Etude de la signalisation cellulaire de l'apoptose induite par le 7β-hydroxysitosterol et le 7β-hydroxycholesterol dans les cellules cancéreuses coliques humaines
Institution:
Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Today, it is well recognized that consumption of fruits and vegetables may contribute to the reduction of colon carcinogenesis. The phytosterols oxides are present in plants and they present structural similarities with cholesterol oxides. Cholesterol and phytosterols oxides have unknown physiopathologic properties. The 7-hydroxysitosterol (7-OHsito) and the 7-hydroxycholesterol (7-OHchol) are the most widespread oxides. Our study was aimed to compare the biological activity of both compounds on the mechanisms involved in the regulation of human colon cancer cell death. Our results have shown that the colon cancer Caco-2 cells did not exhibit the same sensibility towards hydroxysterols. In fact, we observed a 50% growth inhibition in the presence of 7-OHsito at 60µM and 7-OHchol at 30µM. Loss of mitochondrial membrane potential and lysosomal membrane integrity were observed in the presence of both compounds. The 7-OHsito induced a caspase-dependent apoptosis whereas, the 7-OHchol induced a caspase-independent apoptosis associated with oxidative stress production. All processes were independent of Bcl-2 and Bax protein expression. We also studied the impact of both compounds on polyamine metabolism which is highly activated during colon carcinogenesis. Our data showed that two key enzymes involved in polyamine biosynthesis are inhibited, whereas polyamine catabolism was enhanced by both hydroxysterols. These data indicate that polyamine metabolic perturbations triggered only by 7-OHchol are related to apoptotic cell death. In return, polyamine metabolism perturbations induced by 7-OHsito seem to be associated to apoptosis initiation of apoptosis without affecting it directly. In conclusion, both hydroxysterols inhibit the growth of human colon cancer cells (Caco-2) via different apoptotic pathways in spite of their structural similarities. The two hydroxysterols exhibit different lipophilic properties which may explain their different biological effects.
Abstract FR:
Il est reconnu que la consommation des légumes peut contribuer à la diminution de risque du développement du cancer colorectal. Les hydroxyphytostérols sont issus de végétaux et ils ont des similitudes structurales avec les oxydes du cholestérol. Des formes oxydées du cholestérol et des phytostérols sont présentes dans l’alimentation et pourraient avoir des conséquences physiopathologiques encore mal connues. Le 7-OHsitostérol (7-OHsito) et le 7-OHcholestérol (7-OHchol) sont les oxydes les plus répandus. Ce travail de thèse a consisté à comparer l'activité de ces deux molécules sur les mécanismes impliqués dans la régulation de la croissance des cellules cancéreuses coliques humaines, Caco-2. Les cellules Caco-2 ne présentent pas la même sensibilité pour les deux hydroxystérols. Nous observons 50% d'inhibition de croissance à 60 µM pour le 7-OHsito et à 30 µM pour le 7-OHchol. Ils induisent l’apoptose en perturbant les membranes mitochondriales et lysosomiales. Le 7-OHsito déclenche une apoptose caspases-dépendante alors que le 7-OHchol active une apoptose caspases-indépendante associée à une production du stress oxydatif. Les deux processus sont indépendants de l’expression des protéines Bcl-2 et Bax. Nous avons également étudié l’impact de ces molécules sur le métabolisme des polyamines qui est fortement activé au cours de la cancérogenèse colique. Les enzymes de la biosynthèse des polyamines sont inhibées alors que le catabolisme est activé par les deux hydroxystérols. Seule la perturbation du métabolisme des polyamines provoquée par le 7-OHchol pourrait être liée à l’apoptose. La perturbation du métabolisme par le 7-OHsito pourrait être associée à l’apoptose sans l’influencer. Les deux hydroxystérols inhibent la croissance des cellules Caco-2 via l'activation de voies apoptotiques différentes malgré leur similitude structurale. Les différences dans les mécanismes d’action des deux hydroxystérols pourraient être liées à leur degré d’hydrophobicité.