cells. As we found that these last results involved oxidative stress, we examined the relation between chemosensitization by n-3 PUFA and tumor cells oxidative status. We found that n-3 PUFA decreased the activity of an anti-oxidant enzyme, the glutathione peroxidase, leading to an enhancement in lipid peroxidation. Finally, we showed in vivo that alterations of the vascular compartment organization (micro-, medium- and macro-vascularization) may occur for the effect of n-3 PUFA increasing taxanes efficacy. This thesis brought a major contribution to better understand the mechanisms involved in the chemosensitization by n-3 PUFA, such as tumor oxidative stress and tumor vascularization, and pave the way for new preclinical clinical studies dealing with the enhancement of anticancer therapy by n-3 PUFA.

Au cours de cette étude, une corrélation statistiquement significative entre le niveau d'anxiété et le statut oxydatif périphérique a été mise en évidence. En effet, plus le niveau d'anxiété augmente plus le niveau intracellulaire des espèces réactives de l'oxygène (ERO) des granulocytes est élevé. Les résultats enregistrés ont montré que les granulocytes du sang des souris anxieuses sont sujets à des dommages oxydatifs qui entraînent leurs dysfonctionnements. Ces résultats mettent en évidence l'impact du stress anxiogène sur le statut oxydatif et sur l'accumulation des ERO intracellulaires qui est un facteur étiologique essentiel. En outre, nous avons trouvé que l'acide chlorogénique contenu dans des variétés de prunes dont la mirabelle permet la protection des granulocytes contre le stress oxydant et possède des propriétés anxiolytiques. Le potentiel antiradicalaire de sept variétés de prunes françaises dont la mirabelle a été comparativement évalué par le test ABTS. L'effet protecteur de ces prunes sur les granulocytes du sang contre le stress oxydant a été évalué en comparaison au pouvoir protecteur de la vitamine C. La présente étude a montré que les polyphénols sont les supports majeurs de l'activité antioxydante des prunes et souligne l'intérêt préventif de la consommation des prunes dans l'apparition de plusieurs troubles liés au stress oxydant. Le profil chimique des principaux polyphénols des prunes a été déterminé par CLHP et révèle que l'acide néochlorogénique est le polyphénol majoritaire. Notre méthode de travail à partir des prunes a permis d'étendre ce protocole à la quantification des phénols totaux, des flavonoïdes totaux et de l'activité antioxydante totale de plusieurs autres agroressources. Ainsi, l'effet protecteur du fruit du Momordica charantia L. et des feuilles du Desmodium adscendens L. contre le stress oxydant des granulocytes a été révélé, ce qui augmente la valeur thérapeutique de ces plantes / In this study, the linear and significant correlation between level of anxiety and peripheral oxidative status has been established. Indeed, the more the level of anxiety increases the more the intracellular level of reactive oxygen species of granulocytes is elevated. Our findings showed that the blood granulocytes of anxious mice may be more prone to oxidative damages altering their functions. These results highlighted the impact of anxiogen stress on the cellular oxidative status, and on the accumulation of intracellular ROS which is an essential etiologic factor. We have also found that chlorogenic acid protected granulocytes from oxidative stress, and possess anxiolytic properties. The antiradical power of seven varieties of French plums including the Mirabelle was comparatively evaluated in this study using ABTS test. Moreover, the protective effect of these plums on freshly isolated granulocytes from oxidative stress was also investigated in comparison with the vitamin C. Our results showed that polyphenols were the major contributor in the antioxidant activity exhibited by plums, and emphasize the preventive advantage of plum consummation from diseases linked to oxidative stress. The chemical profile permitted to reveal that neochlorogenic acid was the predominant polyphenolic in tested plums. The previsiouly protocol has been extended to some plants to quantify total phenolics, total flavonoids and total antioxidant activity. The protective effect of Momordica charantia L. fruit and of Desmodium adscendens L. leaves on granulocytes from oxidative stress has been highlighted, which gives to these plants an additional therapeutic value

Les perturbations environnementales peuvent induire des changements au niveau génétique, biochimique et physiologique chez les organismes exposés. Pour faire face à ces perturbations, les bivalves possèdent des défenses antioxydantes telles que la métallothionéine (MT), la superoxide dismutase (SOD), la catalase (CAT), la glutathion peroxidase sélénium dépendante (Se-GPx) et la glutathion S-transférase de classe pi (pi-GST). L'objectif de ce travail est de contribuer à la compréhension des mécanismes de détoxication chez les bivalves d'eau douce Unio tumidus et Corbicula fluminea. Les mollusques bivalves sont largement utilisés comme espèce sentinelle pour étudier la qualité de l'écosystème aquatique. Ce sont des organismes sédentaires, filtreurs, pouvant bioaccumuler une grande quantité de micropolluants environnementaux et qui peuvent être facilement transférés dans des milieux contaminés. La séquence codante de MT de Corbicula fluminea, ainsi que les séquences codantes de MT, SOD et CAT d'Unio tumidus ont été identifiées par RT-PCR en utilisant des amorces dégénérées. L'expression de ces gènes, ainsi que ceux de la Se-GPx et de la GST-pi, a ensuite été étudiée au niveau des ARNm dans différents cas d'études : (i) chez des bivalves prélevés sur une période d'un an dans le but d'identifier une éventuelle variation de l'expression en fonction de la saison, (ii) chez Corbicula fluminea exposée au cuivre et au cadmium, (iii) et chez Unio tumidus transférée au niveau de stations situées le long de la Moselle. Nous avons mis en évidence des variations du niveau d'expression des gènes dues à des paramètres saisonniers tels que la température de l'eau et le cycle de reproduction, principalement chez Unio tumidus. Nos résultats ont montré que les niveaux d'expression des ARNm de MT, SOD, CAT, Se-GPx et GST-pi peuvent être utilisés en tant que biomarqueurs précoces d'exposition au cuivre et au cadmium chez Corbicula fluminea. Des variations d'expression de tous les gènes étudiés ont également été observées chez Unio tumidus, mettant en évidence une anthropisation du milieu aquatique, non détectée par les analyses physicochimiques. Les approches biologiques apparaissent donc comme des outils indispensables à la détection de perturbations environnementales. / Environmental perturbations can induce genetic, biochemical and physiological changes in exposed organisms. To protect from oxidative stress, bivalves possess defences such as metallothionein (MT), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), selenium-dependent glutathione peroxidase (Se-GPx) and pi class glutathione S-transferase (pi-GST). The aim of this study is to contribute to the understanding of the detoxification mechanisms in the freshwater bivalves Unio tumidus and Corbicula fluminea. Bivalve molluscs are appropriate sentinel species to study the quality of the aquatic environment. They are sedentary, filter-feeding species, bioaccumulating high amounts of environmental micropollutants and can easily be transferred to contaminated areas. The MT coding sequence of Corbicula fluminea and the MT, SOD and CAT coding sequences of Unio tumidus were identified by RT-PCR using degenerated primers. Then, the mRNA expression level of MT, SOD, CAT, Se-GPx and pi-GST was measured in different studies: (i) in bivalves sampled during a 1-year period in order to identify possible seasonal variations of the expression pattern, (ii) in Corbicula fluminea exposed to copper and cadmium, (iii) and in Unio tumidus transplanted in stations located along the Moselle River. Fluctuations of the mRNA level, supposed to correspond to seasonal parameter such as water temperature and reproductive statute, were noted, principally in Unio tumidus. Our results pointed out that MT, SOD, CAT, Se-GPx and GST-pi mRNA expression level could be used as early exposure biomarkers of copper and cadmium exposure in Corbicula fluminea. Variations of gene expression were observed in Unio tumidus, highlighting anthropic impacts on aquatic ecosystem no detected by chemical analysis. Biological approaches appear as essential tools to detect environmental degradations

L'incidence des maladies cardiovasculaires (MCV) dans la population âgée et particulièrement chez les femmes postménopausées en surpoids se montre sans cesse grandissante au fil des années. Cette augmentation de la survenue des MCV serait particulièrement due à une diminution d'oestrogène pendant la ménopause, à une redistribution de la masse grasse au niveau abdominal et à une augmentation de la production des radicaux libres au cours du vieillissement. Bien que les femmes postménopausées utilisent souvent des oestrogènes de synthèse pour soulager les symptômes de la ménopause, plusieurs études prospectives ont montré que la thérapie hormonale de substitution (THS) entraînait également une diminution significative des facteurs de risque des MCV et que des effets synergiques sur l'amélioration du profil lipidique étaient aussi observés lorsque la THS était associée à un programme d'exercices aérobies. Cependant, quelques études longitudinales récemment publiées ont montré que la THS entraînait non seulement une augmentation de l'incidence de cancers, mais aussi que celle-ci augmenterait la survenue d'attaques cardiaques et de maladies coronariennes. Les phytoestrogènes semblent être une alternative intéressante à la THS. En effet, plusieurs études longitudinales et in vitro ont montré que les phytoestrogènes diminuaient l'incidence des MCV en améliorant le profil lipidique et en augmentant la résistance des lipoprotéines de faible densité (LDL) à l'oxydation. Cet effet protecteur des phytoestrogènes à l'égard des LDL semble se faire par l'amélioration de l'activité de l'enzyme paraoxonase 1 (PON1) présente à la surface des lipoprotéines de haute densité (HDL). Ainsi, le but de notre étude est d'évaluer l'effet d'une supplémentation en phytoestrogènes associés à l'exercice physique sur les marqueurs du stress oxydatif et l'activité de la PON1 chez les femmes postménopausées présentant un gain pondéral. Pour ce faire, nous avons recruté des femmes âgées entre 50 et 75 ans que nous avons aléatoirement réparties en deux groupes, 25 femmes dans le groupes phytoestrogènes et 25 femmes dans le groupe placebo. Ces sujets devaient prendre des phytoestrogènes (70 mg/jour d'isoflavones) ou le placebo pendant une période de six mois, puis les deux groupes, en plus de ces suppléments, étaient soumis à des séances d'exercices aérobies pendant six mois additionnels. Des prélèvements sanguins étaient effectués au début de l'étude, après 6 mois et à la fin de la période de suivie (12 mois). Un certain nombre de marqueurs sanguins du stress oxydatif étaient mesurés, notamment l'activité antioxydante totale (AAOT) et résiduelle (AoGap), les diènes conjugués, les dialdéhydes maloniques (MDA), mais aussi la vitamine C, la vitamine E, l'activité paraoxonase et la leptine. Nos résultats montrent une augmentation significative de la vitamine C et de l'activité paraoxonase dans les deux groupes au bout des 12 mois de suivi et également une diminution significative de la vitamine E dans les deux groupes à l'issue de la même période. Aucune variation significative n'a été observée lors du dosage des autres variables. Ces résultats suggèrent que les phytoestrogènes n'ont aucun effet sur l'ensemble des marqueurs du stress oxydatif, mais que les variations significatives obtenues lors des dosages des vitamines C et E ainsi que de l'activité paraoxonase seraient dues à une réponse adaptative de l'organisme au stress induit par l'exercice physique. L'absence d'effets des phytoestrogènes pourrait aussi s'expliquer par le haut niveau d'abandons observé tout au long de l'étude ou encore par le fait que la dose prescrite n'est pas nécessairement suffisante pour avoir une influence positive sur les différentes variables étudiées.

Les variations de l'environnement peuvent influer sur le métabolisme de la plante, notamment à travers la formation des espèces oxygénées réactives (EOR) nocives à forte concentration. Des systèmes enzymatiques vont dégrader ces EOR mais aussi réparer les molécules oxydées par ces réactifs. Ils sont composés notamment de peroxydases (glutathion peroxydases utilisant les thiorédoxines comme réducteur, et les peroxyrédoxines utilisant les glutarédoxines et les thiorédoxines pour leur régénération) dont l'activité s'appuie sur des échanges dithiol-disulfure. Ces systèmes présentent une complexité liée à l'existence de familles multigéniques. Des hybrides Prx-Grx actifs ont été produits de façon recombinante, donnant des indications sur les interactions entre Prx et Grx. Les études enzymatiques réalisées sur les Prx IIF et IIE ont montré qu'elles sont capables de réduire de nombreux substrats autres que le peroxyde d'hydrogène avec des efficacités variables. De plus, leurs localisations tissulaires sont différentes ainsi que leurs réactions en réponse à divers stress oxydant. Outre leur fonction de réducteurs, les glutarédoxines pourraient participer aussi à la signalisation par le mécanisme de glutathionylation, impliqué dans la protection de cystéines critiques par fixation d'une molécule de glutathion. Un rôle nouveau est apparu, elles aident à la formation et l'intégration des centres fer-soufre et participent donc à la maturation des protéines fer-soufre. Les Grxs chloroplastiques S14 et S16 intègrent de façon naturelle un centre fer-soufre et complémentent des mutants de levure déficients en Grx5, une glutarédoxine CGFS nécessaire pour l'assemblage des centres fer-soufre. Enfin, la GrxS14 est capable de transférer efficacement son centre à une molécule acceptrice. Ces résultats nous permettent de mieux comprendre la redondance des ces familles : ces systèmes modulent différents processus physiologiques, dont certains encore inconnus, en réponse au stress oxydant / Environment variations can modify plant metabolism in particular by production of reactive oxygen species (ROS) which are harmfull at high level. Enzymatic systems are to degrade these ROS but also repair oxidized molecules. They are composed by peroxidases (thioredoxins-reduced glutathione peroxidases and thioredoxin or glutaredoxin-reduced peroxiredoxins) using dithiol exchange for their activity. These systems present a complexity according to their multigenic family origin. Recombinant Prx-Grx hybrids have been produced giving clue to interactions between Prx and Grx. Enzymatic studies showed Prx IIF and IIE can reduced a wide range of substrates other than hydrogen peroxide, with variable activity. Furthermore they are not found identically in plant tissue and react to oxidative stress in different ways. Besides reducing properties Grx could participate in cell signalling by glutathionylation, mechanism which protects cystein by fixating a molecule of GSH. A new role appeared recently, they help production of iron-sulfur cluster and play a role in iron-sulfur proteins maturation. Plastidials S14 and S16 Grxs can naturally bind an iron-sulfur cluster and complement Grx5 (CGFS Grx known entering in iron-sulfur proteins maturation) deficient mutants yeast. Finally GrxS14 is able to transfer efficiently his cluster to accepting molecule. These results allow us understanding better these multigenic families regulating several physiological processes, some still unknown, in oxidative stress

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

La structure de trois oxydoréductases (la glutathion peroxydase (Gpx), la thiorédoxine (Trx) et la glutarédoxine (Grx)) de Populus trichocarpa × deltoides (le peuplier) a été caractérisée par diffraction des rayons X. Les Gpxs forment un groupe d’enzymes qui régulent la concentration des espèces réactives de l'oxygène (ROS) dans les cellules, et qui les protègent des effets d’un stress oxydant. Contrairement à leurs homologues d’origine animale, les Gpxs végétales ne dépendent pas du glutathion (GSH) mais des Trx pour leur fonctionnement. Dans cette étude, j'ai résolu les structures des formes réduite et oxydée de la Gpx5 de peuplier et montré que des changements conformationnels drastiques sont nécessaires pour passer d’une forme à l’autre. Les Trxs régulent diverses protéines cibles par la réduction de leur pont disulfure. Mon objectif était de comprendre le mécanisme catalytique d’une nouvelle isoforme, la PtTrxh4, dont la capacité à accepter des électrons de la Grx a été récemment démontrée. Cette PtTrxh4 contient trois cystéines, la première localisée dans une extension en position N-terminale (Cys4) et deux situées dans le site actif classique (WC1GPC2) de la Trx. Les résolutions des structures de l’enzyme sauvage et du mutant C4S m’ont permis de proposer un mécanisme catalytique en quatre étapes en accord avec les études enzymatiques. Les Grxs sont des protéines qui utilisent des électrons du GSH en particulier pour catalyser des réactions d'échange de thiol-disulfure. Ici, je présente la structure de la PtGrxS12 (en complexe avec le GSH), la première structure de la Grx végétale de sous-classe 1 ayant un site actif de motif atypique 28WCSYS32. / Three oxidoreductases (glutathione peroxidase, GPX; thioredoxin, Trx and glutaredoxin, Grx) from Populus trichocarpa × deltoides (poplar tree) were characterized using X-ray crystallography approach. GPXs are a group of enzymes that regulate the levels of oxygen species in cells, and protect them against oxidative damage. In this study, I have determined the crystal structures of the reduced and oxidized form of poplar GPX5 (PtGPX5). Comparison of both redox structures indicates that a drastic conformational change is necessary to bring the two distant cysteine residues together to form an intramolecular disulfide bond. Trxs regulate various protein partners through the thiol-disulfide(s) reduction. The aim of this study is thus to precisely describe the catalytic mechanism of a new isoform of Trx, PtTrxh4, since it has been demonstrated recently to be reduced by Grx. PtTrxh4 contains three cysteines; one localized in an N-terminal extension (Cys4) and two in the usual Trx active site (WC1GPC2). Two crystal structures of PtTrxh4 solved in this study, wild-type and C61S mutant, allow us to propose a four-step disulfide cascade catalytic mechanism in accordance with enzymatic studies. Grxs are highly conserved redox-proteins that utilize electrons from GSH particularly to catalyze thiol-disulfide exchange reactions. Here, I present the structure of glutathionylated PtGrxS12, the first structure of plant Grx of subclass 1 with an atypical 28WCSYS32 active site. Protein structures solved here shed lights to our understanding of the redox mechanism in plant and to the enzyme-substrate interactions.

De récentes études suggèrent que la régulation des phosphatases par le peroxyde d’hydrogène pourrait jouer un rôle important dans la signalisation cellulaire. Dans les cellules cancéreuses qui possèdent un statut redox souvent pro-oxydant, ce mécanisme de régulation pourrait être crucial pour la prolifération tumorale. Les phosphatases CDC25 (A, B et C) sont des régulateurs de la progression du cycle cellulaire. Sohn et Rudolph ont montré que les CDC25B et C peuvent être inactivées par le peroxyde d’hydrogène et réactivées en présence du système thiorédoxine/thiorédoxine réductase (trx/trxR), in vitro. L’existence d’une telle régulation dans des cellules cancéreuses pourrait ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques puisqu’une inhibition des trxR ou des trx pourrait induire une inhibition des CDC25 et ainsi prévenir la croissance tumorale. Après avoir vérifié que CDC25A était également sensible au peroxyde d’hydrogène et réactivable in vitro par le système trx/trxR, les effets du peroxyde d’hydrogène et de deux inhibiteurs du système trx/trxR, l’Auranofine et l’Acroléine, ont été testés sur des lignées d’adénocarcinome mammaire humain (MCF7 et MDA-MB 231). Ces deux lignées présentent des niveaux d’expression variables pour la trx1. Dans les deux types de cellules, H2O2 induit un arrêt du cycle cellulaire malgré l’absence d’inhibition totale des CDC25. La conservation de l’état de phosphorylation des CDK lors de ce traitement témoigne donc de l’existence d’un système protecteur efficace pour ces phosphatases. L’inhibition totale des trxR par l’Auranofine engendre des effets cytotoxiques et une production de peroxydes dans les deux lignées. Il en est de même pour les cellules MDA-MB 231 traitées par l’Acroléine alors que les cellules MCF7 sont totalement résistantes à cette molécule. Le traitement des cellules par l’Auranofine induit un stress oxydant modéré car il n’altère pas le taux intracellulaire de glutathion, n’induit pas d’oxydation des trx1 et ne modifie pas la répartition des cellules dans le cycle cellulaire. Toutefois, ce traitement induit des cassures de l’ADN qui peuvent expliquer la cytotoxicité de ce composé. L’acroléine au contraire provoque, dans les cellules MDA-MB 231, une importante déplétion en glutathion associé à une oxydation majeure des trx1 et à un arrêt du cycle cellulaire. Ce dernier ne semble toutefois pas dû à une hyper-phosphorylation des CDK, ce qui suggère qu’une altération complète du système trx/trxR n’induit pas une inhibition totale des CDC25. Afin d’apporter des éléments nouveaux pour la compréhension des mécanismes de régulation redox des CDC25 et du cycle cellulaire dans les cellules de cancer du sein, nous avons ensuite étudié les impacts d’une surexpression de la Mn-SOD dans les cellules MCF7 puisque ces dernières sous-expriment cette protéine par rapport aux cellules MDA-MB 231. Les résultats obtenus révèlent que la répartition des cellules dans le cycle cellulaire et la phosphorylation des CDK ne sont pas sensibles à ce changement d’expression. Dans ce travail nous avons donc pu mettre en évidence que le rôle des CDC25 dans la régulation du cycle cellulaire n’est pas dépendant de l’état de fonctionnalité du système trx/trxR ou du niveau d’expression des Mn-SOD mais qu’il existe un système protecteur puissant qui permet de maintenir au moins en partie l’activité de déphosphorylation des CDC25 en milieu pro-oxydant dans les cellules de cancer du sein / Recent studies suggest that the regulation of phosphatases by hydrogen peroxide may play an important role in cell signaling. In cancer cells, which often possess a pro-oxidative redox state, this regulation could be essential for tumor growth. CDC25 phosphatases (A, B and C) are key regulators of cell cycle progression. Sohn and Rudolph have shown that CDC25B and C are inactivated by hydrogen peroxide and reactivated by the thioredoxin/thioredoxin reductase system (trx/trxR), in vitro. Such regulation in cancer cells could open new therapeutic avenues since the inhibition of trxR or trx could induce a CDC25 inhibition and so prevent tumor cell multiplication. After verifying that CDC25 activity is sensitive to H202 and could be restored by trx/trxR system in vitro, the effects of hydrogen peroxide and that of two trx/trxR inhibitors (Auranofin and Acrolein) was tested on human breast adenocarcinoma cells (MCF7 and MDA-MB 231). These two cell lines exhibit differential expression level for trx1. In both cell lines, H202 could induce a cell cycle arrest in spite of the lack of a full CDC25 inhibition. The maintenance of the CDK phosphorylation state suggests that an efficient protective system exists for these phosphatases. The total inhibition of trxR by Auranofin led to cytotoxic effects and peroxide production in both cell lines. Similar results were obtained for MDA-MB 231 cells treated with Acrolein while MCF7 cells were found to be resistant to this compound. Auranofin could trigger a moderate oxidative stress in treated cells without affecting intracellular GSH content, trx1 oxidation and cell cycle distribution. However, this treatment could trigger double-strand DNA breaks, which could explain the cytotoxicity of Auranofin. Conversely, Acrolein could provoke a strong GSH depletion associated with a full oxidation of trx1 and a cell cycle arrest in MDA-MB 231 cells. Nevertheless, this cell cycle disruption was not due to CDK hyper-phosphorylation, suggesting that a total inhibition of the trx/trxR system does not trigger a full CDC25 inhibition. Furthermore, in order to bring additional knowledge about CDC25 and cell cycle oxidative regulation in breast cancer cells, we have studied the effects of the Mn-SOD over-expression in MCF7 cells. In this cell line, Mn-SOD expression level was found to be lower than in MDA-MB 231 cells. Our results showed that the cell cycle distribution and CDK phosphorylation are not affected by Mn-SOD over-expression. In conclusion, we have shown in this work that the CDC25 function in cell cycle regulation is independent of both a functional trx/trxR system and Mn-SOD expression level but that, under pro-oxidative conditions, a potent protective system maintains at least partially CDC25 dephosphorylation activity in breast cancer cells

Les particules constituent une composante préoccupante de la pollution atmosphérique, notamment la fraction PM2,5 (diamètre aérodynamique inférieur à 2,5 µm) qui est capable de pénétrer dans les poumons jusqu’aux alvéoles pulmonaires. Elle peut être à l’origine de processus d’inflammations entrainant des pathologies respiratoires. Des travaux ont notamment montré que des macrophages alvéolaires exposés à des PM2,5 sécrètent des cytokines inflammatoires. L’identification des composés des PM2,5 responsables des effets observés, n’est pas encore élucidée. La composition en métaux, et en composés organiques ainsi que les caractéristiques physiques des particules sont des facteurs qui ont tous été proposés comme étant impliqués dans l’induction de la réponse inflammatoire. L’objectif de cette thèse est d’étudier in vitro les effets des particules sur la réponse immunitaire de cellules de type macrophage, la lignée cellulaire THP-1. Les paramètres mesurés sont la sécrétion de cytokines inflammatoires et des marqueurs du stress oxydant en vue d’une explication mécanistique des phénomènes observés. Il a été montré que des PM2,5 induisent de façon significative la sécrétion de cytokines IL-1[bêta] et IL-8. Des particules de noir de carbone (fines et ultrafines) dopées en métaux n’induisent pas (ou très peu) de sécrétion de cytokines supérieure à celle induite par des particules non dopées. En revanche, l’effet d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) adsorbés à la surface de particules dépend de la taille de celles-ci. Ainsi, la comparaison des effets des HAP seuls à ceux adsorbés aux particules a montré que les particules ultrafines potentialisent les effets des HAP. La taille apparaît comme le paramètre le plus déterminant dans la modulation de la sécrétion des cytokines. Les particules ultrafines, caractérisées par un fort potentiel oxydant, induisent également un stress oxydant in vitro. Elles génèrent la formation d’un produit de peroxydation lipidique, le HNE qui lui-même est un médiateur du stress oxydant. Cependant, ce composé ne mime pas le stress oxydant induit par les particules ultrafines / Particles are concerning constituent of the atmospheric pollution, in particular the PM2,5 fraction (aerodynamic diameter lower than 2,5 µm) which is capable of penetrating into lungs up to alveoli. It can be the cause of inflammation processes leading to respiratory diseases. Studies have shown that alveolar macrophages exposed to PM2,5 secrete inflammatory cytokines. Identification of PM2,5 compounds responsible for observed effects, is not clarified yet. Factors such as the composition in metals and organic compounds, as well as the physical characteristics of particles have all been proposed as being involved in the induction of the inflammatory response. The aim of this thesis is to study in vitro effects of particles on the immune response of macrophages, specifically of the cell line THP-1. The parameters measured are the secretion of inflammatory and oxidative stress markers, in order to give a mechanistic explanation of observed phenomena. It was shown that PM2,5 induce in a significant way the secretion of cytokines IL-1[bêta] and IL-8. Black carbon particles (fine and ultrafine) coated with metals do not (or very slightly induce) a secretion of cytokines superior to that induced by uncoated particles. On the contrary, effect of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) adsorbed on particles surface depends on its size. Comparison between the effects of PAHs alone and those adsorbed on particles, showed that ultrafine particles potentiate PAH effects. Particle size appears to be the most determining parameter in the modulation of cytokines secretion. Ultrafine particles, characterized by a strong oxidizing potential, also induce an oxidative stress in vitro. They lead to the formation of a lipid peroxidation product, the HNE which is a mediator of the oxidative stress. However, HNE does not mime the oxidative stress induced by ultrafine particles

Le stress électrophile et oxydant est un souci grandissant pour la santé avec l'évolution de nos modes de vie. L'exposition aux ultraviolets, à la pollution, aux substances carcinogènes, à la fumée de cigarette et la pratique intensive d'activités sportives sont autant de causes de stress oxydant pour l'organisme. Ces dommages sont associés à plusieurs maladies et conditions pathologiques telles que cancers, diabètes, infections pulmonaires et maladies neurodégénératives. L'élément de réponse antioxydant (ARE) est un des composants principaux des défenses de la cellule contre ce phénomène. Ce promoteur agit sous le contrôle de Nrf2 (Nuclear factor erythroid 2-related factor 2). Une stratégie populaire pour l'activation de ce mécanisme est l'utilisation d'inducteurs covalents. Ces molécules agissent par la formation de liens covalents avec les nombreux résidus cystéine de Keap1 (Kelch-like ECH-associated protein 1), une protéine chaperonne qui contrôle l'activité de Nrf2. Cette thèse présente la synthèse, les propriétés biologiques et l'étude des relations structure-activité d'une librairie d'électrophiles capables d'induire la transcription des gènes cibles de la voie de signalisation Keap1/Nrf2/ARE. Le premier volet fait état de la comparaison d'une variété d'électrophiles simples pour étudier les préférences de la cible. Le deuxième volet montre que la présence d'une seconde fonction capable de piéger un résidu cystéine fournit des analogues très puissants.