Synthèse enzymatique de la DHA-lysophosphatidylcholine et évaluation de son effet sur la lignée cellulaire de cancer du sein humain MDA-MB 231

Enzymatic synthesis of DHA-lysophosphatidylcholine and evaluation of its effect on the MDA-MB-231 human breast cancer cell line

• Auteur / Autrice : Dalal Mohamad Ali
• Direction : Lionel Ulmann, Gaëlle Pencreac'h, Laurent Poisson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie, biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 22/02/2022
• Etablissement(s) : Le Mans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Biologie des Organismes, Stress, Santé, Environnement (Le Mans) - Biologie des Organismes- Stress- Santé- Environnement [Le Mans Université] / BiOSSE
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lionel Ulmann, Gaëlle Pencreac'h, Laurent Poisson, Yolande Perrin, Laurent Picot, Benoît Schoefs
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Humeau-Virot, Vincent Rioux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mort cellulaire

Inhibiteurs

Cancer du sein

Lignées cellulaires

Estérification

Synthèse (chimie)

Docosahexaénoïque, Acide

Mots clés libres

DHA-Lysophosphatidylcholine

Estérification sans solvant

Lipase immobilisée

Plan d'expériences

Méthode de réponse de surface

Lignée cellulaire MDA-MB-231

Viabilité cellulaire

Mécanismes de mort cellulaire

DHA-Lysophosphatidylcholine

Solvent free esterification

Immobilized lipase

Design of experiments

Response surface methodology

MDA-MB-231 cell line

Cell viability

Cell death mechanisms

Résumé

Ce travail étudie la synthèse de DHA-lysophosphatidylcholine (LPC-DHA) par estérification enzymatique, catalysée par une lipase et sans solvant, ainsi que la capacité de la LPC-DHA à réduire la viabilité cellulaire de la lignée cancéreuse humaine MDA-MB-231. Une optimisation des paramètres de l’estérification entre la glycerophosphatidylcholine (GPC) et l’acide docosahexaénoïque (DHA, C22 :6 -3) a été réalisée selon la méthodologie des surfaces de réponse (RSM). Deux réponses ont été mesurées : le rendement de conversion de la GPC et la concentration en LPC-DHA dans le milieu. Un rendement de conversion de la GPC de 67% est obtenu dans les conditions réactionnelles suivantes : rapport molaire DHA/GPC de 17, température de réaction de 36°C et quantité de la lipase B de Candida antarctica immobilisée Novozym® 435 de 15%. La concentration maximale de LPC-DHA obtenue est de 245 mM dans les conditions suivantes : rapport molaire DHA/GPC de 4, température de 36°C et quantité de Novozym® 435 de 15%. Une caractérisation par RMN a permis de confirmer que le composé synthétisé correspond à l’isomère sn-1 de la LPC-DHA, qu’il est pur et non oxydé. L’étude in vitro de l’effet de différentes LPC et différents vecteurs lipidiques du DHA sur les cellules MDA-MB-231 a montré que la LPC-DHA est la plusefficace pour réduire la viabilité cellulaire, les IC50 de la LPC-DHA, PC-DHA, du MAG-DHA, et du DHA libre étant de 19 µM, 50 µM, 300 µM et 347 µM, respectivement. La LPC-DHA et la PC-DHA réduisent la viabilité cellulaire principalement en induisant un stress oxydatif et une altération de la membrane plasmique. Le DHA et le MAG-DHA induisent également un stress oxydatif. En conclusion, ce travail a abouti à la synthèse de LPC-DHA dans des conditions de réaction favorables et a montré un effet inhibiteur significatif de la viabilité de cellules de cancer du sein, in vitro.

This work studies the synthesis of DHA-lysophosphatidylcholine (LPC-DHA) by solvent-free lipase-catalyzed esterification and the ability of LPC-DHA to reduce cell viability of the human cancer cell line MDA-MB-231. Optimization of esterification parameters between glycerophosphatidylcholine (GPC) and docosahexaenoic acid (DHA) was performed using response surface methodology (RSM). Two responses were measured: the conversion yield of GPC and the concentration of LPC-DHA in the medium. A GPC conversion yield of 67% is obtained under the following reaction conditions: a DHA/GPC molar ratio of 17, a reaction temperature of 36°C and a Novozym® 435 (immobilized lipase B from Candida antarctica) load of 15%. The maximum concentration of LPC-DHA obtained is 245 mM under the following conditions: a DHA/GPC molar ratio of 4, temperature of 36°C and a Novozym® 435 load of 15%. NMR characterization confirmed that the synthesized compound is pure and unoxidized sn-1 LPC-DHA In vitro study of the effect of different LPCs and different lipid vectors of DHA on MDA-MB-231 showed that LPC-DHA was the most effective in reducing cell viability, with IC50 for LPC-DHA, PC-DHA, MAG-DHA, and free DHA of 19 µM, 50 µM, 300 µM, and 347 µM, respectively. LPC-DHA and PC-DHA reduce cell viability primarily by inducing oxidative stress and plasma membrane damage. DHA and MAG-DHA also induced oxidative stress. In conclusion, this work led to the synthesis of LPC-DHA under favorable conditions and demonstrated the very interesting effect of LPC-DHA in reducing the viability of MDA-MB-231 breast cancer cells.