1. Evolutionarily conserved susceptibility of the mitochondrial respiratory chain to SDHI pesticides and its consequence on the impact of SDHIs on human cultured cells
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Pierre Rustin, Agathe Kahn, Judith Favier, Paule Bénit, Pierre Gressens, D Chretien, Sylvie Bortoli, Anne Paule Gimenez-Roqueplo, Laurence Huc, Malgorzata Rak, Manuel Schiff, Maladies neurodéveloppementales et neurovasculaires (NeuroDiderot (UMR_S_1141 / U1141)), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Toxicité environnementale, cibles thérapeutiques, signalisation cellulaire (T3S - UMR_S 1124), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Contaminants & Stress Cellulaire (ToxAlim-COMICS), ToxAlim (ToxAlim), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Service de neurologie pédiatrique et maladies métaboliques, Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpital Robert Debré-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Paris-Centre de Recherche Cardiovasculaire (PARCC - UMR-S U970), Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] (HEGP), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Service de génétique [CHU HEGP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] (HEGP), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO), No specific funding was initially provided for this work. After the work realization, PB and PR received a specific support grant from the French Association POLLINIS (https://www.pollinis.org/). General expenses were covered by grants from AAJI (Association pour l’Aide aux Jeunes Infirmes & aux Personnes Handicapées), AFAF (Association Française de l’Ataxie de Friedreich), Association OLY (Ouvrir Les Yeux), ANR MITOXDRUGS (ANR-16-CE18-0010)., ANR-16-CE18-0010,MITOXDRUGS,Toxicité mitochondriale des médicaments et stéatose hépatique. Généralisation de la relation causale pour le développement de nouveaux tests prédictifs.(2016), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP)-Hôpital Robert Debré-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] (HEGP), Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP)-Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] (HEGP), Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO), Rustin, Pierre, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Bodescot, Myriam, and Toxicité mitochondriale des médicaments et stéatose hépatique. Généralisation de la relation causale pour le développement de nouveaux tests prédictifs. - - MITOXDRUGS2016 - ANR-16-CE18-0010 - AAPG2016 - VALID
- Subjects
0301 basic medicine ,Glutamine ,Respiratory chain ,Mitochondrion ,Toxicology ,Biochemistry ,Antioxidants ,Database and Informatics Methods ,0302 clinical medicine ,Animal Cells ,Medicine and Health Sciences ,Glycolysis ,Annelids ,Amino Acids ,[SDV.BBM.BC] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biochemistry [q-bio.BM] ,Energy-Producing Organelles ,Cells, Cultured ,Connective Tissue Cells ,Multidisciplinary ,biology ,Organic Compounds ,Succinate dehydrogenase ,Monosaccharides ,Acidic Amino Acids ,Quinones ,Eukaryota ,Neurodegenerative Diseases ,Bees ,Mitochondria ,[SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biomolecules [q-bio.BM] ,Insects ,Succinate Dehydrogenase ,Chemistry ,Mitochondrial respiratory chain ,[SDV.TOX.TVM] Life Sciences [q-bio]/Toxicology/Vegetal toxicology and mycotoxicology ,Connective Tissue ,Physical Sciences ,Mitochondrial Membranes ,Medicine ,Cellular Structures and Organelles ,Cellular Types ,Anatomy ,Honey Bees ,Sequence Analysis ,Research Article ,Arthropoda ,Bioinformatics ,Science ,Carbohydrates ,Médecine humaine et pathologie ,[SDV.TOX.TVM]Life Sciences [q-bio]/Toxicology/Vegetal toxicology and mycotoxicology ,Oxidative phosphorylation ,Bioenergetics ,Research and Analysis Methods ,Electron Transport ,Fungal Proteins ,03 medical and health sciences ,Drug Resistance, Fungal ,Animals ,Earthworms ,Humans ,Oligochaeta ,Pesticides ,[SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biochemistry [q-bio.BM] ,Toxicologie ,Organic Chemistry ,Chemical Compounds ,Organisms ,Fungi ,Biology and Life Sciences ,Proteins ,Cell Biology ,Fibroblasts ,Invertebrates ,Hymenoptera ,Biological Tissue ,Glucose ,030104 developmental biology ,Cell culture ,biology.protein ,Human health and pathology ,Sequence Alignment ,030217 neurology & neurosurgery - Abstract
International audience; Succinate dehydrogenase (SDH) inhibitors (SDHIs) are used worldwide to limit the proliferation of molds on plants and plant products. However, as SDH, also known as respiratory chain (RC) complex II, is a universal component of mitochondria from living organisms, highly conserved through evolution, the specificity of these inhibitors toward fungi warrants investigation. We first establish that the human, honeybee, earthworm and fungal SDHs are all sensitive to the eight SDHIs tested, albeit with varying IC50 values, generally in the micromolar range. In addition to SDH, we observed that five of the SDHIs, mostly from the latest generation, inhibit the activity of RC complex III. Finally, we show that the provision of glucose ad libitum in the cell culture medium, while simultaneously providing sufficient ATP and reducing power for antioxidant enzymes through glycolysis, allows the growth of RC-deficient cells, fully masking the deleterious effect of SDHIs. As a result, when glutamine is the major carbon source, the presence of SDHIs leads to time-dependent cell death. This process is significantly accelerated in fibroblasts derived from patients with neurological or neurodegenerative diseases due to RC impairment (encephalopathy originating from a partial SDH defect) and/or hypersensitivity to oxidative insults (Friedreich ataxia, familial Alzheimer's disease).
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- 2019
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