AGPI - Lipides et signalisation cellulaire

1. Acides gras polyinsaturés (AGPI)
- Importance au cours de différentes pathologies
- Action sur le système immunitaire
- Mécanismes d’action cellulaire
2. Polyamines
- Polycations
- Comme second messagers
- Importance au cours de la prolifération cellulaire normale &
cancéreuse

H 3 C
Acides gras polyinsaturés, AGPI
n-6
exemple : acide arachidonique
(C20:4 n-6)
COOH

% of total fatty acids
FAT SOURCE n-3 n-6 n-9
- Safflower oil trace 75 14
- Corn oil trace 70 25
- Olive oil trace 10 71
- Sunflower seed oil/HOC 2 60/11 25/86
- Soybean oil 7 54 24
- Canola oil 11 28 60
- Fish oil 37 1 13
Alexander JW (1998), Nutrition 14:627-633.

n-3 PUFA
% of total fatty acids
FISH POPULATION EPA DHA
- Freshwater fish 5 - 13 1 - 5
- Pacific anchovy 18 11
- Capelin (Codfish) 9 3
- Mackerel 8 8
- Herring 3 - 5 2 - 3
- Sardine 3 9 - 13
Source alpha -LA
- Freshwater fish 1 - 6
- Marine fish 1
- Linseed 45 - 60
- Rapseed 10 - 11
- Walnut oil 13

PUFA : “Pharmaconutrients”

(-)
- Rôle de DGLA

- AGPI n-3 dans le lait maternel

Intelligence Test Scores at 4 Years Old (K-ABC)
Enhanced by Maternal DHA Supplementation

DHA Accumulation in the Brain is Early and Rapid

Étude épidémiologique, effectuée à Hyderabad, Inde
Diabète de
type II

PUFA/EPAX dietary treatment diminishes blood pressure in SHR
SHR control, 251 ± 16 mm Hg vs. SHR PUFA/EPAX, 209 ± 2 mm Hg
WKY control, 161 ± 16 mm Hg vs. WKY PUFA/EPAX, 178 ± 7 mm Hg)

Beneficial Effects on n-3 PUFA in CAD :
- “Study Zutphen” 1985
- Caucasain “Markmann” 1999
- Triglycerides
- HDL 2 -cholesterol
- Platelet reactivity
- Monocyte reactivity
- Neutrophil reactivity
- Blood pressure
- Anti-arrhythmic properties (“DART = 1989”)
Schmidt EB et al. (2001) Lipids 36:S65-S68.

PUFA, n-6 : “Immunostimulators”
PUFA, n-3 : “Immunosuppressors”
Graft vs host
Psoriasis, Dermatitis,
SLE, multiple sclerosis
Rheumatoid Arthritis, etc.

Effects of n-3 rich diet macrophage functions in mice
(during 8 weeks)
ng / ml
PGE 2 TXB 2 6ketoPGF 1α
Low fat diet 73±7 0.6±0.1 0.7±0.1
Coconut oil 52±12 0.5±0.2 0.7±0.1
Olive oil 59±7 0.7±0.1 0.8±0.1
Fish oil 18±2 0.3±0.1 0.2±0.1
Calder PC (1996) 55:127-150.

Effects of n-3 rich diet macrophage functions in mice
(during 8 weeks)
ng / ml
IL-1 IL-6 TNF-α
Low fat diet 0.49±0.02 10.4±1.2 0.32±0.16
Coconut oil 0.45±0.01 10.0±1.4 0.54±0.14
Olive oil 0.47±0.03 11.2±0.3 0.9±0.02
Fish oil 0.33±0.13 4.7±0.8 0.13±0.05
Calder PC (1996) 55:127-150.
- IL-1
- IL-2, IL-4,
- IL-6, IL-8, IL-10, TGFβ
n-3 n-6

Hypersensibilité de type retardée
DNFB
DNFB = dinitrofluorobenzène

Psoriasis
Dematose,
érythémato-squameuse
bien limitée, arrondie,
ovalaire ou polycyclique

AGPI n-3 : Lésions Psoriatiques
14 études

- Lupus
- Polyarthrite rhumatoïde

11 études
AGPI n-3 : Immunosuppresseurs
Owerview of double-blind, randomised studles of the effect of supplementation
with ω-3 polyunsaturated fatty-acids (n-3 PUFA) in patients with rheumatoid arthritis.
No. of No. of Duration n-3 PUFA Main findings
patients patients completed weeks supplement (g/day)
52 37 12 3.0 no. tender joints
morning stiffness
40 3 14 4.5 no. tender joints, time to fatigue
LTB 4 and LTB 5
65 49 24 3.2 no. tender joints, no.swollen joints
6.4 grip strength , morning stiffness
LTB4 and interleukin-1
12 12 4 2.7 Ritchie joint index, morning stiffness
grip strength
48 33 52 0.5 daily intake of NSAID
60 46 12 5.2 tender joints, grip strength LTB 4
16 14 12 3.4 tenders joints, morning stiffness
LTB 4 and LTB 5
48 43 26 3.0 dally intake of NSAID
improvment of global assessment
74 67 16 5.8 moming stiffness
55 51 12 3.6 moming stiffness, no. Tender joints

Sclérose en plaque

Sclérose en plaque

Huile de poisson… un bon ttt ?
16 patients avec asthme d’effort documenté reçoivent 1x/j durant 3 semaines
- capsules d’huile de poisson (3.2g ac. eicosapentaenoic + 2g ac. docohexaenoic)
- ou capsules de placebo (8 patients/groupe)
Mickleborough, TD, Chest 2006

Sputum : ↓ de médiateurs inflammatoires pré + post effort
Noir : huile de poisson Gris foncé : diète normale Gris clair :
placebo
A :
↓LTC4
↓LTE4
C :
↓IL1-β
B :
↓PGD2
D :
↓TNF
Mickleborough, Chest 2006

Les bienfaits de l’huile de poisson
Extraite de poissons bleux pêchés
dans des zones arctiques encore
épargnées par la pollution, cette
huile est très riche en acides gras
Oméga 3 (EPA et DHA)….

Th0
IL-2
. Différenciation de cellules Th0 en Th1 et Th2
IL-12, IFN-γ
IL-4
Th1
Th2
IL-2
IL-4
IFN-γ
IL-10
IL-5 IL-6
IL-13
CMI,
Inflammation,
DTH
Humoral
immunity

Th1 phenotype is involved in type 1 diabetes

DHA & Immunocopetence in healthy man
- DHASCO TM oil, 40% DHA
- 11 healthy subjects, diet for 120 days
(30 days control diet + 90 days DHA diet, 6 g per day)
- at 22, 30, 78, 85, 106, 113 days
- No modification in Con-A/ PHA - induced T-cell proliferation
- No modification in WBC, PMN, monocytes, lymphocytes
- No modification in B-cells (CD19 + ), T-cells (CD3 + ), CD4 + , CD8 + , etc.
- No modification in DTH response, serum concentrations of IgG, C3, IL-2R
Kelly DS et al. (1998) Lipids 33:559-566.

Système immunitaire & Hypertension :
effets d’AGPI n-3
PUFA/EPAX dietary treatment diminishes blood pressure in SHR
SHR control, 251 ± 16 mm Hg vs. SHR PUFA/EPAX, 209 ± 2 mm Hg
WKY control, 161 ± 16 mm Hg vs. WKY PUFA/EPAX, 178 ± 7 mm Hg)

IL-2

Cyclooxygénase
Lipoxygénase
mécanismes d’action
A : Diminution de la
production des eicosanoïdes n-6
B : Diminution de l’activité des
enzymes, impliquées dans le
métabolisme des acides gras
C : Diminution des taux de lipides circulants .. fluidité
membranaire….etc..

mécanismes d’action
Hypothèse : intervention avec les seconds messagers
3 H-DHA (et EPA) s’incorporent dans les phospholipides
(particulièrement au niveau de phosphatidylcholine, PC)
Lipids PL

Phosphatidylcholine (PC) est la cible de différentes
lipases
CH 2O- 18:0
CHO-AGPI, n-3
O
=
CH 2O-P-choline
OH
PLC-PC PLD
PLA 2

PLD - PKC dépendante ...
PC-PLC
Phospho - choline
PC
PLD
DAG
(EPA/DHA)
myo-Inositol
choline
Acide Phosphatidique
AP hydrolase
Production de DAG à partir de PC
PLD ?
PIP 2
PI-PLC
choline

- Sécrétées
- Cytosoliques
Phospholipase A 2
± 14 kDa, types - IB & V
± 30-110 kDa -type - IV Ca2+ dép.
type - VICa 2+ indép.
Ca 2+ dép., sPLA 2
cPLA 2
iPLA 2

- Études de la libération de 3 H-[acide arachidonique / EPA /
DHA] à partir de cellules T en présence de mitogènes
démontrent
- PLA2 - type IB, V et type VI sont impliquées dans la libération de
l ’acide arachidonique (i, s PLA2 )
- PLA 2 - type IV est impliquée dans la libération de EPA et DHA (cPLA 2 )

AGPI, n-3
PL
DAG - DHA
DAG - EPA
DAG - AA
2. DAG
PLC
PLD
PKC
p21ras
TCR
MAPK
(EPA / DHA)
1. Libres
Ca 2+

PKC inactive
PKC active
Activation of protein kinase C (PKC)
Pseudosubstrate domain
Ca 2+
RACK
DAG
Substrate binding site

CalB domain
ATP
PKC kinase
Thr-497
PMA (DAG)
Ca 2+
PS
ATP
RACKS
DAG
P
ATP
PKC Activation….
P
MARCKS
Zn 2+ “butter flies” - Cys1 & Cys2
Pseudosubstrate
Plasma membrane

Enzype activity
(pmol/ug protein)
8
7
6
5
4
3
2
1
0
None
LA
DHA
EPA
PKA PKC
- Lymphocytes humains cultivés pendant 24h en présence de AG (100 uM)
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
PMA-Activated PKC
EPA DHA
0.01 mM
0.0 5 mM
0.10 mM

Différentes isoformes de PKC
GROUPE SOUS-POPULATION ACTIVATION EXPRESSION
- cPKC α Ca2+, DAG, PS, lyso-PC Universelle
β I, βII, γ « ?
- nPKC δ DAG, PS Universelle
ε, η, θ ?? Cerveau,
Peau, cœur,
- aPKC ζ, ν ?? Universelle
λ ?? Ovaire, Testicule

T
T
M PKC δ
CY
CO DHA PMA PMA+
DHA
M PKC α
CY
T
M
CY
T
M
CY
Western blot
PKC ε
PKC ζ

Activation des différentes isoformes de PKC par les DAG
CH 2 O-18:0
CHO-AGPI
O
=
CH 2 O-P-choline
OH
SAG = 1-stéaroyl-2 AA-sn-glycérol
SDG = 1-stéaroyl-2 DHA-sn-glycérol
SEG = 1-stéaroyl-2 EPA-sn-glycérol

nmoles/min/mg protéines
PKCα
2
1
0
SAG
£ £
SDG
SEG
(n-6) (n-3)
cPKC
nmoles/min/mg protéines
0.45
0.35
0.25
0.15
0
PKCβI
£
£
SAG
SDG
SEG
(n-6)(n-3)

PIP 2
PLC
IP3
“CROSS - TALK”
-
TCR
DAG
Ca 2+ PKC
Cell activation
PLD
PC
+
PLA 2
PUFA Lyso-PC
+ -

PMA
PKC
MAP Kinase signalling
p21ras
Raf-1
MEK 1/2
ERK1
ERK 2
PAK
MEKK
JUNKK
(SEK)
JNK
(SAPK)
UV

L’acide arachidonique induit la phosphorylation de ERK 1/2
Cellules
musculaires lisses

L’implication de la voie lipoxygénase ……via la PKC

EPA and DHA diminish PMA-induced ERK1/ERK2
phosphorylation
p44
p42
EPA, µM
PMA
p44
p42
AA, µM
PMA
0 0 60 5 10 20 40 60
- + - + + + + +
60 40 20 10 5 60 0
+ + + + + - +
C LA ALA
p44
p42
p44
p42
0 0 40 5 10 20 40
- + - + + + +
DHA, µM
PMA

PMA
C AA EPA DHA PMA AA EPA DHA
EMSA of NF-κB
NK-κB

β-actin, mRNA
IL-2, mRNA
PMA + ionomycin
EPA, µM C 0 5 10 20
β-actin, mRNA
RT-PCR
IL-2, mRNA
DHA, µM C 0 5 10 20

Conclusion
AGPI, n-3
Canaux
CRAC
PL
DAG - n-3
(EPA / DHA)
PLC
PLD
Ca 2+
PKC
p21ras
pHi
IP3-R
Raf-1
MEK
ERK1
ERK2
NF-kB