Mimes de MnSOD : techniques analytiques basées sur la spectrométrie de masse pour quantifier leur quantité et leur effet biologique dans les cellules épithéliales intestinales enflammées

MnSOD Mimics : analytical mass spectrometry-based techniques to quantify their amount and biological effect in inflamed intestinal epithelial cells

• Auteur / Autrice : Martha Zoumpoulaki
• Direction : Clotilde Policar, Joëlle Vinh, Nicolas Delsuc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 21/05/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie moléculaire de Paris centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des biomolécules (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Bertrand Friguet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florence Gazeau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Martin Stillman, Sarah Cianférani-Sanglier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectrométrie de masse

Stress oxydatif

Propriétés biochimiques

Superoxyde dismutase

Étiologie

Maladies inflammatoires chroniques de l'intestin

Mots clés libres

Espèces Réactives d'Oxygène (ROS)

Oxydation

Mime de Superoxyde Dismutase (SOD)

Maladies Inflammatoires Chroniques de l'Intestin (MICI)

Inflammation

Spectrométrie de Masse (MS)

ROS

Oxidation

MnSOD mimic

IBD

Inflammation

Mass spectrometry

Résumé

Le déséquilibre intracellulaire entre antioxydants et pro-oxydants est impliqué dans le développement de nombreuses pathologies, comme les maladies inflammatoires chroniques intestinales-MICI. Le fait que la superoxyde dismutase à manganèse (MnSOD) soit la première ligne de défense antioxydante nous a conduit à tester le rôle des mimes de SOD comme agents anti-inflammatoire dans le contexte des MICI. Mn1 est facilement synthétisé, stable, avec une bonne activité anti-superoxyde intrinsèque et anti-inflammatoire sur des cellules épithéliales intestinales (HT29-MD2) en situation de stress oxydant. La présence de Mn1 intact (ligand+Mn2+) à l'intérieur des HT29-MD2, créées pour étudier l'inflammation intestinale est démontrée avec une stratégie en spectrométrie de masse (IMS-MS). Après 6 h d'incubation avec 100 µM Mn1 et LPS 0.1 µg/mL, Mn1 a été détecté en forme intacte avec une concentration intracellulaire estimée à 10 µM. En utilisant la stratégie OcSILAC, qui permet de quantifier simultanément l’expression des protéines et le niveau d’oxydation de cystéines de l’ensemble du protéome, nous avons démontré qu’une oxydation est induite par le LPS dès 15min (dans la fraction organelles dont la mitochondrie) et qu’elle se résout après 6h-LPS, avec une surexpression de la MnSOD (dès 3h). Quand il est coincubé avec LPS, Mn1 est capable de limiter l’oxydation totale des protéines à 15 min (70% dans les membranes/organelles) et de remplacer l’action de la MnSOD à 6h. Mn1 également rétablit en leur niveau basal la majorité des protéines sous et surexprimées par l’activation au LPS. Nos résultats démontrent ainsi le potentiel du Mn1 comme nouvel agent thérapeutique contre les MICI.

The intracellular imbalance between antioxidants and pro-oxidants is involved in the development of many pathologies (like chronic inflammatory bowel diseases-IBD). The fact that manganese superoxide dismutase (MnSOD) is the first line of antioxidant defense led us to study the role of MnSOD mimics as anti-inflammatory agents in the context of IBD. Mn1 is easily synthesized, stable, with good intrinsic anti-superoxide activity and anti-inflammatory activity on intestinal epithelial cells (HT29-MD2). The presence of intact Mn1 (ligand+Mn2+) inside HT29-MD2, created to study intestinal inflammation, was demonstrated using mass spectrometry (IMSMS). After 6h of incubation with 100 µM Mn1 and with LPS 0.1 µg/mL, Mn1 was detected intact with an estimated intracellular concentration of 10 µM. Using the OcSILAC strategy, making possible to simultaneously quantify protein expression and oxidation at the proteome-wide cysteine level, it has been demonstrated that an oxidation was induced by LPS from 15min (in the organelles fraction, including mitochondria) and was resolved after 6h-LPS, with an overexpression of MnSOD (after 3h). When coincubated with LPS, Mn1 limited the total protein oxidation at 15min (70% in the membranes/organelles) and compensate for MnSOD at 6h. Mn1 also restored to their basal levels most of the proteins that were under and overexpressed upon LPS activation. Our results thus demonstrate the potential of Mn1 as a new therapeutic agent against IBD.