Mechanistic Issues of the Interaction of the Hairpin-Forming Domain of tBid with Mitochondrial Cardiolipin

BACKGROUND: The pro-apoptotic effector Bid induces mitochondrial apoptosis in synergy with Bax and Bak. In response to death receptors activation, Bid is cleaved by caspase-8 into its active form, tBid (truncated Bid), which then translocates to the mitochondria to trigger cytochrome c release and subsequent apoptosis. Accumulating evidence now indicate that the binding of tBid initiates an ordered sequences of events that prime mitochondria from the action of Bax and Bak: (1) tBid interacts with mitochondria via a specific binding to cardiolipin (CL) and immediately disturbs mitochondrial structure and function idependently of its BH3 domain; (2) Then, tBid activates through its BH3 domain Bax and/or Bak and induces their subsequent oligomerization in mitochondrial membranes. To date, the underlying mechanism responsible for targeting tBid to mitochondria and disrupting mitochondrial bioenergetics has yet be elucidated. PRINCIPAL FINDINGS: The present study investigates the mechanism by which tBid interacts with mitochondria issued from mouse hepatocytes and perturbs mitochondrial function. We show here that the helix alphaH6 is responsible for targeting tBid to mitochondrial CL and disrupting mitochondrial bioenergetics. In particular, alphaH6 interacts with mitochondria through electrostatic interactions involving the lysines 157 and 158 and induces an inhibition of state-3 respiration and an uncoupling of state-4 respiration. These changes may represent a key event that primes mitochondria for the action of Bax and Bak. In addition, we also demonstrate that tBid required its helix alphaH6 to efficiently induce cytochrome c release and apoptosis. CONCLUSIONS: Our findings provide new insights into the mechanism of action of tBid, and particularly emphasize the importance of the interaction of the helix alphaH6 with CL for both mitochondrial targeting and pro-apoptotic activity of tBid. These support the notion that tBid acts as a bifunctional molecule: first, it binds to mitochondrial CL via its helix alphaH6 and destabilizes mitochondrial structure and function, and then it promotes through its BH3 domain the activation and oligomerization of Bax and/or Bak, leading to cytochrome c release and execution of apoptosis. Our findings also imply an active role of the membrane in modulating the interactions between Bcl-2 proteins that has so far been underestimated

Evaluation in Vitro de la Nocivite des Composes Organiques Volatiles de l'Air Interieur - Developpement d'une Technique d'Exposition Dynamique

Thesis for limited distributionJRC.I.2-Chemical assessment and testin

A Model to Evaluate Biological Effects from Combined Exposure to UVA/B Radiation and Toluene

Human keratinocytes (HaCaT), the major epidermis cell type, were exposed simultaneously to UVA/B radiation and to toluene/air mixture to assess the biological effects of combined exposure to common chemical and physical agents. As toluene is highly volatile, the exposure was performed with a fumigation device (CULTEX®) which allows the direct contact of gas vapor with cell surface, without medium interference. The effects obtained with single agent treatments were enhanced by their combination, as evaluated with different endpoint measurements: a toluene concentration of 5 ppmv induced an increase of cytotoxicity (measured by LDH release) which was enhanced by UVA/B pre-irradiation of the cells. Exposure to a combination of chemical and physical stressors leads to a further modification of the inflammatory response profile (IL-8, MCP-1 measurements), an increase of the amount of reactive oxygen species (ROS evaluation) and persistent DNA damage (determined by comet assay) without repair.JRC.I.1-Chemical Assessment and Testin

In vitro assessment of the toxicity of indoor volatile organic compounds (set up of a dynamic exposition technique)

Des centaines de composés chimiques volatils (COV et aldéhydes) sont présents dans l'air que nous respirons dans les environnements d'intérieur (maisons, bureaux, lieux publics ) à des concentrations souvent supérieures à celles mesurées à l extérieur. De plus, l homme passant la majeure partie de son temps en intérieur, la durée d exposition et les conséquences sur la santé sont loin d être négligeables. L objectif de cette thèse de doctorat était d évaluer, par des techniques in vitro, les effets biologiques potentiels des mélanges de faibles concentrations de polluants chimiques caractéristiques de l air intérieur. Pour cela, une méthode d exposition in vitro dynamique, utilisant un module appelé CULTEX® et permettant l exposition directe de cellules en interface air/liquide, a été mise au point. Nous avons étudié les effets de l exposition au toluène, benzène et formaldéhyde sur différentes lignées cellulaires humaines représentant les organes cibles des polluants. L application de faibles concentrations (proche des valeurs détectées dans les espaces intérieurs) des polluants, seuls puis en mélanges, sur les lignées cellulaires a permit de révéler la sensibilité et la spécificité du système d étude aux polluants par la détection d effets cytotoxiques, inflammatoires, oxydatifs et dénaturant sur l ADN propres à chaque produit et à leurs mélanges. D autres études ont été menées pour étudier l étendue des possibilités du système d exposition utilisé: l étude de la combinaison de l exposition à différents types d agents environnementaux (physiques et chimiques) et des tests d exposition in situ où des atmosphères recrées dans une chambre climatique à partir de matériels communs de construction ont été testéesHundreds of chemicals like volatile organic compounds (VOCs) are present in the indoor environment and are suspected to cause acute and chronic adverse health effects. At present, there is a lack of substantial information on toxicological effects caused by VOC mixtures at low concentrations; therefore, new experimental approaches should be designed to detect biological effects at typical indoor air concentrations. The aim of this PhD thesis was the in vitro evaluation of biological effects of low concentrations of indoor air pollutants. Toluene, benzene and formaldehyde were selected as representing key contaminants in indoor non-occupational environments. Human derived cell cultures, representing VOCs target organs were exposed to low concentrations of these air pollutants by means of an original exposure device, named CULTEX®, which permits the application of the volatile compounds directly on cell surface at the air/liquid interface. The exposition of cell cultures to low concentrations of selected volatile compounds, alone and in mixture, were able to initiate different biological effects in terms of toxicity, inflammatory response, oxidative stress and DNA damage. Further studies were performed in order to exploit the peculiarities of the exposure device: i.e. the combination of physical (UV) and chemical agents and the use of atmospheres generated in a climatic room by common construction materials.PARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF

Set-Up of a Dynamic in-Vitro Exposure Device for the Study of Indoor Air Pollutants Effects on Human Derived Cells.

see attachedJRC.I.5-Physical and chemical exposure

Effects of Mixtures of Toluene and Benzene at Indoor Concentrations on Human Lung Epithelial Cells Exposed under Airlifted Conditions

Hundreds of chemicals like volatile organic compounds (VOCs) are present in the indoor environment and are suspected to cause acute and chronic adverse health effects. At present, there is a lack of substantial information on toxicological effects caused by VOC mixtures at low concentrations; therefore, new experimental approaches should be designed to detect biological effects at typical indoor air concentrations. The aim of this work was the evaluation of biological effects of low concentrations of two VOCs, benzene and toluene which are representing key contaminants in indoor non-occupational environments, as individual compounds and in mixtures on cell cultures. Human epithelial lung cells (A549) (the lung being a VOC target organ) were exposed under airlifted conditions to low concentrations of air pollutants by means of a specific exposure device (CULTEX) that was properly adapted for the application of VOCs at low concentration levels. We demonstrated that single or binary exposures with the two selected volatile compounds having a similar chemical structure (benzene and toluene) are able to initiate different biological effects in terms of inflammatory response, oxidative stress and DNA damage. This work will be the basis for further studies on the biological effects of exposure to more complex indoor air mixtures.JRC.I.5-Physical and chemical exposure

An Optimized Method for in Vitro Exposure of Human Derived Lung Cells to Volatile Chemicals

Volatile organic compounds (VOCs) such as benzene and toluene, and low molecular weight carbonyls like formaldehyde belong to the main air pollutants found in indoor environments. They are suspected to induce acute and chronic adverse health effects like asthma, allergic and cardiovascular diseases, and strongly affect well-being. Our aim was to further develop and optimize an in vitro method to study the exposure of epithelial tumour lung cells (A 549) by using a commercial exposure chamber (CULTEX®) to assess the biological effects of VOCs and carbonyl compounds at low concentration levels. Exposing the cells to toluene, benzene and formaldehyde at mixing ratios varying from 0.1 to 0.6 ppmv in air resulted in reproducible direct effects with the induction of an inflammatory response and a modification of the glutathione redox status.JRC.DDG.I.2-Chemical assessment and testin

Effects of Toluene and Benzene Air Mixtures on Human Lung Cells (A549)

Human epithelial lung cells (A549) were exposed to toluene and benzene in the air as individual compounds and mixtures at concentrations of about 0.25 ppmv in a specifically adapted fumigation device. Possible early toxicological effects at cellular level have been determined by LDH, GSH and comet assay. One hour of exposure to 0.25 ppmv of toluene in the air induced DNA damages which were repaired within 24 hours after the treatment. No DNA damage was detected by applying a similar concentration of benzene, but there was a decrease in the glutathione ratio. Exposure to a mixture of toluene and benzene in air lead to an increase of the cytotoxic effect and DNA damage without any further repair, but did not induce any changes in the gluthatione redox status.JRC.DG.I.2-Chemical assessment and testin

Avis de l'Anses relatif à la publication de la proposition d’acte délégué de la Commission surl’intégration de nouvelles classes de dangers dans le règlement relatif à la classification, à l’étiquetage et à l’emballage des substances et des mélanges (CLP)

Citation suggérée : Anses. (2022). Avis relatif à la publication de la proposition d’acte délégué de la Commission sur l’intégration de nouvelles classes de dangers dans le règlement relatif à la classification, à l’étiquetage et à l’emballage des substances et des mélanges (CLP). (saisine 2022-SA-0169). Maisons-Alfort : Anses, 24 p.Dans le cadre de sa stratégie pour la durabilité dans le domaine des produits chimiques (CSS)publiée en 2020, la Commission européenne s’est engagée à introduire de nouvelles classes et de nouveaux critères de danger dans le règlement (CE) n°1272/2008 relatif à la classification, à l’étiquetage et à l’emballage des substances et des mélanges (dit règlement CLP) afin de mieux protéger la santé humaine et l’environnement des substances les plus préoccupantes. Les nouvelles classes de dangers proposées doivent permettre de caractériser les substances chimiques, ou leurs mélanges, au titre de leurs propriétés de persistance, de mobilité ou de bioaccumulation dans l’environnement, en lien avec une toxicité pour l’environnement ou la santé humaine (PBT, vPvB, PMT, vPvM), ou encore de leur caractère perturbateur endocrinien pour la santé humaine et l’environnement dans un règlement communautaire transversal.La Commission travaille depuis plusieurs mois sur la définition de ces nouvelles classes dedangers et a consulté à plusieurs reprises les États membres et parties prenantes (notammentdes représentants de l’industrie, des ONG, des scientifiques et des organismes d’expertise). A ce titre, l’Anses a participé aux discussions scientifiques et techniques dans le cadre des réunions des autorités compétentes pour les règlements REACH et CLP (dit CARACAL), en particulier dans le cadre du sous-groupe dédié aux perturbateurs endocriniens du CARACAL, ainsi qu’au groupe d'experts sur les substances persistantes, bioaccumulables et toxiques (invités lors de réunions ad-hoc du CARACAL). Elle a également apporté des contributions écrites, en 2021, aux consultations publiques sur le sujet.En date du 20 septembre 2022, la Commission a publié un projet d’acte délégué modifiant lesannexes du règlement CLP afin d’y introduire ces nouvelles classes de dangers. Le projet est mis à la consultation publique jusqu’au 18 octobre 20222. La Commission prévoit une adoption de l’acte fin novembre 2022.Dans ce contexte, l’Anses a été saisie par les trois ministères cités ci-dessus, qui souhaitaientrecueillir, en urgence, un avis de l’agence sur cette proposition de la Commission. En particulier, ils souhaitent disposer de l’avis de l’Anses sur les définitions des nouvelles classes de dangers et des critères proposés par la Commission dans l’annexe I de son acte délégué, à savoir :- Perturbateurs endocriniens pour la santé humaine (catégories 1 et 2) ;- Perturbateurs endocriniens pour l’environnement (catégories 1 et 2) ;- PBT (persistants, bioaccumulables et toxiques) et vPvB (très persistants et très bioaccumulables), PMT (persistants, mobiles et toxiques) et vPvM (très persistants et très mobiles).Le présent avis tient compte des commentaires déjà transmis lors des consultations précédentes et vise à souligner les problématiques critiques que l’adoption de ce texte pourrait poser, à la lumière de l’expérience acquise par l’Anses dans l’évaluation de ces propriétés de danger