Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Stiffening and softening of extracellular matrix (ECM) are critical processes governing many aspects of biological processes. The most common practice used to investigate these processes is seeding cells on two-dimensional (2D) surfaces of varying stiffness. In recent years, cell-laden three-dimensional (3D) scaffolds with controllable properties are also increasingly used. However, current 2D and 3D culture platforms do not permit spatiotemporal controls over material properties that could influence tissue processes. To address this issue, four-dimensional (4D) hydrogels (i.e., 3D materials permitting time-dependent control of matrix properties) are proposed to recapitulate dynamic changes of ECM properties. The goal of this thesis was to exploit orthogonal enzymatic reactions for on-demand stiffening and/or softening of cell-laden hydrogels. The first objective was to establish cytocompatible hydrogels permitting enzymatic crosslinking and stiffening using enzymes with orthogonal reactivity. Sortase A (SrtA) and mushroom tyrosinase (MT) were used sequentially to achieve initial gelation and on-demand stiffening. In addition, hydrogels permitting reversible stiffening through SrtA-mediated peptide ligation were established. Specifically, poly(ethylene glycol) (PEG)-peptide hydrogels were fabricated with peptide linkers containing pendent SrtA substrates. The hydrogels were stiffened through incubation with SrtA, whereas gel softening was achieved subsequently via addition of SrtA and soluble glycine substrate. The second objective was to investigate the role of dynamic matrix stiffening on pancreatic cancer cell survival, spheroid formation, and drug responsiveness. The crosslinking of PEG-peptide hydrogels was dynamically tuned to evaluate the effect of matrix stiffness on cell viability and function. Specifically, dynamic matrix stiffening inhibited cell proliferation and spheroid formation, while softening the cell-laden hydrogels led to significant increase in spheroid sizes. Matrix stiffness also altered the expression of chemoresistance markers and responsiveness of cancer cells to gemcitabine treatment. markers and responsiveness of cancer cells to gemcitabine treatment.

Yes / Phenol and its derivatives are hazardous, teratogenic and mutagenic, and have gained significant attention in recent years due to their high toxicity even at low concentrations. Phenolic compounds appear in petroleum refinery wastewater from several sources, such as the neutralized spent caustic waste streams, the tank water drain, the desalter effluent and the production unit. Therefore, effective treatments of such wastewaters are crucial. Conventional techniques used to treat these wastewaters pose several drawbacks, such as incomplete or low efficient removal of phenols. Recently, biocatalysts have attracted much attention for the sustainable and effective removal of toxic chemicals like phenols from wastewaters. The advantages of biocatalytic processes over the conventional treatment methods are their ability to operate over a wide range of operating conditions, low consumption of oxidants, simpler process control, and no delays or shock loading effects associated with the start-up/shutdown of the plant. Among different biocatalysts, oxidoreductases (i.e., tyrosinase, laccase and horseradish peroxidase) are known as green catalysts with massive potentialities to sustainably tackle phenolic contaminants of high concerns. Such enzymes mainly catalyze the o-hydroxylation of a broad spectrum of environmentally related contaminants into their corresponding o-diphenols. This review covers the latest advancement regarding the exploitation of these enzymes for sustainable oxidation of phenolic compounds in wastewater, and suggests a way forward.

Les aurones, qui constituent une sous-classe des flavonoïdes, présentent un profil pharmacologique et un spectre d'activités biologiques prometteurs. Au cours de ce travail, nous avons mis à profit ce potentiel pour la modulation de deux cibles thérapeutiques majeures. En premier lieu, depuis la mise sur le marché d'inhibiteurs de la protéase NS3/4A, l'inhibition de la polymérase NS5B du virus de l'hépatite C représente un enjeu primordial dans la lutte contre cette maladie. L'utilisation des aurones contre cette polymérase trouve ici ses premiers développements. L'évaluation de quatre générations de composés a mené à l'identification de plusieurs dérivés actifs, dont certains produits naturels, présentant un IC50 inférieur à 5 μM. L'étude des interactions ligand – récepteur a en outre permis de déterminer que les aurones se fixent probablement sur le site « Thumb I ». En second lieu, si la modulation de la tyrosinase dans un cadre thérapeutique reste actuellement hypothétique, de nombreuses études voient en cette enzyme une cible pour le traitement futur de pathologies difficilement curables, comme le cancer ou la maladie de Parkinson. Les aurones ont fait preuve lors de ce travail d'une grande versatilité face à la tyrosinase, adoptant au gré des substitutions des comportements très différents de substrat alternatif, d'activateur hyperbolique ou d'inhibiteur mixte. Un modèle cohérent a cependant été proposé, qui regroupe et explique ces comportements. Au cours de ce travail, de nombreux dérivés d'aurone diversement substitués ou modifiés ont été préparés, par le biais de méthodes de synthèse adaptées à la structure de chaque produit formé. / Aurones, a subclass of flavonoids, present a favorable pharmacological profile and a wide, promising spectrum of biological activites. During this work, we used this potential for the modulation of two major therapeutic targets. Firstly, since several hepatitis C virus protease NS3/4A inhibitors were recently marketed, the inhibition of the polymerase NS5B is now the focus of research efforts in the fight against HCV. The use of aurones against the HCV polymerase is here reported for the first time. Four generations of compounds were synthesized and evaluated, and several bioactive derivatives were found, including some natural products, with an IC50 below 5 μM. Furthermore, additional investigations regarding inhibitor – receptor interactions allowed to identify the aurones binding site, which is Thumb Site I. Secondly, although the modulation of tyrosinase in a therapeutic aim remains a matter of discussion, a number of studies considers this enzyme as a potential target for future treatments against some hardly curable diseases, such as cancer or Parkinson's disease. During this work, aurones showed a great versatility toward tyrosinase. According to their substitution pattern, the compounds embraced very different behaviours, i.e. alternative substrate, hyperbolic activator or mixed inhibitor behaviour. However a consistent model was proposed, which gathers and explains all of these behaviours. During this study, a large number of widely substituted or modified aurone derivatives were prepared, according to structure-dependant adaptative synthetic methods.

Les biocapteurs sont des moyens d'analyse en plein essor à la fois rapides, sélectifs et peu coûteux applicables à des domaines extrêmement variés (environnement, santé, agroalimentaire,…). Dans ce type d'outil, un élément sensible de nature biologique (anticorps, enzyme, microorganisme, ADN…) doté d'un pouvoir de reconnaissance pour un analyte ou un groupe d'analytes est associé à un transducteur pouvant être de type électrochimique, optique ou thermique. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés au développement de différents biocapteurs, en se basant à l'immobilisation d'enzymes sur des microélectrodes en vue de la détection électrochimique d'analytes d'intérêt dans le domaine environnemental. Nous avons montré les potentialités d'application de deux biocapteurs conductimétrique et impédimétrique à base de lipase Candida Rugosa pour la détection directe et rapide des pesticides organophosphorés. Nous avons cherché à mieux comprendre le fonctionnement des biocapteurs et optimisé le procédé d'immobilisation des enzymes ainsi que différents paramètres de mesure afin de maximiser les performances analytiques des outils développés. Nous avons également élaboré un biocapteur impédimètrique pour une détermination très sensible de la phospholipase A2 en utilisant les nanoparticules d'or afin de renforcer la conductivité électrique. Enfin, nous avons développé un biocapteur de tyrosinase pour la détection du Bisphénol A, en se basant sur la modification électrochimique des électrodes de diamant dopé qui possèdent des propriétés électriques remarquables et uniques, avec l'ajout de nanotube de carbone multi-feuillet, ce qui permet d'améliorer des performances analytiques du biocapteur, en particulier sa limite de détection et sa stabilité. Les biocapteurs à base de lipase et de tyrosinase ont été appliqués avec succès à la quantification des composés organophosphorés et du bisphénol A respectivement dans plusieurs échantillons d'eaux réelles / A biosensor is an analytical device, used for the detection of an analyte, that combines a biological component so-called a receptor (e.g. enzyme, antibody, DNA, microorganism) to a physical transducer (e.g. electrochemical, optical or thermal). In last decade, biosensors are quite promising tools since they are rapid, selective and cost effective, with an increasing interest for their application in various fields (e.g environment, food, health). In this work, we developed different biosensors based on immobilized enzymes onto microelectrodes in view of electrochemical detection. First, we demonstrated the potentialities of conductometric and impedimeteric biosensors based on lipase from Candida Rugosa for direct and rapid detection of organophosphate pesticides. In order to enhance the analytical performances of the developed devices, we tried to optimize enzyme immobilization as well as several operational parameters. We also elaborated an impedimetric biosensor for a sensitive determination of phospholipase A2 activity. Finally, a tyrosinase biosensor was developed for ultra-sensitive detection of Bisphenol A, based on the unique proprieties of boron doped diamond electrodes and taking advantage the use of multi walled carbon naotubes to improve the stability and detection limit of biosensor. We also demonstrated the applicability of both biosensors based on lipase and tyrosinase for the detection of organophosphate pesticides and bisphenol A in river water

La mélanogenèse engage 3 enzymes. La tyrosinase catalyse l’oxydation des 2 premiers substrats pour former la DOPAquinone. Celle-ci, en présence de cystéine peut s’y conjuguer pour produire des pheomélanines (pigments clairs). En son absence, la DOPAquinone est convertie en DOPAchrome, précurseur de la voie de synthèse des eumélanines (pigments foncés). Leur formation implique deux autres enzymes : TRP-1 et TRP-2. Un dérèglement de ce processus entraîne des dermatoses de type hyperpigmentations chez les phototypes IV à VI. Traiter ces problématiques efficacement sans effets secondaires nécessite d'identifier de nouvelles molécules actives capables de réguler la synthèse des eumélanines.Pour atteindre l'objectif, nous avons évalué l’effet inhibiteur de 100 venins d’animaux sur l’activité DOPA oxydase de la tyrosinase de champignon. Des analyses HPLC et spectrophotométriques alternées, ont permis de localiser la sous-fraction active conte-nant la molécule d'intérêt. La détermination du poids moléculaire par spectrométrie de masse conjuguée à l’analyse d'AA après hydrolyse acide a permis d'identifier l’Argiotoxine-636 (ARGTX-636). Elle est un inhibiteur mixte de la diphénolase. Des études préliminaires de SAR ont également été réalisées. En parallèle, une méthode analytique par HPLC/MS a été mise au point pour confirmer l'activité inhibitrice de la DHICA oxydase de l'enzyme par l'ARGTX-636.Pour la première fois est reportée l’isolation et la caractérisation d’un nouveau composé extrait d’un venin d’araignée capable de réguler la mélanogenèse. Cette approche peut avoir un impact majeur dans la recherche de nouvelles molécules actives dans le domaine de la dermo-cosmétique. / Melanogenesis involves three enzymes. Tyrosinase catalyses the oxidation of the two first substrates and leads to the formation of DOPAquinone, which may be conjugated with cysteine to produce pheomelanins (red-yellow pigments). In absence of cys-teine, DOPAquinone is spontaneously converted in DOPAchrome, the precursor of eumelanin products (brown-black pig-ments). The formation of eumelanin molecules partially relies on the activity of two other enzymes called Tyrosinase related protein 2 and Tyrosinase related protein 1. A dysregulation of this process engenders hyperpigmentation tasks into skin IV to VI phototypes. To treat these issues effectively without side effects requires the identification of new active molecules able to regulate the eumelanin synthesis.To achieve the objective, we evaluated the inhibitory effect of 100 animals venoms, on the DOPA oxidase activity of mushroom tyrosinase. HPLC and spectrophotometric analysis alternating, we allowed us to localize the active sub-fraction containing the interest molecule. The molecular weight determination by mass spectrometry combined with the AA analysis after acid hy-drolysis identified argiotoxin-636 (ARGTX-636). It is a mixed-type inhibitor on diphenolase activity. SAR preliminary stu-dies have also been conducted. In parallel, an analytical method by HPLC / MS was developed to confirm the DHICA oxy-dase activity inhibitory effect by ARGTX-636.For the first time is reported the isolation and characterization of a novel compound extracted from a spider venom able to regulate melanogenesis process. This approach can have a major impact in the search for new active compounds in the dermo-cosmetics field.

La tyrosinase est une métalloenzyme à cuivre de type 3 impliquée dans la biosynthèse de la mélanine. La compréhension et la modulation de cette enzyme ont plusieurs enjeux importants, notamment dans les domaines médical, cosmétique et agroalimentaire.A travers la synthèse et l'évaluation de composés actifs, sur la réaction catalysée par la tyrosinase, des relations structures activités ont pu être mises en lumière sur des tyrosinases provenant d'espèces différentes.L'ensemble des molécules analysées a permis de découvrir des inhibiteurs prometteurs de la tyrosinase mais aussi des substrats alternatifs et des activateurs hyperboliques. Cette grande variété d'activité révèle la présence d'un site allostérique sur la tyrosinase d'Agaricus bisporus.Parallèlement, la synthèse d'un analogue d'un inhibiteur compétitif de la tyrosinase (le HOPNO), marquée à l'azote 15, a été réalisée. Cette molécule sonde servira à déterminer, par RMN paramagnétique, le mode de fixation de ce fragment dans le site actif. / Tyrosinase is a copper metalloenzyme type 3 involved in the biosynthesis of melanin.Understanding and modulation of this enzyme have several important issues, including the medical, cosmetic and food .Through the synthesis and evaluation of active compounds, the reaction catalyzed by tyrosinase, structures relations activities have been highlighted on tyrosinases from different species. All molecules analyzed revealed promising inhibitors of tyrosinase but also alternative substrates and activators hyperbolic. This wide variety of activity indicates the presence of an allosteric site on tyrosinase of Agaricus bisporus. Meanwhile, the synthesis of an analogue of a competitive inhibitor of tyrosinase (the HOPNO), labeled with 15 N, was carried out. This probe molecule used to determine, by paramagnetic NMR, the binding mode of the fragment in the active site.

Hinsichtlich einer effizienten Nachsorge von Melanompatienten existieren entsprechende Empfehlungen, aber auch widersprüchliche Stellungnahmen hinsichtlich Intervalllänge und Umfang der Nachsorge. Das Melanom ist einer der malignen Tumoren mit den am schnellsten steigenden Inzidenzraten, was auch eine Steigerung der Mortalität bedingt. In der vorliegenden Arbeit werden neue diagnostische Strategien geprüft und in ein vorbestehendes Melanomnachsorgeschema aufgenommen, um Patientenbetreuung, die frühe Entdeckung von Metastasen, aber auch die Raten an rezidivfreiem - und Gesamtüberleben zu verbessern. In einer großen prospektiven Studie von 4 Jahren Dauer konnte der Ultraschall von Lymphknoten, Weichteilgewebe und in transit Strecken eher als die rein klinische Untersuchung Metastasen entdecken und führte auf diese Weise zu einer Verbesserung des rezidivfreien- und des Gesamtüberlebens. Die Feinnadelaspirationszytologie (FNAC) wurde in einer weltweit, zahlenmäßig führenden Studie durchgeführt um die verdächtigten Läsionen tatsächlich zu diagnostizieren. Dies geschah hierbei nahezu nicht-invasiv. Hohe Zahlen an Sensitivität und Spezifität dieser Methode konnten erreicht werden und eine Diagnose konnte auch in sehr kleinen Läsionen oder solchen in einer schwierigen Position etabliert werden. Bei letzteren Läsionen erwies sich auch die Hinzunahme einer ultraschallgesteuerten Drahtmarkierung als nützliches Procedere. Auf diese Weise konnte die Exzision dieser Läsionen in komplizierter Lage vereinfacht werden. Eine weitere Studie untersuchte die begleitende Anwendung der Untersuchung einer seriellen reverse Transskriptase Polymerasekettenreaktion (RT-PCR) zum Nachweis von Tyrosinase aus peripherem Blut von Hochrisikomelanompatienten. Patienten, die im Blut mindestens einmal positiv getestet wurden, zeigten ein signifikant höheres Risiko, krankheitsspezifisch am Melanom zu versterben, als Patienten, die stets ein negatives Resultat aufwiesen. Die Tyrosinase RT-PCR Untersuchungen konnten auch an geringen Mengen Material wie Feinnadelaspiraten oder dem Feinnadelpunktaten des Sentinel Node erfolgreich durchgeführt werden. Alle aufgezeigten Methoden erwiesen sich als effektiv und wurden deswegen in das bestehende Nachsorgeprogramm der Melanompatienten an der Charité, Berlin aufgenommen. / There exist recommendations but also controversies about the necessity and effectiveness of a distinctive melanoma follow-up programme. Melanoma is one of the fastest increasing malignant tumours with increasing rates of incidence and mortality. In this work new strategies are implemented in a pre-existing melanoma follow-up schedule in order to ameliorate the care for patients, the detection of metastases and the relapse-free and overall survival rates. In a large prospective study taking four years the ultrasound of lymph nodes, soft tissues and in transit distances was shown to earlier detect recurrences than the clinical examination thus significantly enhancing recurrence-free and overall survival. Fine needle aspiration cytology (FNAC) has been performed in a large, worldwide leading study to verify the suspected lesions in a nearly non-invasive way. High percentages in sensitivity and specificity could be achieved also in small lesions or lesions in an unfavourable localization. The latter lesions have been shown to be better detectable by a marking procedure. An anchor wire has been sonographically placed within such a lesion to improve the successful excision. A further study examined the value of serial RT-PCR testing from peripheral blood in melanoma patients. Patients, who have been tested at least once positive, had a higher risk ratio to die disease-specifically from melanoma. This result has been highly significant. RT-PCR examinations could also be applied in small amounts of material such as fine needle aspirations or material of FNA C of the sentinel node. All modalities could be proven to be effective and therefore are included in the melanoma follow-up programme of the Charité, Humboldt University of Berlin.

Ce manuscrit de thèse présente le développement de méthodes basées sur la spectrométrie de masse consacrées à la recherche d'inhibiteurs d'enzymes en milieux complexes, tels que les extraits de plantes. L’enzyme Tyrosinase a été utilisé comme principale cible biologique du fait de son implication dans les processus d’hyperpigmentation cutanée. De ce fait, la recherche d’inhibiteurs de cette enzyme, présente un grand intérêt pour l'industrie cosmétique. La première partie de ce manuscrit décrit la mise en place de la chromatographie d'affinité frontale (FAC), permettant d’obtenir le classement simultané des inhibiteurs présent dans un mélange complexe en fonction de leurs affinités avec la cible biologique. Deux capillaires hydrophiles de phase monolithiques ont été évalués afin de réduire au maximum les interactions non spécifiques indésirables entre les analytes et le support solide d’immobilisation. De plus, nous avons étudié la faisabilité de l’utilisation de phases à base de silice comme support solide d’immobilisation des enzymes dans le cadre de ces analyses par chromatographie d'affinité frontale. La seconde partie du manuscrit de thèse est consacrée au développement et à l’optimisation de l’approche nommée ENALDI-MS (Enzyme-coupled Nanoparticles-Assisted Laser Desorption/Ionisation Mass Spectrometry) permettant d’accéder à une gamme des faibles masses (m/z 500 Da). Elle est déclinée en une première approche dite par ‘extinction d’ions’ (Ion Fading, IF-ENALDI), basée sur l’identification directe de la liaison des inhibiteurs vis-à-vis de l’enzyme sans pré-traitement de l’échantillon végétal. Une seconde déclinaison de l’ENALDI-MS concerne une approche dite par ‘Ion Hunting’ (IH - ENALDI MS), basée sur une méthode de pré-concentration sélective des inhibiteurs présents dans l'échantillon. / This thesis report presents the development of mass spectrometry-based methods for searching for inhibitors of enzymes in complex mixtures, such as plant extracts. Tyrosinase enzyme was used as the main biological target for the reason of a significant importance of its inhibitors in the cosmetic industry as the skin whitening agents. The first part of this report describes Frontal Affinity Chromatography (FAC), an approach enabling simultaneous ranking the inhibitors within the complex mixture according to their affinities to the biological target. Two hydrophilic capillary-scale polymer-based bioaffinity stationary phases were evaluated in the context of the presence of undesirable nonspecific interactions between the analyte and the solid immobilisation support. In addition, we explored the usability of two types of silica-based particles as a solid support for enzyme immobilisation for FAC. The second part of the thesis manuscript is devoted to Enzyme-coupled Nanoparticle-Assisted Laser Desorption/Ionisation Mass Spectrometry (ENALDI MS) as a low-mass compatible extension of the Intensity ion Fading MALDI MS (IF-MALDI MS) method for high-throughput screening of the inhibitors in the complex mixtures. Two variations of ENALDI MS were evaluated: 'Ion Fading' (IF-ENALDI MS), based on on-the-spot binding of inhibitors by enzyme molecules and 'Ion Hunting' (IH-ENALDI MS), based on selective pre-concentration of inhibitors present in the sample.

Les problèmes d’hyperpigmentation cutanée sont caractérisés par l’apparition de taches brunes foncées, distribuées irrégulièrement sur la peau, généralement sur les zones photo-exposées. Ce problème largement répandu est la conséquence de plusieurs perturbations cutanées d’une ampleur autant physiologique qu’esthétique. Les rayonnements ultraviolets (UV) jouent un rôle important dans la mélanogenèse mais sont aussi à l’origine de plusieurs dérèglements physiologiques des mélanocytes induisant ainsi leur mal-fonctionnement.L’application d’un écran solaire est un moyen très efficace pour la protection contre les UV et la prévention des problèmes d’hyperpigmentation cutanée. Pour la première fois, nous avons pu mettre en place une nouvelle méthode in vitro pour la détermination du facteur de protection solaire (SPF) d’un écran en utilisant le film Gafchromic® EBT3 comme substrat et en se basant sur le changement de couleur du substrat. La variation de couleur est évaluée par spectroscopie ultraviolet-visible et est rapportée à l’absorbance du film après son exposition à un simulateur de soleil.En plus, nous nous sommes intéressés à la recherche de principes actifs extraits de plantes pour la régulation des problèmes d’hyperpigmentation cutanée. Pour ce, des huiles essentielles (HE) ont été extraites à partir de cinq plantes indigènes ou endémiques au Liban et leur composition analysée par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS). Leurs effets moléculaires sur les structures cutanées ont été déterminés par analyses in tubo et in vitro. Les analyses enzymatiques in tubo ont permis de détecter une activité anti tyrosinase importante des deux HE d’Origanum syriacum et Origanum ehrenbergii. Cette activité a été liée à la composition phytochimique de chaque HE et a été attribuée au composé majoritaire, le carvacrol. Les études in vitro sur des cultures de mélanocytes ont permis de déterminer une diminution significative de la production de la mélanine en présence des HE et du carvacrol. Nous avons pu établir un lien entre les deux études pour déterminer le mécanisme d’action du carvacrol. Il s’agit d’une inhibition compétitive où le carvacrol se lie à la tyrosinase pour suivre une série d’oxydations enzymatiques bloquant ainsi l’oxydation de la tyrosine et causant un dérèglement de la mélanogenèse.Notre étude est la première à démontrer l’activité anti tyrosinase des HE d’O. syriacum et d’O. ehrenbergii. La complémentarité entre les tests d’efficacité et les analyses GC-MS nous a permis d’attribuer l’activité anti tyrosinase au carvacrol qui agit par inhibition compétitive.Ainsi, l’application de protecteur solaire associée à l’application cutanée de régulateurs de la mélanogenèse pourrait être une solution efficace pour les problèmes d’hyperpigmentation cutanée. / Hyperpigmentation disorders are characterized by an irregular distribution of dark spots on the skin, mainly on photo-exposed skin areas. This widespread problem is the result of several skin disorders leading to many physiological and aesthetic perturbations. Ultraviolet (UV) radiations play an important role in melanogenesis. However, they are also the source of several physiological disorders that induce a malfunctioning of melanocytes.The application of sunscreen is a very effective UV protection method and it is considered a main factor in the prevention of skin hyperpigmentation problems. One of the novelties in our research is that, for the first time, we were able to establish a new in vitro method for the determination of the sun protection factor (SPF) of a sunscreen, using EBT3 Gafchromic® film as a substrate. Our method relied on the color change of the substrate that was evaluated by UV-visible spectrophotometric measurements and valued by the absorbance of the film exposed to a solar simulator.In addition, we were interested in discovering new plant-derived active ingredients for the regulation of skin hyperpigmentation disorders. For this process, five essential oils (EO) of indigenous or endemic plants to Lebanon were extracted and their composition was studied by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS). We studied as well their molecular effects on cutaneous structures by in tubo and in vitro analysis. In tubo enzymatic analysis allowed us to identify an important anti tyrosinase activity of the two EO of Origanum syriacum and Origanum ehrenbergii. This activity was linked to the phytochemical composition of the EO and was assigned to the presence of their main component, carvacrol. In vitro cell cultures of melanocytes enabled us to determine a significant reduction in the melanin production in the presence of the EOs and carvacrol. Furthermore, we were able to define the mechanism of action of carvacrol by linking both in tubo and in vitro studies: carvacrol binds to tyrosinase and undergoes a series of oxidation reactions, thus preventing the oxidation of tyrosine. This mechanism is called competitive inhibition and it disturbs the regular pathway of melanogenesis.Our study is the first to demonstrate the anti tyrosinase activity of the EO of O. syriacum and O. ehrenbergii. The complementarity between efficacy tests and the phytochemical GC-MS analysis was our tool to discover that tyrosinase inhibition is mainly due to the presence of carvacrol that acts by competitive inhibition.Thus, the application of a sunscreen paired with the application of cutaneous melanogenesis regulator could be an effective solution for skin hyperpigmentation disorders.

Blood cells or hemocytes play important roles in immunity. They are a major source of many immune-related molecules such as antibodies in adaptive immunity of vertebrates and prophenoloxidase (proPO) in invertebrates. In the crayfish Pacifastacus leniusculus, the proPO-system has been reported to be an important component of immune responses against microorganisms. In this study, several mutant strains of Aeromonas hydrophila were used to reveal that LPS (lipopolysaccharide) is an important factor for the pathogenicity of A. hydrophila, strongly inducing the proPO system and melanization. This proPO activating system is a multistep process, which has to be tightly controlled to avoid the harmful side effects of toxic intermediates. Many regulating factors have been reported to fine-tune the proPO-system. In this study, the cleavage of caspase-1-like activity was shown to be a novel negative regulator of PO activity in crayfish. Moreover, the fragments obtained by cleavage of proPO by the proPO-activating enzyme and caspase-1-like protein increased bacterial clearance. Thus, the peptides generated also have important biological functions. In addition to being a source of immune proteins, hemocytes also participate in phagocytosis, encapsulation, and nodulation. An infection normally causes a reduction of hemocyte numbers. Consequently, hemocyte homeostasis is important for maintaining appropriate hemocyte numbers in the circulation of the animal. This study shows that the reactive oxygen species level in the anterior proliferation center of crayfish hematopoietic tissue (HPT), together with cell proliferation, was increased during infection. Pl-β-thymosins were proposed to be involved in hemocyte homeostasis by increasing stem cell migration and thus increasing the circulating hemocyte number. Crayfish hemocyte numbers, as well astakine (Ast1 and Ast2) expression in hemocytes and HPT, were previously shown to be under circadian regulation. Here, we show that Ast1, Ast2, and proPO exhibit rhythmic expression in the crayfish brain similarly to their orthologs, prokineticin 1, prokineticin 2 and tyrosinase, respectively, in the zebrafish brain. Tyrosinase expression was detected in zebrafish brain cells while PO-positive cells were identified as hemocytes that had infiltrated into the crayfish brain. Therefore, this information suggests a close relationship between crayfish hemocytes and the crayfish brain as well as vertebrate neurons.