L'acide acétylsalicylique, molécule dérivée d'extraits de saule, est utilisé depuis des milliers d'années comme antiinflammatoire et analgésique. La découverte au cours des années 80 de la cyclooxygénase, cible de cet inhibiteur enzymatique, a relancé la recherche de nouveaux anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS). C'est la mise en évidence de l'existence de plusieurs isoformes de la COX et l'attribution des effets pharmacologiques des inhibiteurs de cyclooxygénase à ces différents isoformes qui a permis l'émergence de nouvelles thérapeutiques minimisant les effets secondaires gastriques des AINS. Bien qu'encore controversé, l'intérêt de ce type de composés dans la pathologie cancéreuse a été récemment montré, en particulier dans le cancer de la prostate. Notre étude consiste en l'optimisation de composés inhibiteurs de cyclooxygénase afin de les rendre plus efficaces dans la chimioprévention et la chimiothérapie de ce type de maladie. Tout d'abord, la vectorisation d'un inhibiteur sélectif COX-2 par un peptide pouvant être reconnu et clivé par l'antigène prostatique spécifique (protéase active uniquement au niveau de la prostate), et capable, après ce clivage, d'amorcer une réaction intramoléculaire conduisant à la libération du principe actif, nous a paru pertinente dans le cadre d'une thérapie ciblée. La conception, la synthèse et l'étude d'un espaceur novateur permettant de lier l'inhibiteur COX au peptide et d'obtenir ce type de réarrangement ont ainsi été menées et ont débouché sur des résultats prometteurs. En parallèle, l'adjonction d'une seconde entité active à un composé inhibiteur COX sous la forme d'une prodrug a été envisagée. Le monoxyde d'azote NO, radical messager ubiquitaire, possède des propriétés pharmacologiques étonnantes dans un grand nombre de tissus, que ce soit en vasodilatation, protection des muqueuses gastriques mais également dans le cadre du traitement d'un cancer. Synthétiser un nombre important de composés, inhibiteurs sélectifs ou non de COX-2, pouvant, après métabolisation libérer à la fois NO et l'inhibiteur nous a semblé intéressant, en particulier compte tenu de la controverse actuelle sur les modes d'actions réels de ces composés. Après leurs synthèses, l'analyse approfondie du devenir métabolique de ces molécules a dû être menée pour tenter de comprendre leur prise en charge par le système enzymatique. C'est par le biais de différentes évaluations pharmacologiques aussi variées que l'étude de la vasodilatation aortique ex-vivo ou la résonance paramagnétique électronique, que les cinétiques de métabolisation ont pu être abordées ; et c'est en réalisant des mesures d'inhibitions enzymatiques (sur sang humain) et de prolifération cellulaire (sur lignées cancéreuses humaines) que le potentiel thérapeutique de nos composés a pu être estimé. Enfin, la combinaison de ces deux approches par la conception et la synthèse de composés inhibiteurs de cyclooxygénase / donneurs de NO vectorisés a été abordée.

Le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez l’homme de plus de 50 ans dans les pays industrialisés. L’importance accordée à la qualité de vie des patients conduit la recherche médicale à développer des méthodes de thérapie focale afin de traiter ce type de cancer de manière conservatrice et non plus de manière radicale. Dans cette optique, la photothérapie dynamique (PDT) repose sur l’utilisation de photosensibilisateurs (PS) capables de cibler spécifiquement les cellules cancéreuses et qui, une fois activés par la lumière, vont induire la mort de ces cellules. Sur la base de la chimie verte, le Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles (LCSN) de Limoges a développé une stratégie de couplage de la protoporphyrine IX (PpIX), un PS largement étudié, avec des polyamines (PA). Les effets de ces nouveaux PS [la protoporphyrine IX dispermidinée (PpIX-dSd) et la protoporphyrine IX disperminée (PpIX-dSm)] ont été étudiés sur les cellules cancéreuses prostatiques humaines PC-3, DU 145 et LNCaP. Ce travail a permis de démontrer que ces deux PS répondent aux critères attendus d’un PS : une composition pure, une absence de toxicité en absence de lumière et une sélectivité vis-à-vis des cellules tumorales. De plus, ces PS induisent l’apoptose de ces cellules via la voie intrinsèque. Aussi les voies de résistance à l’apoptose ont été étudiées : les PS induisent une inhibition d’Akt, de Bcl-2, de NF-κB et de la voie autophagique et activent la voie p38/COX-2/PGE2 qui ne semble pas être impliquée dans un mécanisme de résistance à l’apoptose dans ce modèle d’étude. Enfin, l’efficacité de ces PS, et notamment de la PpIX-dSd, a été mise en évidence in vivo, à l’aide de xénogreffes sous-cutanées de cellules PC-3 effectuées sur des souris nudes. Ainsi, ces dérivés de PpIX-PA apparaissent comme de bons candidats dans le cadre du traitement du cancer de la prostate par PDT. / Prostate cancer is the most frequently diagnosed cancer among men aged 50 years and older in industrialized countries. Medical research developed methods of focal therapy to treat this type of cancer conservatively and not radically in order to improve the patients quality of life. With this in mind, photodynamic therapy (PDT) is based on the use of photosensitizers (PS) able to specifically target cancer cells and, once activated by light, induce cell death. Based on Green Chemistry, the Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles (LCSN) from Limoges developed new PS: protoporphyrin IX, a PS widely studied, vectorized with polyamines (PA). The effects of spermidine-linked protoporphyrin IX (PpIX-dSd) and spermine-linked protoporphyrin IX (PpIX-dSm) were studied on human prostate cancer cells PC-3, DU145 and LNCaP. This study demonstrated that both PS have the expected ideal properties: a pure composition, no toxicity in dark and ability to specifically target tumor cells. Moreover, PpIX-PA induced apoptotic intrinsic pathway. In addition, pathways involved in apoptosis resistance were studied: PS inhibited Bcl-2, Akt, NF-¦ÊB and autophagy but activated p38/COX-2/PGE2 pathway which was not involved in apoptosis resistance in our model. Finally, in vivo experiments showed PpIX-PA efficiency using subcutaneous xenograft of PC-3 cells performed on nude mice. Thus, these derivatives of PpIX-PA appear to be good candidates in prostate cancer treatment by PDT.

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

L’endothéline-1 (ET-1) est un puissant agent vasoconstricteur dont la production est dérégulée dans plusieurs maladies inflammatoires où l’expression des cyclooxygénases-1/2 (COX-1/2) est augmentée. Puisqu’il est connu que la voie p38 MAPK est impliquée dans la régulation de l’ET-1 au niveau de l’ARNm, nous avons étudié le rôle de l’un de ses substrats, la kinase MK2 dans la régulation post-transcriptionnelle de l’ET-1 et des COX. Pour ce faire, nous avons utilisé des souris MK2-déficientes (MK2-/-) ainsi que des contrôles (MK2+/+) issus de la même portée. Des paramètres de la fonction cardiaque ont été mesurés sous anesthésie à l’aide d’un cathéter Millar et la réactivité vasculaire de l’artère fémorale a été mesurée par myographe. L’expression de ET-1, COX-1 et COX-2 a été quantifiée dans la cellule endothéliale aortique (CE) par qPCR. En réponse à l’ET-1 (100 nM), l’expression de la préproET-1 dans les CE augmente en fonction du temps (p<0.05) : cette variation est accentuée chez les souris MK2-/-. Bien que la pression artérielle soit similaire entre les souris MK2+/+ et MK2-/-, l’inhibition de COX (indométacine, 1 μM) augmente (p<0.05) la contraction à l’ET-1 des vaisseaux isolés provenant de souris MK2+/+ mais pas des MK2-/-. Ces données suggèrent un rôle de MK2 dans la réponse vasculaire à l’ET-1 et possiblement dans la signalisation post-récepteur de l’ET-1 en général. / Endothelin-1 (ET-1) is a potent vasoconstrictor whose production is deregulated in many inflammatory related diseases in which the cyclooxygenase-1/2 (COX-1/2) is up-regulated. Since it is known that the p38 MAPK pathway regulates ET-1 expression at the mRNA level, we studied the implication of the downstream kinase MK2 in the post-transcriptional regulation of ET-1 and COX. To accomplish this, MK2-deficient mice (MK2-/-) and their wild type littermate controls (MK2+/+) were used. Cardiac function parameters were measured using a Millar catheter under anesthesia and isometric reactivity of the isolated femoral artery was measured subsequently using a wire myograph. Aortic endothelial cell (EC) ET-1, COX-1 and COX-2 expression was quantified by qPCR. In response to ET-1 (100 nM), EC expression of preproET-1 increased in a time-dependant manner (p<0.05): this change in mRNA was greater in MK2-/- mice. Although arterial pressure was similar in MK2+/+ and MK2-/- mice, inhibition of COX (indomethacin, 1 μM) increased (p<0.05) the contraction of isolated vessels to ET-1 from MK2+/+ but not MK2-/- mice. These data suggest a role of MK2 in the vascular response to ET-1 and, possibly, ET-1 post-receptor signalling in general.

L’endothéline-1 (ET-1) est un puissant agent vasoconstricteur dont la production est dérégulée dans plusieurs maladies inflammatoires où l’expression des cyclooxygénases-1/2 (COX-1/2) est augmentée. Puisqu’il est connu que la voie p38 MAPK est impliquée dans la régulation de l’ET-1 au niveau de l’ARNm, nous avons étudié le rôle de l’un de ses substrats, la kinase MK2 dans la régulation post-transcriptionnelle de l’ET-1 et des COX. Pour ce faire, nous avons utilisé des souris MK2-déficientes (MK2-/-) ainsi que des contrôles (MK2+/+) issus de la même portée. Des paramètres de la fonction cardiaque ont été mesurés sous anesthésie à l’aide d’un cathéter Millar et la réactivité vasculaire de l’artère fémorale a été mesurée par myographe. L’expression de ET-1, COX-1 et COX-2 a été quantifiée dans la cellule endothéliale aortique (CE) par qPCR. En réponse à l’ET-1 (100 nM), l’expression de la préproET-1 dans les CE augmente en fonction du temps (p<0.05) : cette variation est accentuée chez les souris MK2-/-. Bien que la pression artérielle soit similaire entre les souris MK2+/+ et MK2-/-, l’inhibition de COX (indométacine, 1 μM) augmente (p<0.05) la contraction à l’ET-1 des vaisseaux isolés provenant de souris MK2+/+ mais pas des MK2-/-. Ces données suggèrent un rôle de MK2 dans la réponse vasculaire à l’ET-1 et possiblement dans la signalisation post-récepteur de l’ET-1 en général. / Endothelin-1 (ET-1) is a potent vasoconstrictor whose production is deregulated in many inflammatory related diseases in which the cyclooxygenase-1/2 (COX-1/2) is up-regulated. Since it is known that the p38 MAPK pathway regulates ET-1 expression at the mRNA level, we studied the implication of the downstream kinase MK2 in the post-transcriptional regulation of ET-1 and COX. To accomplish this, MK2-deficient mice (MK2-/-) and their wild type littermate controls (MK2+/+) were used. Cardiac function parameters were measured using a Millar catheter under anesthesia and isometric reactivity of the isolated femoral artery was measured subsequently using a wire myograph. Aortic endothelial cell (EC) ET-1, COX-1 and COX-2 expression was quantified by qPCR. In response to ET-1 (100 nM), EC expression of preproET-1 increased in a time-dependant manner (p<0.05): this change in mRNA was greater in MK2-/- mice. Although arterial pressure was similar in MK2+/+ and MK2-/- mice, inhibition of COX (indomethacin, 1 μM) increased (p<0.05) the contraction of isolated vessels to ET-1 from MK2+/+ but not MK2-/- mice. These data suggest a role of MK2 in the vascular response to ET-1 and, possibly, ET-1 post-receptor signalling in general.

La résistance aux agents anticancéreux souvent observée en chimiothérapie s'accompagne d'une augmentation de l'expression des gènes tels que MDR-1, gérée par des réactions de méthylation cellulaire. La physiologie des réactions de méthylation régulant l'expression de MDR-1 est insuffisamment connue. La méthionine synthase est l'enzyme clé du cycle métabolique de la méthionine et possède comme cofacteur la cobalamine (vitamine B12), suggérant un rôle crucial du couple cobalamine / méthionine synthase dans la survenue de la chimio-résistance par l'intermédiaire de la méthylation. Nous avions trouvé que l'ajout de cobalamine à des cellules d'adénocarcinome hépatique conduisait à une répression du gène MDR-1 qui ne passe pas par la méthylation du promoteur. Notre objectif est d'explorer et d'étudier les voies métaboliques situées entre le cycle de la méthionine et l'expression du gène MDR-1. Des techniques chromatographiques, électrophorétiques, de culture cellulaire, de pharmacotoxicologie et d'expression génique sont utilisées sur la lignée HepG2. La répression cobalamine-dépendante du gène MDR-1 est associée à une activation de la PLD, une diminution du facteur de signalisation Akt ainsi qu'à une inhibition de Cox2. Le ciblage pharmacologique de ces voies semble potentialiser l'effet d'agents utilisés en chimiothérapie. Cette étude devrait permettre de mieux comprendre des mécanismes de chimiorésistance, de déterminer des paramètres d'optimisation de l'utilisation de ces anticancéreux en relation avec l'expression de MDR-1 elle même en relation avec le statut vitaminique B et peut être d'orienter la recherche en chimiothérapie vers de nouvelles voies thérapeutiques / A key factor of chemioresistance is an increased expression of MDR-1 gene, partly controlled by cellular methylation reactions. Until now, the physiology of these reactions is not clearly known. The main intracellular metabolic pathway, generating methyl donors, is the methionine cycle, the activity of which is strongly depending on B-group vitamins (B12, B9). Thus, MDR-1 gene expression may be controlled by the activity of the methionine cycle and consequently presence of these vitamins. The aim of this study is to determine if, and to elucidate how, the methionine cycle influences the MDR-1 gene expression. Chromatography, pharmacotoxicology, cell culture techniques, gene and protein expression studies have been used on the human hepatocarcinoma cell line HepG2. We showed that cobalamin-induced MDR-1 gene repression was associated with phospholipase D activation, Akt phosphorylation, and Cox-2 co-repression in a complex and intricated manner. We may suggest that targeting these pathways could potentiate chimotherapy. This work shoiuld allow 1) a better understanding of mechanisms explaining why some anticancer agents may become inactive, 2) to optimize utilisation of these agents in relationship with MDR-1 gene expression and the B vitamin status, 3) to evaluate impacts of nutritionnal factors (cobalamine) in MDR-1 gene expression and 4) probably developp possible ways to improve chemotherapy

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L’altération de la barrière hématoencéphalique (BHE) par les cellules tumorales et les cellules immunes circulantes peut mener à la neuroinflammation. Les cellules leucémiques promyélocytaires HL-60 sont un excellent modèle pour étudier et comprendre les mécanismes de signalisation moléculaires qui caractérisent le développement tumoral et métastatique. La cancérogenèse peut s’accompagner de modulations de l’expression de biomarqueurs tels que la cyclooxygénase-2 et la métalloprotéase-9. Les recherches décrites dans ce mémoire relatent l’analyse des biomarqueurs inflammatoires et invasifs régulés lors de la différenciation induite par le PMA des cellules HL-60 en macrophages. Le statut de différenciation cellulaire pourrait avoir un impact sur les gènes cibles de la voie NF-κB. Nous émettons l’hypothèse que le PMA active la voie NF-κB et que cette signalisation peut être renversée par l’(-)-épigallocatéchine-gallate (EGCG). En effet, une régulation à la hausse de l’expression de plusieurs gènes combinée à la diminution de l’expression d’IκB mettent en évidence l’implication de la voie NF-κB dans l’activation des mécanismes pro-inflammatoires et pro-invasifs. Les mêmes observations sont faites dans les cellules différenciées appelées «macrophages-like». L’EGCG, un polyphénol dérivé du thé vert, a un potentiel chimiopréventif. Il est capable d’inhiber la signalisation moléculaire passant par la voie NF-κB dans les cellules HL-60 traitées simultanément par l’EGCG et le PMA, mais pas dans les cellules «macrophages-like». Cette différence peut s’expliquer par une modulation de l’expression du récepteur de surface cellulaire de l’EGCG, le récepteur à la laminine de 67 kDa, et de son précurseur de 37 kDa. Collectivement, nos résultats montrent que le statut de différenciation des cellules promyélocytaires HL-60 concorde avec l’activation des mécanismes favorisant le développement d’un cancer et des métastases. Cet effet peut être prévenu par l’utilisation d’agents naturels tel l’EGCG. Le ciblage de biomarqueurs liés au statut de différenciation des cellules tumorales impliquées dans la perturbation de la barrière hématoencéphalique qui cause la neuroinflammation permettrait l’avancement des connaissances dans la prévention de la cancérogenèse. / Blood-brain barrier (BBB) disruption by circulating tumor and immune cells leads to secondary inflammatory infections. Promyelocytic HL-60 cells represent an excellent model to study and to get a better understanding of the molecular signaling mechanisms involved in carcinogenesis and metastasis. The research described in this thesis shows the analysis of several inflammatory and invasive biomarkers regulated during PMA-induced differentiation of promyelocytic HL-60 cells into macrophages. Carcinogenesis involves some modifications in the expression of biomarkers such as cyclooxygenase-2 and matrix metalloprotease-9. The differentiation status could have an impact on the NF-κB signaling pathway that regulates the target genes, given that these target genes expression varies during cell differentiation. We hypothesize that the activation of the NF-κB pathway by PMA can be reverse by (-)-epigallocatechin-gallate (EGCG). Indeed, the up-regulation of downstream genes combined with the down-regulation of IκB expression showed the significant implication of the NF-κB signaling pathway to activate pro-inflammatory and pro-invasive mechanisms linked to carcinogenesis. The same evidence exhibits in the differentiated cells called «macrophages-like». Moreover, the green tea polyphenol, EGCG, shows chemopreventive property since it better inhibited NF-κB signaling in cells treated simultaneously with EGCG and PMA compared to the «macrophages-like». This difference could be due, in part, to the down-regulation of the 67 kDa laminin receptor, known to be the non-integrin membrane receptor for EGCG. All together, our results suggest that the differentiation status of promyelocytic cells is linked to the activation of mechanisms involved in carcinogenesis and metastasis. These phenomena can be prevented by using natural agents such as EGCG. Targeting the specific biomarkers linked to the differentiation status of tumor cells and involved in the disruption of the BBB may help reduce secondary neuroinflammation and enable the advancement of knowledge towards carcinogenesis prevention.

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin. / The intestinal mucosa is exposed to oxidizing agents from the ingestion of modified foods, immuno-inflammatory cells and intestinal flora. Diet high in fruits and vegetables may reduce oxidative stress and inflammation via several mechanisms. These beneficial effects may be due to their high polyphenol content. The first aims for my PhD was to define the nature of polyphenols extracted from dried apple peels (DAPP) and to determine their antioxidant and anti-inflammatory potential in the intestine. Caco-2/15 cells were used to study the role of DAPP preventive actions against oxidative stress (OxS) and inflammation induced by iron-ascorbate (Fe/Asc) and lipopolysaccharide (LPS), respectively. The combination of HPLC with fluorescence detection, HPLC-ESI-MS TOF and UPLC-ESI-MS/MS QQQ allowed us to characterize the phenolic compounds present in the DAPP (phenolic acids, flavonols glycosides, flavan-3-ols, procyanidins). The addition of Fe/Asc to Caco-2/15 cells induced OxS as demonstrated by the rise in malondialdehyde, depletion of n-3 polyunsaturated fatty acids, and alterations in the activity of endogenous antioxidants (SOD, GPx, G-Red). However, preincubation with DAPP prevented Fe/Asc-mediated lipid peroxidation and counteracted LPS-mediated inflammation as evidenced by the down-regulation of cytokines (TNF-α and IL-6), and prostaglandin E2. The mechanisms of action triggered by DAPP induced also a down-regulation of cyclooxygenase-2 and nuclear factor-kB, respectively. These actions were accompanied by the induction of Nrf2 (orchestrating cellular antioxidant defenses and maintaining redox homeostasis), and PGC-1α (the “master controller” of mitochondrial biogenesis). Our findings provide evidence of the capacity of DAPP to reduce OxS and inflammation, two pivotal processes involved in inflammatory bowel diseases. The cranberry fruit has been reported to have high antioxidant effectiveness that is potentially linked to its richness in diversified polyphenolic content. Therefore, the second objective was to compare the results for apple to those for the cranberry. More specifically, the aim of this study was to determine the role of cranberry polyphenolic fractions in oxidative stress, inflammation and mitochondrial functions using intestinal Caco-2/15 cells. The second aim of this work was to determine the polyphenolic species that were responsible for the observed biological activity. The combination of HPLC and UPLC-TDQ techniques allowed us to characterize the profile of low, medium and high molecular weight polyphenolic compounds in cranberry extracts. The medium molecular weight fraction was enriched with flavonoids and procyanidin dimers whereas procyanidin oligomers (degree of polymerization > 4) were the dominant class of polyphenols in the high molecular weight fraction. Pre-incubation of Caco-2/15 cells with these cranberry extracts prevented Fer/Asc-mediated lipid peroxidation and counteracted LPS-mediated inflammation as evidenced by the decrease in pro-inflammatory cytokines (TNF-α and IL-6), cyclooxygenase-2 and prostaglandin E2. Cranberry polyphenols fractions limited both NF-B activation and Nrf2 down-regulation. Consistently, cranberry procyanidins alleviated oxidative stress-dependent mitochondrial dysfunctions as showed by the rise in ATP production and the up-regulation of Bcl-2, as well as the decline of protein expression of cytochrome C and apoptotic inducing factor. These mitochondrial effects were associated with a significant stimulation of PGC1α, a central inducing factor of mitochondrial biogenesis and transcriptional co-activator of numerous downstream mediators. Finally, cranberry procyanidins forestalled the effect of Fer/Asc on the protein expression of mitochondrial transcription factors (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). The analysis of different pathways, including absorption and transport of polyphenol species revealed which species in the three cranberry fractions have been responsible for the antioxidant activity observed. Especially, the identification of flavan-3-ols and A-type procyanidins in mitochondria suggested that these polyphenol species were responsible for the antioxidant activity in this organelle. Our findings provide evidence for the capacity of cranberry polyphenols to reduce intestinal oxidative stress and inflammation while improving mitochondrial dysfunction. Subsequently, we evaluated the preventive and therapeutic aspects of DAPP polyphenols on intestinal inflammation while elucidating the underlying mechanisms and clinical benefits. Induction of intestinal inflammation in the C57BL6 mice was performed by oral administration of the inflammatory agent DSS (Dextran Sodium Sulfate, 2.5% for 10 days). Physiological and supraphysiological doses of DAPP (200 and 400 mg/ kg/day, respectively) were administered by gavage for 10 days pre- and during-DSS. DSS caused weight loss, shortening of the colon, dystrophic detachment of the epithelium, erosion and infiltration of mono- and polymorphonuclear cells in the colon. Additionally, the DSS induced an increase in lipid peroxidation, a down-regulation of antioxidant enzymes, a rise in MPO and COX-2 expression, and PGE2 production. However, the DAPP corrected or at least alleviated most of these abnormalities in preventive and therapeutic situations, in addition to lowering protein expression of NF-kB and inflammatory cytokines (TNF-a and IL-6) while stimulating antioxidant transcription factors (Nrf2, PGC1α). The supraphysiological dose of DAPP in therapeutic situation has corrected mitochondrial dysfunction, as evidenced by the raised ADP/ATP ratio, reduced apoptosis (Cyt C and AIF) and the DNA repair enzyme (OGG1) that eliminated DNA damage, caused by oxidative stress, thereby preventing the initiation of the ROS vicious cycle. The relative abundance of colitogenic bacteria was slightly decreased in DAPP-treated mice compared to DSS-induced colitis group. Conclusions: Polyphenols of DAPP exhibit a powerful anti-oxidant and anti-inflammatory power in the intestine. Their actions are associated with the regulation of cellular signaling pathways and changes in microbiota composition. Therefore, preventive and therapeutic effects of DAPP may be clinically feasible in individuals with intestinal disorders such as colonic cancer.