Dissertations / Theses on the topic 'Glycogène'

L’objectif de notre étude est de comprendre les mécanismes impliqués dans la variation des qualités sensorielles et technologiques de la viande de porc. Les différentes expérimentations nous ont permis de mettre en évidence le rôle de l’oxydation des protéines dans la variation de qualités des viandes. Les modifications structurales qui ont en découlé participent également à l’élucidation des mécanismes à l’origine de la diminution du pouvoir en rétention d’eau. L’application des traitements thermiques sur la viande accentue les phénomènes oxydatifs dans lesquels la myosine et de l’actine sont des cibles privilégiées, impliquées dans la formation d’agrégats protéiques. Enfin, le rôle du glycogène comme potentialisateur de l’oxydation protéique a été démontré
We aimed to better understand the mechanisms underlying sensorial and technological meat qualities. The experimental design put into relief the important role of protein oxidation in meat quality. As a consequence of oxidation, structural changes of proteins demonstrated also their implication in water holding capacity. Heating enhanced the oxidative process in which myosin and actin can be considered as favoured protein target. Moreover these proteins are implicated in aggregation /polymerization. Finally, glycogen as a catalyst of protein oxidation was demonstrated

On a développé une nouvelle synthèse à grande échelle pour la préparation de la glucopyranosylidène-spiro-thiohydantoi͏̈ne qui peut être un remède hypoglycémique potentielle. On a préparé des N-acyl-N'-(per-0-acétyle-[beta]-D-glucopyranosyl)-urée qui se sont rélevées des inhibiteurs de la GP. Parmi ces molécules le 2-naphthoyl-urée inhibite l'enzyme par un Ki nanomolaire et ce produit est le meilleur inhibiteur analogue du D-glucose de la GP. Ces molécules s'áttachent à un site allostérique de la GP aussi en dehors du site actif; c'est une propriété unique parmi les inhibiteurs analogues du D-glucose. La synthèse des nouveaux glucopyranosylidène-spiro-oxadiazolines a été aussi visée. On a examiné cette synthèse par la photolyse des amidoximes acétylés parmis les conditions oxidatives. On a obtenu ces précurseurs par une réaction Staudinger modifiée. Selon nos expérimentations le produit de but spiro-oxadiazoline est probablement instable et n'est pas préparable par la méthode examinée.

La glycogène phosphorylase (GP) est l'enzyme clé de la mobilisation du glycogène dans les cellules. Chez l'homme, cette enzyme est retrouvée sous trois isoformes dont une cérébrale (GPc). Ces trois enzymes allostériques sont régulées à la fois par fixation d'effecteurs, et par phosphorylation. Cependant, bien que très similaires, la GPc présentent des caractéristiques de régulation qui lui sont propres. Par ailleurs, la GPc possède dans sa séquence plusieurs résidus cystéines réactifs suggérant que celle-ci peut être soumise à une régulation par les espèces réactives de l'oxygène (EROs). L'objectif de ce travail a donc été d'étudier les mécanismes moléculaires et cellulaires de la régulation de la GPc. Dans un premier temps, nous avons déterminé la structure de la GPc jusqu'à présent inconnue. Ces analyses ont permis de mettre en évidence les bases structurales de la régulation de la GPc par ses effecteurs allostériques. Nous nous sommes ensuite intéressés à la régulation de cette enzyme par le H2O2. Grâce à des approches de biochimie et de biologie cellulaire, nous avons montré que le H2O2 induit la formation d'un pont disulfure intramoléculaire au niveau du site de fixation de l'AMP, empêchant l'activation de cette enzyme par son effecteur allostérique. Cette régulation, spécifique de la GPc, permet un contrôle de la glycogénolyse par phosphorylation uniquement, en condition oxydante. Enfin, nous avons mis en évidence la capacité de composés environnementaux électrophiles (pesticides) à détourner la régulation redox de la GPc, conduisant à une altération du métabolisme du glycogène et pouvant ainsi participer au développement de pathologies neurodégénératives
Glycogen phosphorylase (GP) is the key enzyme for glycogen mobilization in cells. I human, this enzyme is found as three isoforms : liver GP (lGP), muscle GP (mGP) and brain GP (bGP). These three enzymes are allosteric enzymes, regulated by both the binding of allosteric effectors and phosphorylation. However, despite GPs are highly similar, bGP display distinguishing features. In addition, highly reactive cysteine residues are found in the primary sequence of bGP, suggesting that this enzyme might be regulated by reactive oxygen species (ROS). As a consequence, we investigated the molecular and cellular regulation of the bGP. First, we determined the crystal structure of this enzyme, so far unknown. These data revealed the structural bases of bGP regulation by its allosteric effectors, leading to the activation and the inactivation of the enzyme. We then focused on the regulation of bGP by H2O2, a model of ROS. Using biochemical and cellular approaches, we showed that H2O2 induces the formation of an intramolecular disulfide bond in the AMP binding site of the enzyme, avoiding its regulation by the allosteric effectors, without affecting its regulation by phosphorylation. Under oxidative condition, this regulation, unique to the brain form of GP, allows a control of the glycogenolysis through phosphorylation only. Finally, we demonstrated that electrophilic compounds from the environment (pesticides) might divert the redox regulation of bGP, leading to the alteration of glycogen metabolism which could participate to the development of neurodegenerative diseases

Chlamydia trachomatis est une bactérie intracellulaire obligatoire pathogène pour l'homme, qui se développe dans un compartiment appelé inclusion. La membrane de l'inclusion constitue une protection contre les défenses de l'hôte, mais limite l'accès aux nutriments. Un élément essentiel pour C. trachomatis est le glucose. Son polymère, le glycogène, est abondant dans le lumen de l'inclusion. Ce travail a eu pour objectif de reconstituer le flux de glucose dans des cellules infectées et d'expliquer l'accumulation du glycogène. En résumé, notre travail démontre que l'accumulation de glycogène dans la lumière de l'inclusion est le résultat de deux processus, l'import de glycogène " brut " de l'hôte par invagination de la membrane de l'inclusion, et la synthèse de novo de glycogène dans le lumen de l'inclusion. Ce dernier implique l'import d'UDP-glucose par un transporteur de la cellule hôte qui est recruté dans la membrane de l'inclusion, et la sécrétion d'enzymes bactériennes dans le lumen de l'inclusion. Ces mécanismes permettent aux bactéries de stocker des molécules énergétique, inaccessibles à l'hôte
The human pathogen Chlamydia trachomatis is an obligate intracellular bacterium, which develops in a parasitophorous compartment called inclusion. The inclusion membrane serves as a barrier to host defense mechanisms, but limits access to nutrients. One essential nutrient for C. trachomatis is glucose, and its polymer, glycogen, is highly abundant in the inclusion lumen. This work aimed to reconstitute the glucose flow in C. trachomatis infected cells and to understand the mechanisms for glycogen accumulation. In summary, our work demonstrates that glycogen storage in C. trachomatis inclusions is the result of two different strategies, bulk acquisition of host glycogen through invagination of the inclusion membrane, and de novo synthesis of glycogen within the inclusion lumen. The latter mechanism implicates the import of host UDP-glucose through a host transporter that is recruited to the inclusion membrane, and the secretion of bacterial glycogen enzymes into the inclusion lumen. These processes allow the bacteria to build an energy store within the inclusion lumen, out of reach for the host

Nombre d'especes animales sont frequemment soumises a des restrictions alimentaires et leur resistance au jeune constitue un facteur limitant leur tolerance au milieu naturel. De plus, le jeune est souvent associe aux migrations. Pour comprendre cette association, nous avons etudie, chez des rats: l'evolution du metabolisme durant le jeune prolonge et l'activite locomotrice spontanee (als) a l'aide de cages a metabolisme comportant une roue d'activite, la capacite a effectuer un exercice prolonge durant le jeune, la reconstitution des reserves glucidiques. Le jeune prolonge peut etre divise en 3 phases (p), suivant le metabolisme lipidique et proteique. L'als, peu modifiee en p1 s'eleve progressivement en p2 et fortement en fin de p2, debut de p3. Cela suggere un rapport etroit entre l'augmentation de l'utilisation des proteines et celle de l'als, lorsqu'un seuil critique des reserves lipidiques est atteint. Chez des rats de 18 semaines, la capacite a effectuer un exercice modere et prolonge n'est pas modifiee par 24 h de jeune, mais elle peut augmenter, chez des rats moins ages, ou lorsque le jeune est prolonge. La comparaison de nos resultats, avec ceux de la litterature souligne l'importance d'une neoglucogenese suffisante, pour prolonger l'exercice, ou recuperer apres. L'origine des precurseurs de cette neoglucogenese semble fonction de la phase du jeune, en p1 et p3, plutot des acides amines et en p2, du glycerol. L'utilisation (en reponse au jeune, au froid aigu et a leur combinaison) et la reconstitution des reserves glycogeniques a aussi ete etudiee chez des rats zucker obeses. Les facultes a endurer des deplacements importants, au cours du jeune, pourraient etre partiellement liees au catabolisme proteique, par fourniture directe d'intermediaires au cycle citrique, de precurseurs neoglucogeniques et/ou des syntheses de neurotransmetteurs stimulant als. Notre modele physiologique pourrait faciliter l'etude des mecanismes de stimulation de l'als, par des precurseurs amines

" T. Hydrothermalis " produit un polysaccharide en phase exponentielle, et le dégrade en phase stationnaire. A 87 % de la phase logarithmique le polymère s'apparente au glycogène. L'activité synthétase est optimale à 80ʿ C/pH 5,5 et utilise l'UDP-glucose et l'ADP-glucose avec la même affinité. La catalyse est cependant 10 fois supérieure avec ce dernier, et suggère qu'il s'agirait du substrat physiologique. L'activité de branchement s'est avérée particulièrement instable, empêchant toute étude enzymatique approfondie. De plus, un polysaccharide original à 12 résidus glucose par chaîne et 7,5 % de ramification fut isolé en fin de phase exponentielle. Les activités amylolytiques, à la fin de cette phase, dégradent plus aisément ce type de substrat, que ceux proches du glycogène. Le changement structural observé serait donc un moyen d'accéder facilement aux réserves de glucose et impliquerait l'activité synthétase, et une glucanotransférase
" T. Hydrothermalis " produces a polysaccharide during the log phase, which is similar to glycogen, and hydrolyzes it quickly during the stationnary one. The elongation activity (42 kDa) is optimal at 80ʿC/pH 5,5 and is able to use ADP-glucose and UDP-glucose with the same affinity, but the Vmax is 10 fold better with ADP-glucose suggesting that is might be the physiological substrate. The branching activity appeared unstable, then avoiding further enzymatic studies. Moreover, an original structure with long chains and branched at 7,5 % was purified from the archaeon at the end of the log phase. At the beginning of the stationnary phase, hydrolases are able to degrade quickly this kind of polymer and more slowly these similar to glycogen. The structural change then appears as a way, for these degradative enzymes, to get an easier access to the glucose stores, and to allow an optimal ATP production, and it may involve the glycogen-synthase and a glucanotransferase activity

Phytophthora parasitica var. Nicotianae (Ppn), un Oomycète parasite du tabac, produit in vitro et in planta une glycoprotéine pariétale nommée CBEL pour 'Cellulose-Binding Elicitor Lectin'. CBEL est constituée de deux domaines en répétition directe contenant chacun un motif de fixation à la cellulose (CBD), séparés par une région riche en thréonine et proline. En accord avec cette structure, CBEL se lie à la cellulose cristalline et à la paroi des plantes. L'application de CBEL au tabac induit des réponses de défense, une nécrose localisée, et protège la plante contre l'infection par Ppn. Au cours de ce travail, nous avons mis en évidence la présence de protéines homologues de CBEL chez plusieurs espèces du genre Phytophthora, et montré que cette molécule induit la défense chez plusieurs espèces végétales. Ces résultats classent CBEL parmi les éliciteurs généraux. Une caractérisation plus détaillée de l'activité élicitrice a été entreprise chez Arabidopsis thaliana. L'infiltration par CBEL de feuilles de plantes d'A. Thaliana d'écotype Col-0 induit des nécroses, la production d'éthylène, l'accumulation de glycoprotéines riches en hydroxyproline (HRGPs), d'activité peroxydasique, et l'expression des gènes de défense ASA1, PR-1, Wak1 et ACO1. Par l'utilisation de mutants affectés de perception de l'acide jasmonique (coi1) ou de l'éthylène (ein2), et de plantes affectées dans l'accumulation de l'acide salicylique (exprimant NahG), nous avons constaté que l'induction de nécrose est dépendante de l'acide jasmonique et de l'éthylène, tandis que l'accumulation d'HRGPs, d'activité peroxydasique ainsi que l'induction de Wak1 et PR-1 sont dépendantes de l'acide salicylique. . .

La glycogène synthase (GSK-3) est une enzyme qui participe à une multitude de processus biologiques. Elle est notamment impliquée dans certaines maladies comme l’Alzheimer le le diabète de type 2. Dans ce contexte, la GSK-3 est devenue une cible privilégiée en chimie médicinale pour concevoir et découvrir des inhibiteurs sélectifs pouvant présenter un intérêt thérapeutique pour le traitement de ces maladies. Dans le but de continuer la recherche d’inhibiteurs présentant un meilleur profil de sélectivité, nous nous sommes proposés de synthétiser une « librairie » de nouveaux inhibiteurs de GSK-3, dérivés des purines, et mimant l’ATP, le ligand naturel de l’enzyme. Au cours de ce travail de thèse, nous avons mis au point différentes méthodes de synthèse de purine modifiées sur les atomes périphériques C2,C6,N7,C8 et N9 du noyau. Les méthodes de synthèse ainsi développées ont permis de construire une librairie de purines diversifiées possédant des applications biologiques potentielles. A présent 64 exemples de purines substituées comportant des substituant aryles en position C8, des substituants amides, amines, et éthers en position C6 ainsi que des purines comportant des groupements méthyles en position N7 ou N9 sont évalués en tant qu’inhibiteurs de glycogène synthase kinase-3 (GSK-3) et ont déjà fourni des résultats prometteurs. Les modes de liaisons des molécules actives ont été élucidés par docking dans le site actif de la GSK-3
The purin core is privileged scaffold in medicinal chemistry which is frequently used in the preparation of combinatorial libraries. Its seven peripheral atoms may be considered as seven potential points of structural diversity. A wide variety of interesting inhibitors, such as kinases inhibitors, and modulators of key biological targets have been found among derivatives bearing various combinations of substituents at these centers. In the aim to discover new glycogen synthase kinase inhibitors which is an enzyme involved in many pathological processes such as type 2 diabete and Alzheimer desease, we developed regiospecific and efficient methods for the synthesis of 6,7,8, 6,8,9, 2 , 6 and 6,8-purines, via a copper and palladium catalyzed amidation reaction and SNaAr reaction to give access to polysubstituted purine library bearing aryl groups at C8 position, amines, ethers and amides groups at C6 and finally methyl at N7 or N9 positions. The molecules have provided promising redults as Glycogen synthase kinase inhibitors. In addition, the binding mode of the most active molecules were elucidated by docking in the active site of GSK-3

La raison pour laquelle les neurones synchronisent leurs activités pour générer l’épilepsie est toujours inconnue. Au cours de l’épilepsie expérimentale et humaine, le métabolisme énergétique cérébral subit de profondes altérations. Nous recherchons un lien éventuel entre ces altérations et l’épileptogenèse. Pour cela, nous avons utilisé le modèle d’épilepsie induit par la méthionine sulfoximine. Sous l’effet de ce convulsivant, le taux de glycogène augmente dans l’encéphale d’une série de lignées de souris, mais, la chronologie et l’amplitude de cette augmentation varient d’une lignée à l’autre. Un mécanisme pouvant expliquer cette augmentation pourrait être la baisse du taux de sérotonine observée dans l’encéphale. En stimulant les récepteurs 5-HT1A par un dérivé pyridinergique présentant une forte affinité pour ces récepteurs, le taux de sérotonine augmente. Ce dérivé pourrait alors antagoniser les effets de la méthionine sulfoximine. Étant donné que la sérotonine peut cibler un certain nombre de protéines régulant le taux de glycogène, les transcrits de ces protéines ont été étudiés. Le taux de transcrits de la principale protéine régulatrice, la Protein Targeting to Glycogen n’augmente pas. Il en est de même des transcrits de la glycogénine, de la glycogène synthase et de la phosphorylase. Il ressort de l’ensemble de nos résultats que la méthionine sulfoximine augmente le taux de glycogène en agissant directement sur les astrocytes et en modulant le taux de sérotonine. Il reste à montrer si ce sont les altérations du métabolisme du glycogène et/ou les altérations de la neurotransmission sérotoninergique qui jouent un rôle prépondérant dans l’épileptogenèse.

La levure Saccharomyces cerevisiae se doit de répondre aux stress et contraintes environnementales pour assurer sa survie et sa prolifération. Un de ces mécanismes de réponse adaptative est l'accumulation de sucres de réserve comme le glycogène lors d'une limitation nutritionnelle. Nous avons démontré que l'ensemble des protagonistes impliqués dans le métabolisme du glycogène est induit en un même stimulon par un phénomène d'induction transcriptionnelle à la sortie de la phase exponentielle de croissance sur glucose. La majorité de ces gènes possède des éléments STREs (STress Response Elements) dans leur promoteur qui permettent l'induction en réponse aux stress. Toutefois, les STREs ne sont pas nécessaires à l'augmentation d'expression des gènes du stimulon, en fin de phase exponentielle sur glucose. Cette induction nécessite au moins deux éléments de régulation dans le promoteur du gène GSY2, codant pour la glycogène synthase majeure de S. Cerevisiae. L'étude de diverses mutations affectant l'expression de GSY2 a abouti à la détermination d'un schéma de régulation complexe, impliquant trois systèmes de transduction du signal requis pour indiquer la présence ou le changement de substrat nutritionnel dans le milieu. Nous avons localisé les éléments du promoteur de GSY2 nécessaires au contrôle de la transcription du gène par ces voies de signalisation. La voie AMPc/PKA a démontré son rôle majeur sur l'établissement du phénomène d'induction et sur le niveau d'expression du gène. Enfin, les interférences sur la biosynthèse du glycogène liées à l'absence de régime respiratoire ont été étudiées. Ces travaux ont aboutis à la clarification du rôle de sucre de réserve et de la cinétique d'accumulation et de dégradation du glycogène
The Yeast Saccharomyces cerevisiae, like most of the living organisms, has to cope with stress and environmental constraints to ensure its survival and proliferation. One of this adaptive response is the synthesis of glycogen during a nutritional limitation. We have demonstrated that the whole group of genes allowing the glycogen synthesis or degradation is induced at the same time, before the end of the exponential phase of growth on glucose. Most of these genes possess STREs (STress Response Elements) in their promoter which are responsible for their increase in expression due to a stress but not to the disappearance of glucose. This induction requires at least two elements in the promoter of the GSY2 gene, encoding the major glycogen synthase. Study of the main mutations affecting GSY2 expression has led to the unraveling of a fine regulation system implicating three nutritional signaling pathways. The elements regulating the GSY2 transcription have been localized and the cAMP/PKA has been demonstrated to be the main pathway controlling the gene expression and induction. Moreover, our work on the linkage between glycogen biosynthesis and respiratory requirement have allowed to precise the production and consumption kinetics of glycogen and its function as a sugar storage

Alors que la glycogène synthétase catalyse uniquement la synthèse des liaisons alpha-1,4, l'enzyme de branchement du glycogène de la levure de boulangerie forme des liaisons alpha-1,6, faisant du glycogène, un polymère ramifié. L'enzyme de branchement du glycogène est induite transcriptionnellement en fin de phase exponentielle de croissance sur milieu glucose, moment où la glycogène synthétase est la plus active, moment ou la glycogène phosphorylase est la moins active, et où la synthèse de glycogène est maximale. Aucune induction par le glucose, ni de dépendance au glucose-6-phosphate n'ont été mis en évidence pour l'enzyme de branchement. La purification partielle de l'enzyme de branchement d'un facteur de 1500 fois montre, que cette enzyme existerait sous 3 isoformes de points isoélectriques s'échelonnant de 5,5 a 5,8, pour une masse moléculaire de l'ordre de 70 kda. Le gène glc 3, codant pour l'enzyme de branchement du glycogène de levure, a été cloné par complémentation de la mutation d'une souche mutante, colorée en bleu après vaporisation à l'iode, déficiente pour cette enzyme. Glc 3, localisé sur le chromosome v, voisin du centromère et du gène gcn 4, est transcript uniquement en fin de phase exponentielle en un arn messager de 2 kb. Dans le but de séquencer le premier gène d'eucaryote codant pour l'enzyme de branchement du glycogène et d'étudier l'origine de la régulation transcriptionnelle de ce gène, la séquence actuellement connue sur 563 nucléotides sera poursuivie

Dans les hépatocytes isolés de rat, l'addition de calcium dans le milieu d'incubation induit une augmentation transitoire de deux activités S6 peptide kinases. Cette activation qui est maximale après 10 minutes d'incubation est inhibée par la glutamine et un milieu hypoosmolaire. Ces activités S6 peptide kinases sont impliquées dans la régulation du métabolisme du glycogène. Une relation inverse entre les activités glycogène synthase et S6 peptide kinase a été établie. Dans les hépatocytes incubés, l'activité S6 peptide kinase majeure correspond à une protéine kinase d'un poids moléculaire apparent de 40 kDa. Purifiées à partir de foies entiers, ces deux S6 peptide kinases apparaissent comme deux isoformes d'une seule protéine kinase. Cette protéine kinase, qui est une S6 kinase (p40[S6K]) est différente de la p70[S6K] et de la p90[RSK] et les séquences peptidiques obtenues suggèrent que cette kinase est une nouvelle S6 kinase. Cette p40[S6K] présente la particularité de se réactiver en présence de Mg-ATP (phénomène d'autophosphorylation).

La mort cellulaire autophagique est encore incomplètement définie malgré son importance physiopathologique, notamment dans les cancers et les maladies neurodégénératives. Chez le protiste Dictyostelium discoideum, la mort cellulaire autophagique est activée au cours du développement. Chez cet organisme modèle, la mort cellulaire autophagique se produit en deux étapes, tout d’abord, une étape de sensibilisation au cours de laquelle les cellules mises en carence répondent en induisant l’autophagie, puis une étape d’induction par le morphogène physiologique DIF-1. Afin d’identifier les molécules impliquées dans cette mort cellulaire autophagique, nous avons utilisé une stratégie de mutagenèse au hasard. Cette stratégie nous a permis d’obtenir deux mutants de mort. Le premier mutant nous a conduit à explorer le rôle d’homopolymères de glucose au cours de la mort cellulaire autophagique. Nos résultats démontrent qu’un dérivé de l’UDP-glucose est nécessaire à la mort cellulaire autophagique, et que l’état métabolique des cellules au cours de la phase de sensibilisation prédétermine les voies de signalisation d’induction de mort. Le second mutant nous a conduit à démontrer le rôle de la taline, une protéine d’échafaudage entre protéines transmembranaires et cytosquelette d’actine, au cours de la signalisation de l’induction de mort. La stratégie de mutagenèse aléatoire dans l’organisme modèle Dictyostelium semble donc un outil puissant d’exploration de la mort cellulaire autophagique. Le présent travail contribue à la définition moléculaire de cette mort
Autophagic cell death is still incompletely defined despite its pathophysiological importance, notably during cancers and neurodegenerative diseases. In the protist Dictyostelium discoideum, autophagic cell death is induced during development. In this model organism, autophagic cell death proceeds in two steps, first, a sensitization step induced by starvation and leading to autophagy, and then an induction step by the physiological morphogen DIF-1, leading to cell death proper. To identify molecules implicated in this autophagic cell death, we used a random mutagenesis strategy. This strategy allowed us to obtain two cell death mutants. The first mutant led us to explore the role of glucose homopolymers during autophagic cell death. Our results demonstrate that a UDP-glucose derivative is necessary for autophagic cell death and that the metabolic state of cells during the sensitization stage predetermines the signalisation pathways used for cell death induction. The second mutant led us to demonstrate the role of talin, a scaffoldi protein implicated in cytoskeleton dynamics, during signalisation of cell death induction. This strategy of random insertional mutagenesis is thus a powerful tool allowing description of pathways leading to autophagic cell death. The present work contributes to the molecular definition of this cell death

REDD1 contribue au dialogue entre le métabolisme énergétique et la masse musculaire.REDD1 est une protéine ubiquitaire et conservée qui est exprimée en réponse à de nombreux stress et pathologies associés à une atrophie du muscle squelettique, un paramètre corrélé à la mortalité des patients. REDD1 est connue pour inhiber la voie Akt/mTORC1 qui contrôle la synthèse des protéines (composants majoritaires du muscle), mais également d'autres macromolécules tels les ribosomes, les nucléotides ou le glycogène. Nos travaux montrent, grâce à un modèle murin, que REDD1 est capable d'une part d'inhiber la synthèse protéique ce qui conduit à l'atrophie du muscle, et d'autre part de réduire le stockage du glycogène musculaire. Cependant, sa délétion est responsable d'une augmentation du métabolisme basal, d'une réduction de la capacité d'exercice et d'une aggravation de l'atrophie musculaire en situation d'hypoxie. Ces altérations du métabolisme ne sont pas liées à un dysfonctionnement mitochondrial, mais associées à une moindre inhibition de la signalisation d'Akt et/ou mTORC1, tous deux responsables de l'activation de processus anaboliques couteux en énergie. Pris ensembles, ces résultats suggèrent que REDD1 agit comme modérateur de la dépense en ATP dans des situations de stress énergétique
REDD1 contributes to the crosstalk between energetic metabolism and skeletal muscle mass. REDD1 is a ubiquitous and conserved protein, which is expressed in response to numerous stresses and pathologies responsible of muscle atrophy, a parameter correlated with patient mortality. REDD1 is known to inhibit Akt/mTORC1 pathway which controls synthesis of proteins (the major component of muscle) and other macromolecules such as ribosome, nucleotide or glycogen. Our work shows on a mice model that REDD1 inhibits protein synthesis, leading to skeletal muscle atrophy, and reduces muscle glycogen storage. However, REDD1 deletion is responsible of an increase in basal metabolism, a reduction of exercise capacity and an exacerbation of hypoxia-induced skeletal muscle atrophy. These metabolic alterations are not associated with a mitochondrial dysfunction but rather with an hyper activation of the Akt/mTORC1 pathway which is responsible for the stimulation of energy demanding processes. Altogether, these results strongly suggest that REDD1 acts for moderating ATP demand in energetic stress conditions

Chez le poulet, les réserves musculaires en glycogène disponibles au moment de la mort constituent un élément déterminant de la qualité technologique de la viande via leur effet sur le pH ultime. L’objectif de la thèse était d’identifier grâce à des approches de génomique fonctionnelle les gènes à l’origine des variations de glycogène et donc de qualité. Une approche ciblée sur l’AMP-activated protein kinase (AMPK) et plusieurs enzymes qui contrôlent le métabolisme du glycogène a suggéré que des régulations au niveau transcriptionnel d’un certain nombre de gènes (PRKAG2, GYS, PYG,…) pourraient intervenir dans le contrôle des réserves musculaires en glycogène. Cette étude, qui comparait des poulets maigre et gras a en outre révélé un niveau d’activation 3 fois supérieur chez les poulets maigres qui présentaient les réserves musculaires en glycogène les plus faibles. Des analyses transcriptomiques réalisées sur puces à oligonucléotides ont permis de mettre en évidence 439 gènes différentiellement exprimés entre individus présentant des différences de teneurs musculaires en glycogène. Parmi eux, certains comme CEBPB, PDK4 ou UGDH pourraient jouer un rôle direct dans la régulation du métabolisme du glycogène au niveau du muscle. L’analyse de données positionnelles (Quantitative Trait Loci ou QTL) a mis en évidence d’autres gènes qui de part leur régulation fonctionnelle et leur position sur le génome viennent enrichir la liste des candidats révélée au cours des études d’expression. L’ensemble de ces travaux constitue une première étape pour l’identification des gènes impliqués dans les variations de qualité de viande chez le poulet. Après validation, notamment sur des populations commerciales, nos résultats doivent à terme permettre de développer des outils d’aide à la sélection (marqueurs moléculaires) mais aussi d’optimiser les pratiques d’élevage pour améliorer la qualité des viandes de poulet
In chickens, the muscle glycogen stores available at death are determinant for meat quality via their effect on the ultimate pH. This thesis aimed at identifying through functional genomic approaches genes causing changes in glycogen and therefore meat quality in chicken. A focused approach on the AMP-activated protein kinase (AMPK) and several enzymes that control glycogen metabolism suggested that transcriptional regulation of several genes (PRKAG2, GYS, PYG, …) could be involved in the control of muscle glycogen stores. This study, which compared lean and fat chickens also showed activation levels 3 times higher in lean chickens whose glycogen stores are the lowest. Transcriptomic analyses performed on oligonucleotide microarrays have highlighted 439 genes differentially expressed between individuals with different levels of muscle glycogen store. Among them, some as CEBPB, PDK4 or UGDH could play a direct role in the regulation of glycogen metabolism in muscle. Analysis of positional data (Quantitative Trait Loci or QTL) allowed identifying other genes which were both regulated at the functional level and located within a QTL of meat quality. Those genes enriched the list of candidates revealed by expressional studies. Altogether these studies are a first step in identifying genes involved in meat quality changes in chicken. After validation within commercial genotypes to appreciate the real interest in term of selection, our results should ultimately help to develop molecular tools useful for selection but also for optimizing rearing practices to improve the quality of poultry meat

Pendant près d’un siècle, le phylum Chlamydiae n’a contenu que la famille des Chlamydiaceae, qui regroupe les agents étiologiques de sévères maladies infectieuses chez l'Homme. Aujourd'hui, quinze familles enrichissent ce phylum où se répartissent les bactéries dites Chlamydia-like ou Chlamydiae environnementales. Les Chlamydiae, bactéries intracellulaires obligatoires, se caractérisent par une réduction importante de leur génome et un cycle de vie biphasique comprenant une forme intracellulaire métaboliquement très active (le corps réticulé) et une forme extracellulaire dormante et infectieuse (le corps élémentaire). Alors que la perte du métabolisme du glycogène, est décrite comme une adaptation à la vie intracellulaire, les Chlamydiae se distinguent singulièrement des autres pathogènes intracellulaires par un maintien de la voie GlgC qui est identique à celle décrite chez Escherichia coli. Cependant des Chlamydiae environnementales semblaient déroger à cette règle. En effet, le gène glgC, codant l’activité ADP-glucose pyrophosphorylase, est absent dans les génomes d’Estrella lausannensis (famille Criblamydiaceae) et de Waddlia chondrophila (famille Waddliaceae). L’absence de cette enzyme clef laissait supposer que les souches soient, par conséquent, défectueuses dans la biosynthèse du glycogène. L’observation au microscope électronique de fines sections colorées au PATAg (coloration spécifique du glycogène) de corps élémentaires d’E. lausannensis et de W. chondrophila ont toutefois clairement réfuté cette idée reçue. Afin d’expliquer ce résultat inattendu, 220 génomes représentant la diversité des Chlamydiae ont été scrutés pour leur contenu en gènes des voies de biosynthèse du glycogène documentés chez les bactéries : la voie GlgC et la voie GlgE, récemment décrite chez Mycobacterium tuberculosis. Nous avons ainsi identifié chez E. lausannensis et W. chondrophila mais aussi chez des Chlamydiae phylogénétiquement apparentées, la voie GlgE qui repose sur quatre réactions enzymatiques permettant la synthèse du glycogène à partir du tréhalose. Une caractérisation biochimique de l’activité TreS-Mak; une enzyme bifonctionnelle qui convertit le tréhalose en maltose-1-phosphate et de l’activité GlgE; une activité maltosyltransférase responsable de la synthèse de chaînes d’α-1,4 glucanes, ont confirmé que la voie GlgE était bien fonctionnelle chez ces deux Chlamydiae environnementales. En outre, nous avons montré que, à l’instar de la glycogène synthase (GlgA) de la voie GlgC, l’activité GlgE est capable d'initier la synthèse du glycogène de novo sans l’aide d'une amorce glucanique. Enfin, des études préliminaires suggèrent que l’acétylation des résidus lysines, une modification post-traductionnelle qui intervient dans la régulation de nombreuses enzymes impliquées dans le métabolisme carboné chez les bactéries, activerait l’activité GlgE. L'ensemble de cette étude démontre que le métabolisme du glycogène est conservé chez toutes les Chlamydiae, sans exception, et ce malgré le processus de réduction du génome, soulignant ainsi une fonction essentielle, sous-estimée à ce jour, de ce polysaccharide de réserve. Nous proposons que le catabolisme du glycogène fournisse l’énergie nécessaire au maintien des fonctions métaboliques basales, qui sont indispensables à la survie et à la virulence des formes extracellulaires c’est-à-dire des corps élémentaires
For almost a century, the Chlamydiae phylum contained only the Chlamydiaceae family, which encompasses etiological agents of severe infectious diseases in humans. Today, fifteen families have enriched this phylum in which the so-called Chlamydia-like bacteria or environmental Chlamydiae are distributed. The hallmark of all Chlamydiae is a huge genome reduction leading to an obligate intracellular lifestyle and a biphasic lifecycle including a highly metabolically active intracellular form (i.e reticulate bodies) and an extracellular (i.e. elementary body) form. While glycogen metabolism loss is viewed as an adaptation to the intracellular lifestyle, all Chlamydiae are singularly distinguished from other intracellular pathogens by the maintenance of the GlgC-pathway, which is the one described in Escherichia coli. Some environmental Chlamydiae, however seemed to deviate from this rule. Indeed, the glgC gene, encoding ADP-glucose pyrophosphorylase activity is missing in the genome of Estrella lausannensis (family Criblamydiaceae) and Waddlia chondrophila (family Waddliaceae). The lack of this key enzyme suggested that chlamydial strains are therefore defective in glycogen biosynthesis. However, electron microscopic observation of thin sections of E. lausannensis and W. chondrophila elemental bodies stained with PATAg (specific glycogen staining) clearly refuted this presumption. In order to explain this unexpected result, 220 genomes reflecting chlamydial diversity were examined for their gene content of the glycogen biosynthesis pathway reported in bacteria: the GlgC pathway and the GlgE pathway, recently evidenced in Mycobacterium tuberculosis. We thus identified in E. lausannensis and W. chondrophila but also in phylogenetically related Chlamydiae, the GlgE pathway, which is based on four enzymatic reactions enabling the synthesis of glycogen from trehalose. The enzymatic characterizations of TreS-Mak; a bifunctional enzyme that converts trehalose to maltose-1-phosphate and GlgE; a maltosyltransferase activity responsible for the synthesis of α-1,4 glucan chains, confirmed that this pathway is functional in these two environmental Chlamydiae. In addition, we show that, like glycogen synthase (GlgA) of the GlgC pathway, GlgE activity is capable of initiating de novo glycogen synthesis without the aid of a glucan primer. Finally, preliminary studies suggest that acetylation of lysine residues, a post-translational modification involved in the regulation of many enzymes of the carbon metabolism in bacteria, may activate GlgE activity. Altogether this study demonstrates that glycogen metabolism is conserved in all Chlamydiae, without exception, despite the genome reduction process, thus underlining an essential function, underestimated to date, of this storage polysaccharide. We propose that the degradation of glycogen may provide the energy required to sustain basal metabolic functions, which are essential for the survival and virulence of extracellular forms, i.e. elementary bodies

Si les hétérocycles ont depuis longtemps des applications biologiques et technologiques variées, les rôles essentiels des sucres pour le Vivant en général ont récemment suscité l’étude d’analogues variés ou glycomimétiques, comme abordé lors de la présente thèse co-dirigée : SYNTHESE DE GLYCOHETEROCYCLES INHIBITEURS DE LA GLYCOGENE PHOSPHORYLASE ET DE PROTEINE KINASES. Le premier chapitre décrit une étude utilisant des acrylates et cinnamates osidiques dans des cycloadditions 1,3-dipolaires impliquant le triméthylsilyldiazométhane ou des oxydes de nitrile. Cette étude a montré des stéréoinductions modestes qui ont été améliorées en utilisant un oxyde de nitrile chiral. Le chapitre 2 concerne les cycloadditions 1,3-dipolaires entre divers oxydes de nitrile et des exo-glucals, une hydroximo-lactone ou le cyanure de -D-glucopyranosyle benzoylé. Le chapitre 3 expose la synthèse de 3-C-glucosyl-1,2,4-oxadiazoles obtenus par conversion de cyanures de -D-glucopyranosyle en amidoximes, suivie de O-acylation et cyclisation thermique. Les glycomimétiques ont été testés comme inhibiteurs de la glycogène phosphorylase (GP) et de protéines kinases (PK). Le meilleur inhibiteur de GP est une glucosyl-spiro-isoxazoline à substituant 2-naphthyle (Ki : 630 nM). Les 3-, et surtout les 5-C-glucosyl-1,2,4-oxadiazoles inhibent la GP comme l’indique leurs Ki (respectivement 26,2 et 2,4 M pour les analogues à substituant 2-naphthyl). Quelques composés inhibent aussi certaines PK
While heterocyclic compounds have found early wide applications because if their broad spectrum of bioactivities, the development of Glycosciences has shown the importance of carbohydrates for Life, and the crucial roles they exert for the normal development of living organisms, or their control based on glycomimics. These reasons explain the topic of this thesis : SYNTHESIS OF GLYCOHETEROCYCLES AS INHIBITORS OF GLYCOGEN PHOSPHORYLASE AND PROTEIN KINASES. The first chapter describes 1,3-dipolar cycloadditions reactions between sugar-based acrylates and cinnamates and such dipoles as trimethylsilyldiazomethane and nitrile oxides. Modest stereoinductions were observed, which were enhanced by using chiral dipoles. Chapter 2 is devoted to cycloadditions between several nitrile oxides and exo-glucals, one hydroximo-lactone or benzoylated -D-glucopyranosyl cyanide. Chapter 3 concerns synthetic routes toward 3-C-glucosyl-1,2,4-oxadiazoles obtained when -D-glucopyranosyl cyanides were converted into amidoximes, then reacted by O-acylation followed by thermal cyclization. The prepared glycomimics were tested as glycogen phosphorylase (GP) and protein kinases (PK) inhibitors. The best GP inhibitor was a glucosyl-spiro-isoxazoline with a 2-naphthyl substituent (Ki : 630 nM). The 5-C-glucosyl-1,2,4-oxadiazoles were better inhibors of GP as compared to their 3-C-glucosyl analogs, as indicated by their Ki (respectively 2,4 and 26,2 M for molecules with a 2-naphthyl substituent). Some compounds inhibited also various PK

Dans ce travail, nous proposons une nouvelle méthode de réticulation du collagène par le glycogène oxydé, basée sur la condensation des fonctions amine des résidus lysyl du collagène avec les groupements aldéhyde du glycogène oxydé. Nous avons préparé six films à base d'atélocollagène porcin de type I (natif ou dénaturé) avec trois degrés de réticulation (rapport CHO / NH2 : 4,0 ; 2,0 et 0,4). Utilisés comme supports de culture cellulaire in vitro, ces films permettent tous l'adhésion et la croissance de fibroblastes humains. Quel que soit le degré de réticulation, la cytotoxicité résiduelle due aux groupements CHO restés libres, peut être éliminée par un simple traitement des films par le borohydrure de sodium. Ce composé réduit les fonctions CHO et les liaisons imine, et stabilise ainsi le matériau. L'évaluation in vivo de la biocompatibilité de ces films par implantation sous-cutanée chez la souris, montre que les matériaux réduits sont les mieux tolérés et les plus persistants dans l'organisme, et qu'ils sont peu ou pas immunogènes. Dans le cadre de la prévention des adhérences postopératoires, la biofonctionnalité de films à base d'atélocollagène (natif ou dénaturé) très faiblement réticulé, réduits, a été évaluée dans un modèle chirurgical établi au laboratoire chez la rate. La meilleure prévention (71%) est obtenue avec le film réduit à base d'atélocollagène dénaturé, dont la rapide biodégradabilité lui confère un avantage par rapport au film à base d'atélocollagène natif et au film Gore-Tex déjà utilisé en clinique.

La consommation cérébrale de glucose est le reflet de l'activité neuronale. Chez des patients souffrant d'épilepsie, différentes modifications du métabolisme glucidique cérébral ont été mises en évidence par tomographie à émission de positons, en période critique et inter-critique, sans que l'implication de ces modifications dans la pathologie soit connue. Afin de mieux connaître les mécanismes de l'épileptogenèse et la relation entre le métabolisme glucidique et cette maladie, nous utilisons un modèle expérimental de crises épileptiques chimio-induites par l'injection à des souris de méthionine sulfoximine (MSO) connue pour induire une accumulation de glycogène au niveau cérébral. L'étude des différentes lignées de souris dont les souris C57BL/6J et CBA/J, de la réponse épileptogénique et glycogénique induite par la MSO a permis de valider notre hypothèse selon laquelle l'accumulation de glycogène cérébral en période pré-convulsive serait un facteur intervenant dans le délai d'apparition des crises. La capacité à accumuler fortement du glycogène en période inter-convulsive serait un facteur favorisant la survie aux crises. Les différences de réponse entre 6 lignéesde souris et la descendance du croisement des souris CBA/J et C57BL/6J suggère une implication génétique dans la sensibilité des animaux à la MSO et dans leur capacité à accumuler du glycogène.

La protéine tyrosine phosphatase 1B (PTP 1B) et la glycogène phosphorylase (GP) sont des nouveaux cibles thérapeutiques pour le traitement du diabète (type II) et l'obésité. Dans l'objective de trouver des inhibiteurs actives et sélectives de ces enzymes, des aryl C glycosides tels que les C glycosyl 1,4 naphthaquinones, les 6 O benzoyl C glycosyl benzoquinone /naphthaquinones, les dérivés quinone d'acides glycuroniques et d'amides carboxylés ainsi que les inhibiteurs bidentates C glycosyl quinones ont été conçus et synthétisés. En tout, 178 composés ont été préparés. Le mécanisme et les facteurs d'influence de la réaction de C aryl glycosylation ont également été étudiés. Les essais préliminaires montrent que certaines molécules présentent des activités biologiques très intéressantes. Des études biologiques plus approfondies seront réalisées par la suite
Protein tyrosine phosphatase 1B (PTP 1B) and glycogen phosphorylase (GP) are new therapeutic targets of type 2 diabetes and obesity. According to our previous work and aiming to find highly selective and active aryl C glycosides as PTP 1B or GP inhibitors, C glycosyl 1,4 naphthaquinone derivatives, 6 O benzoylated benzoquinone /naphthaquinone C glycosides, quinone derivatives of glycuronic acids and the carboxyl amides as well as the bidentate quinone C glycosyl derivatives were designed and synthesized. In total 178 compounds were prepared. The mechanism and the influence factors of the aryl C glycosylation were also investigated. Preliminary results of in vitro bioactivities test showed that some target compounds exhibited interesting activities which could bc further studied

La diabète de type 2 est associée avec des désordres du métabolisme de glucose dans le foie et les système périphériques, résultant un niveau trop élevé du glucose dans le sang qui est responsable des conséquences graves à long terme. Un agent anti-diabétique idéal doit être capable de réduire le taux de glucose en états- alimentés et à jeun. Le contrôle du métabolisme hépatique du glucose est l'une des principales voies utilisées par l'insuline pour maintenir l'homéostasie du glucose dans le sang. Parmi les différentes possibilités d'influencer la production hépatique du glucose, l'inhibition de la glycogène phosphorylase (GP), enzyme responsable de la dégradation du glycogène, est une approche prometteuse pour le traitement de diabète de type 2. Plusieurs inhibiteurs de se sont montrent efficaces à baisser le taux de glucose dans des animaux et en essai clinique. Récemment, nous avons montré que l'acide oléanolique et d'autres triterpènes pentacycliques représentent une nouvelle classe d'inhibiteurs de glycogène phosphorylase. La structure aux rayons X révèlent que les triterpènes pentacycliques comme l'acide asiatique et l'acide maslinique fixent au site allostérique de OP. Les efforts intensifs ont été réalisés sur la modification structurale des triterpènes naturels afin de trouver des agents préventifs et thérapeutiques. Nous espérions que les dérives de triterpènes pentacycliques puissent être utilisés comme des nouveaux médicaments pour la régulation du métabolisme de glucose. Dans cette étude, nous avons synthétisé plusieurs dérivés de l'acide oléanolique et des conjugués avec des sucres et des nucléosides. Leur propriété inhibitrice vis-à-vis de la glycogène phosphorylase a été évalué avec la GPa du muscle du lapin (RMGPa). Certaines molécules présentent une inhibition de l'ordre de micromolaire
Type 2 diabetes mellitus is associated with disorelers in glucose metabolism by the liver and periphery resulting in elevated blood glucose levels which, in turn, are responsible for fatal long term complications. An ideal anti-diabetic agent should be capable of lowering blood glucose in both fed and fasted states. Control of die hepatic glycogen metabolism is one of the key events through which insulin maintains blood glucose homeostasis. Among other means for influencing glucose production in the liver, inhibition of glycogen phosphorylase (GP), the rate limiting enzyme of glycogen degradation, has been regarded as a promising therapeutic approach ta the treatment of type 2 diabetes. A couple of GP inhibitors have shown efficacy in lowering blood glucose in animal models and clinical trials. We have recently reported that oleanolic acid and related pentacyclic triterpenes represented a new class of inhibitors of glycogen phosphorylases. X-Ray crystallographic studies revealed the molecular basis of their inhibitory effect demonstrating that pentacyclic triterpenes such as asiatic and maslinic acids bind ta OP at the allosteric site. On the other hand, structural modifications based on natural triterpenes have been extensively explored ta find more patent pentacyclic triterpenes as preventive and therapeutic agents. Therefore, we believe that pentacyclic triterpenes will be used as new drugs in regulating glucose and lipid metabolism one day. Thus, in this study, we have synthesized several oleanolic acid derivatives and conjugates with sugar and nucleosides, and evaluated GP inhibitory activity against RMGPa. Some molecules exhibited inhibition in micromolar range. The structural analyses of these cornpounds can be further exploited (by chemical modification) towards the development of better GP inhibitors

Chlamydia trachomatis est une bactérie intracellulaire obligatoire pathogène pour l'homme, qui se développe dans un compartiment appelé inclusion. La membrane de l'inclusion constitue une protection contre les défenses de l'hôte, mais limite l'accès aux nutriments. Un élément essentiel pour C. trachomatis est le glucose. Son polymère, le glycogène, est abondant dans le lumen de l'inclusion. Ce travail a eu pour objectif de reconstituer le flux de glucose dans des cellules infectées et d'expliquer l'accumulation du glycogène. En résumé, notre travail démontre que l'accumulation de glycogène dans la lumière de l'inclusion est le résultat de deux processus, l'import de glycogène " brut " de l'hôte par invagination de la membrane de l'inclusion, et la synthèse de novo de glycogène dans le lumen de l'inclusion. Ce dernier implique l'import d'UDP-glucose par un transporteur de la cellule hôte qui est recruté dans la membrane de l'inclusion, et la sécrétion d'enzymes bactériennes dans le lumen de l'inclusion. Ces mécanismes permettent aux bactéries de stocker des molécules énergétique, inaccessibles à l'hôte
The human pathogen Chlamydia trachomatis is an obligate intracellular bacterium, which develops in a parasitophorous compartment called inclusion. The inclusion membrane serves as a barrier to host defense mechanisms, but limits access to nutrients. One essential nutrient for C. trachomatis is glucose, and its polymer, glycogen, is highly abundant in the inclusion lumen. This work aimed to reconstitute the glucose flow in C. trachomatis infected cells and to understand the mechanisms for glycogen accumulation. In summary, our work demonstrates that glycogen storage in C. trachomatis inclusions is the result of two different strategies, bulk acquisition of host glycogen through invagination of the inclusion membrane, and de novo synthesis of glycogen within the inclusion lumen. The latter mechanism implicates the import of host UDP-glucose through a host transporter that is recruited to the inclusion membrane, and the secretion of bacterial glycogen enzymes into the inclusion lumen. These processes allow the bacteria to build an energy store within the inclusion lumen, out of reach for the host

La tuberculose est une maladie infectieuse provoquée par Mycobacterium tuberculosis. Elle affecte entre 2 à 3 millions par an. Cette recrudescence est liée à différents facteurs parmi lesquels l'insuffisance de la protection vaccinale, une antibiothérapie de longue durée et souvent inefficace, l'apparition de souches multirésistantes. . . . Suite à la recrudescence de cette maladie, la découverte de nouveaux antituberculeux s'avère nécessaire et la biosynthèse des composés de l'enveloppe constitue des cibles privilégiées. Le glucane, homopolymère de glucoses liés en alpha(1->4) avec des branchements en position 6, est le composé majoritaire de la capsule de l'enveloppe de M. Tuberculosis. Son implication dans la pathogénie a été démontrée in vitro mais sa fonction in vivo reste inconnue. L'étude d'une telle fonction nécessite l'utilisation de mutants, donc la connaissance de sa (ses) voie(s) de biosynthèse. Du fait de la ressemblance structurale entre le glucane et le glycogène intracellulaire, nous avons, dans la première partie de cette thèse, étudié grâce à des techniques de biochimie les différences ultra-structurales entre ces deux polysaccharides chez M. Bovis BCG. Ces résultats nous ont permis de proposer un modèle de la conformation ultra-structurale du glucane et glycogène. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié les voies de biosynthèse du glucane et glycogène chez M. Tuberculosis en utilisant comme sonde les protéines de la voie de biosynthèse du glycogène chez E. Coli. Après délétion des gènes candidats (Rv1213, Rv1212c, Rv3032 et Rv1562c), nous avons étudié la production et analysé les modifications qualitatives par mesure de rayons hydrodynamiques en DLS et de l'angle de déviation de la lumière en polarimétrie du glucane et glycogène des différentes souches. Ces résultats nous ont permis de montrer qu'aucun mutant n'est totalement déficient en glucane et/ou glycogène et que ces voies de biosynthèse étaient différentes de celle du glycogène d'E. Coli. Les étapes d'activation et d'élongation font intervenir les protéines codées par Rv1213, Rv1212c pour la biosynthèse du glucane et celles codées par Rv1213, Rv3032 pour celle du glycogène. Le branchement, étape finale de la biosynthèse est assurée par Rv1326c (GlgB) pour lors de la synthèse des deux composés. L'essentialité du gène codant cette protéine a été démontrée au cours de cette thèse. Du fait de l'essentialité de Rv1326c, nous nous sommes intéressés dans la troisième partie de ma thèse aux aspects structuraux de l'enzyme de branchement par étude en cristallographie de rayons X. Pour cela, nous avons surexprimé et produit la protéine chez E. Coli et effectué des essais en cristallogenèse
Tuberculosis remains a serrious health problem worlwide, with estimed one-third of the population infected by mycobacterium tuberculosis, the causative agent of tuberculosis, and a death toll of more than 2 million people annually. Understanding the molecular mechanisms enabling the tubercle bacillus to multiply in a hostile environment such as the macrophage and to survive in the host is important to the design of novel strategies to combat the disease. The cell wall of the pathogenic mycobacteria plays important roles in host pathogen-interactions and in the resistance of the microorganisms to chemotherapeutic treatments. The outermost compartment of the cell envelope of pathogenic mycobacterial consists in a capsule and glycogen-like alpha-glucan represents the major polysaccharide. This polysaccharide is composed of 4 alpha-D-glucose-1 core branched at position 6. Thus, mycobacteria, notably pathogenic species produce two structurally related component (glycogen and alpha-glucan) differing from one another by their cell localisation. This raises questions of their biosynthesis and the structural differences between the two polysaccharides. To address these points we characterize by comparatively analyzing the structural features of the capsular alpha-glucan and the intracellular glycogen purified from the vaccine strain mycobacterium bovis bacille calmette guérin (BCG). For the second point, to determine the role of alpha-glucan in the physiology and virulence of these bacteria, orthologues of the glg genes involved in the biosynthesis of glycogen in escherichia coli were identified in M. Tuberculosis H37Rv and inactived by allelic replacement. Our biochemical analyses indicated that the synthesis of glucan and glycogen involves the alpha-1,4-glucosyltransferase GlgA (Rv1212c) and Rv3032, the ADP-glucose pyrophosphorylase GlgC (Rv1213) and the branching enzyme GlbG (Rv1326c). In mice the glgA mutant is impaired in its ability to persist, suggesting a role of capsular glucan in the persistence phase of infection. Instead of the essentiality of glgB gene, to crystallise the branching enzyme of M tuberculosis, we purify it after over expressing the gene in E. Coli

Dans ce travail, nous confirmons que la décharge des protéines, dans les glandes parotides de rat, est fortement augmentée par les agonistes bêta-adrénergiques qui induisent la production d'AMPc; en revanche, elle est faible en présence de carbamylcholine ou du ionophore du calcium A23187 qui provoque des mouvements de calcium. Il est montré que la cytochalasine D qui perturbe le système de microfilaments, inhibe immédiatement et fortement, de manière dose-dépendante, la réponse sécrétoire à l'isoprotérénol ou à la Forskoline, alors qu'elle n'a d'effet ni sur la décharge induite par l'activation du système muscarinique, ni sur le métabolisme du glycogène stimulé par chacune des voies de régulation. La destruction des microfilaments par la cytochalasine D provoque en quelques minutes la formation de vacuoles vides dans les cellules acineuses non stimulées. La décharge des protéines induite par les agonistes bêta-adrénergiques s'effectue alors dans ces vacuoles, ce qui explique l'inhibition de la sécrétion dans le milieu extracellulaire sans que la fusion des grains avec les membranes des vacuoles soit empêchée. Il est montré que l'ionophore du calcium A23187 ou la carbamylcholine en présence de calcium extracellulaire, lève partiellement l'inhibition due à la cytochalasine D de la sécrétion de type bêta-adrénergique. Ces résultats nous ont amenés à mettre en évidence que la cytochalasine D n'a d'effet ni sur la production d'AMPc induite par les agonistes bêta-adrénergiques, ni sur l'efflux de calcium induit par la carbamylcholine; en revanche, elle diminue fortement l'efflux de calcium provoqué par l'isoprotérénol. Nous suggérons que la cytochalasine D inhibe la sécrétion par deux mécanismes : une libération intracellulaire des protéines destinées à l'exportation Et une diminution des mouvements de calcium mis en jeu par l'activation des récepteurs bêta-adrénergiques.

Les glioblastomes multiformes sont les cancers cérébraux les plus fréquents et les plus agressifs. La médiane de survie des patients n’excède pas 12 à 15 mois. Des anomalies du métabolisme glucidique ont été décrites dans les glioblastomes, tel un taux anormalement élevé de glycogène. Au cours de ce travail, nous avons modulé, par une stratégie ADNc antisens, le taux de glycogène d’une lignée cellulaire humaine de glioblastome. Nous avons montré que des ADNc dirigés contre des enzymes impliquées directement ou indirectement dans la synthèse du glycogène induisent une diminution, in vitro, de l’invasion et de la prolifération cellulaire. De même, in vivo, la taille des tumeurs induites chez la souris immuno-déprimée est diminuée. Ceci est associé à une modification du taux des protéines impliquées dans l'apoptose et dans le cytosquelette. Le métabolisme glucidique est donc déterminant dans la tumorigenèse cérébrale et peut représenter de nouvelles cibles thérapeutiques et diagnostiques.

L’application, chez Sinorhizobium meliloti M5N1 d’un stress hypothermique, hyperosmotique ainsi que l’encapsulation affecte le métabolisme de la bactérie mais également sa croissance. Selon les conditions de culture, on constate des modifications au niveau de la production des polymères de réserve-glycogène, PHB-et du tréhalose. Ainsi, un stress hypothermique entraîne une dégradation du glycogène tandis que le stress hyperosmotique et l’encapsulation engendrent une accumulation de ce polymère. L’accumulation du glycogène semble plus liée à la situation de stress que celle du PHB et ce, dans toutes les conditions testées. Une accumulation accrue de tréhalose a également été observée sous des conditions d’hypothermie et d’hyperosmolarité. L’analyse de la réponse métabolique chez Sinorhizobium meliloti M5N1 placé en condition d’encapsulation révèle une accumulation immédiate du glycogène corrélée à une augmentation de l’activité PEPCK. L’accumulation du PHB et du tréhalose ne semble pas liée à l’activité de cette enzyme. Suite à la phase de réponse immédiate au stress, le métabolisme des cellules semble s’adapter aux conditions environnementales. L’encapsulation de Sinorhizobium meliloti M5N1 induit quant à elle un maintien d’une concentration importante de glycogène dans les bactéries, ce glycogène pourrait être utilisé par celles-ci comme substrat dans le cas d’un retour des cellules dans des conditions normales de croissance.

Le métabolisme oxydatif de Saccharomyces cerevisiae a été étudié par l'analyse quantitative des réponses transitoires induites par la perturbation de régimes stabilisés en chemostat. Il a ainsi été démontré que des perturbations telles que des pulses d'acide acétique, des oscillations, une augmentation du taux de dilution déclenchent sans délai une réponse cellulaire dont l'amplitude est déterminée par le pool initial des sucres de réserve. Cette réponse se traduit par une activation du métabolisme aboutissant principalement à une accélération de la croissance mais aussi à un découplage énergétique. Le tréhalose, le glycogène et la capacité respiratoire sont au cœur de l'adaptation cellulaire. La forte sollicitation des voies oxydatives et la production d'acétate (mésurée ou déduite) laissent supposer que le by-pass de la pyruvate deshydogénase est utilisé pour faire face à l'overflow glycolytique du à l'utilisation des sucres de réserve
The oxydative metabolism of the yeast Saccharomyces cerevisiae is studied on chemostat culture by disturbing transient states. It is shown that acetate pulse, spontaneous oscillation, shift-up in dilution rate induce the same cell's response, whose magnitude is determined by the initial pool of the carbohydrates storage. The main event of that response is an activation of the metabolism closely linked with an acceleration of the growth. Trehalose, glycogene and the respiratory capacity play a key role in that adaptation. During such dynamics, because of the high oxydative metabolism and acetate production, we postulate that the pyruvate deshydrogenase by-pass is used to cope with the high glycolytic flux due to the breakdown of the storage material

Les glycoconjugués constituent une classe de molécules organiques importante car ils sont impliqués dans de nombreux processus biologiques à savoir l'inflammation, la transmission du signal, la fécondation, l'adhérence cellule-cellule et bactérie-cellule, la reconnaissance virus-cellule et la défense immunitaire… L'utilisation de ce type de molécules comme principe actif peut être limitée par l'instabilité de la liaison glycosidique en milieu physiologique et de ce fait la préparation de C-glycoconjugués plus stables, non sensibles aux hydrolyses acides et enzymatiques constitue un enjeu en synthèse organique. Cette thèse décrit un nouvel accès à des C-glycoconjugués via des précurseurs céto-C-glycosides. La majeure partie du travail a consisté à la mise au point d’une nouvelle voie d’accès à des céto-C-glycosides à partir de glyconitriles issus du glucose, du galactose ou du mannose. Dans un premier temps, la réactivité de glyconitriles totalement protégés sous forme d’éthers benzyliques vis-à-vis d’organozinciques activés a été étudiée permettant d’isoler différentes cétones fonctionnalisées C-glycosylés. Lorsque ces substrats sont opposés à des organomagnésiens, un mélange de composé attendu et de glycal issu de l’élimination du benzyloxy en position 2 est observé. Afin de limiter la formation des glycals, des glyconitriles comportant un groupe hydroxyle en position 2 ont été préparés. L’addition de réactifs de Grignard ou d’organolithiens sur ces glyconitriles ont conduit à divers céto-C-glycosides. Ainsi, il a été montré que l’addition des organolithiens était plus efficace en termes de rendement.Ayant en main ces dérivés cétoniques, une étude de fonctionalisation de la fonction cétonique (formation de méthylène, de gem-difluoré, réduction en alcool…) a été entreprise, sur un substrat modèle, acquis qui pourra être transposé aux acyl-C-glycosides plus complexes. De plus, l’application de la méthodologie de synthèse à des C-glycoconjugués originaux appartenant à trois familles de composés différentes, inhibiteurs potentiels de SGLT-2 ou de glycogène phosporylase, nouvelles cibles thérapeutiques dans le traitement du diabète de type 2, a été validée
Glycoconjugates, an important series of organic molecules, are fundamental to many important biological processes such as inflammation, signal transduction, fertilization, bacterial-cell or cell-cell adhesion, virus-cell recognition and immune response…The use of such compounds as drug is limited by the significant hydrolysis occurring in physiological medium or in acidic conditions. Thus, more stable C-glycoconjugates syntheses have to be developed.A new strategy for the synthesis of C-glycoconjugates via acyl-C-glycosides precursors is described from gluco-, galacto- or manno-nitriles. First, the reactivity of O-perbenzylated glyconitriles towards various activated organozinc reagents led to various functionalized keto-C-glycosides. However, with Grignard reagents, a mixture of the corresponding compound along with glycal occurring from the elimination of benzyloxy group located in position 2 is observed. To prevent such elimination, 2-hydroxyglyconitrile was prepared. With organomagnesium or organolithium reagents, these glyconitriles led to various glyconitriles in good yieds. It is noteworthy that organolitium reagents were more efficient, leading to better yields in glucose and galactose series.With these keto derivatives in hands, the transformation of the keto group into methylene, gem-difluorine, alcool…. was performed on a galatose-derived ketone as a model for the preparation of more complex C-glycosides. Moreover, the application of the methodology was applied to the synthesis of original C-glycoconjugates as potential SGLT-2 or glycogen phosphorylase inhibitors, thereby validating the synthetic strategy

Deux groupes de dinde sont sélectionnés selon leur valeur du pH20min post mortem  du muscle Pectoralis major. Les modifications des protéines sont étudiées dans des muscles du groupe glycolyse rapide (GR, pH20min = 5,80 + 0,07, n = 20) et ceux du groupe glycolyse normale (GN, pH20min = 6,21 + 0,01, n = 20) à 20 min et à 24 h post mortem. La viande GR exhibe les qualités technologiques plus faibles (plus pertes à la conservation et moins aptitudes aux transformations) que la viande GN par contre la valeur de L* n'est pas différente entre ces deux groupes de viande. Les résultats de teneur en glycogène et en ses métabolites confirment la vitesse plus élevée de glycolyse de viande GR. Les faibles extractabilités des protéines myofibrillaire (fraction HIS) et cytosquelletiques (fraction culot) à 20 min post mortem du groupe GR peuvent être un résultat de la combinaison bas pH – température élevée conduisant à la dénaturation des protéines musculaires. Cependant, la viande GR semble avoir une maturation plus faible que la viande GN. Après une séparation des protéines par SDS-PAGE, quelques animaux du groupe GR présentent une forte baisse d'intensité des bandes situées autour de 45 kDa et 200 kDa. Ces protéines sont identifiées comme l'actine et la chaîne lourde de la myosine (MHC), respectivement. Leurs quantités relatives ne diffèrent pas entre les deux groupes à 20 min post mortem. Par contre, les viandes GR ont une moins de quantité relative de l'actine à 24 h post mortem. Toutefois, les quantités relatives d'actine et de MHC sont augmentées avec le temps post mortem. Les activités de la phosphofructokinase, de l'aldolase A et de la GAPDH sont inférieures pour la viande GR. Cependant, les paramètres cinétiques d'aldolase A et de GAPDH, la quantité relative de GAPDH ainsi que l'expression du gène codant pour l'aldolase A ne sont pas différents entre la viande des groupes GR et GN.

Les leucémies aiguës myéloïdes (LAM) sont des hémopathies malignes hétérogènes clonales dues à la transformation d'une cellule souche hématopoïétique (CSH) ou d'un progéniteur engagé vers la lignée myéloïde. Un des problèmes majeurs du traitement des LAM est la récurrence de la pathologie post-chimiothérapie, car le traitement n'a pas éliminé les cellules souches leucémiques (CSL). Les CSL sont protégées par leur état de quiescence, de résistance au stress grâce aux interactions adhésives qu'elles établissent avec les différents composants du microenvironnement médullaire. L'amélioration du pronostic des LAM requiert l'éradication des CSL et l'épargne des CSH, supposant une connaissance de leurs signaux spécifiques de survie. Dans la littérature, la glycogène synthase kinase 3 bêta (GSK3bêta) est décrite comme un régulateur important des interactions adhésives et du cytosquelette, et des voies de survie. De plus, son implication au niveau de la régulation des voies morphogènes et de la réponse inflammatoire supporte son rôle potentiel dans le contrôle des interactions des CSL avec leur microenvironnement. Il s'agit de la première démonstration du rôle pro-survie de GSK3bêta dans les CSL et de l'aspect sexué de la réponse apoptotique dans les LAM. Etant donné que nos résultats préliminaires indiquent que les différences observées entre les sexes sont intrinsèques et non d'origine hormonale, et que la bibliographie récente souligne le rôle pro-tumoral de GSK3bêta dans les cellules souches pré-cancéreuses, les perspectives de recherche pourraient être de comprendre les mécanismes de leucémogenèse spécifiques à chaque sexe. Ce travail pourrait alors éclairer le rôle de GSK3bêta dans un nombre croissant de tumeurs, où le genre peut avoir ou non une influence
Acute myeloid leukemia (AML) are malignant clonal hemopathies resulting from the transformation of hematopoietic stem cell (HSC) or derived progenitors. The main reason of adverse prognostic in AML is recurrence of the pathology, post-chemotherapy. Relapses occur in 60% AML patients since leukemic stem cells (LSC), rare cells with self-renewal and engraftment properties, have not been eradicated by current therapy. Resistance of LSC is supported by quiescence and adhesive interactions with bone marrow microenvironment. An improved prognostic for AML patients warrants a better knowledge of specific survival pathways in LSC and HSC. The Glycogene Synthase Kinase 3beta (GSK3beta) is a key regulator of adhesive interactions, cytoskeleton reorganization and cell survival pathways such as death receptors signaling. Moreover, GSK3beta is a metabolic enzyme playing a central role in cell responses to oxidant or nutritive stress. Importantly, its implication in morphogen and inflammatory signaling pathways suggest that GSK3beta could regulate dialogue between LSC and microenvironment. It is the first demonstration that GSK3beta has pro-survival role in LSC, and that apoptotic responses could be gender-determined in AML. Since our preliminary results are not in favor of the GSK3beta survival pathway regulation by sexual hormones, and others having recently demonstrated the pro-tumor role of GSK3beta in precancerous stem cells, future research could explore gender-specific mechanisms of leukemogenesis. Thus, GSK3beta involvement in growing number of tumors, sex-related or not, should be highlighted

L'objectif de ce travail de thèse était d'étudier les voies de synthèse et de dégradation du glycogène en relation avec la reproduction et les mortalités estivales de l'huître Crassostrea gigas. Les séquences complètes des ARNm de la glycogène phosphorylase (Cg-GPH) et de la glycogène synthase (Cg-GYS) ont été caractérisées. Les périodes de forte abondance de ces transcrits manquent chacune une phase opposée du cycle énergétique du glycogène (utilisation ou accumulation respectivement). Il n'existe cependant aucune opposition saisonnière des activités enzymatiques correspondantes. Bien que l'apport en algues induise in vivo une activation de la synthèse du glycogène, aucun effet fonctionnel du glucose et de l'insuline porcine n'est observé in vitro sur les enzymes du métabolisme du glycogène. En contribution au projet national MOREST (MORtalités ESTivales de C. Gigas), l'étude a été étendue à plusieurs marqueurs du métabolisme des glucides. Des huîtres sélectionnées pour leur résistance (R) ou leur sensibilité (S) aux mortalités auraient différentes stratégies énergétiques. L'avantage glycolytique observé pour les huîtres R leur permettrait peut-être de répondre plus favorablement à des stress environnementaux en période estivale
Glycogen, the main form of glucose reserve in bivalves, is know to play a key energetic role in the Pacific oyster (Crassostrea gigas) annual reproduction cycle. The aim of this work was to study the pathways of glycogen synthesis and utilization in order to explain the relationships between energy, reproduction and oyster summer mortality events. We first characterized full length mRNA sequences of glycogen synthase (Cg-GYS) and glycogen phosphorylase (Cg-GPH). Biochemical determination of enzymatic activities and adjustment of a RNA absolute quantification method allowed us to study several regulation levels for both markers. Quantities of Cg-GYS and Cg-GPH mRNAs showed seasonal variations, with opposite maximum periods, corresponding to glycogen accumulation or utilization. However, no difference was detected in the enzymatic activities of glycogen synthase (GS) and glycogen phosphorylase (GP), thus suggesting that several levels of regulation may exist in the control of C. Gigas glycogen metabolism. Moreover, glycogen synthesis was up regulated in vivo by increasing algal diet but neither glucose nor porcine insulin had any effect in vitro on GS and GP activities. Finally, in contribution to the French project MOREST (C. Gigas summer mortality), we extended this work by analyzing mRNAs quantities and enzymatic activities of several elements insolved in the glucose metabolism. Oysters genetically selected for Resistance (R) or Susceptibility (S) to summer mortality may have different strategies of glucose utilization. The potential energetic advantage of R oyster compared to S oyster is discussed

L'objectif de ce travail est de contribuer à l'étude des mécanismes biochimiques responsables de l'amplitude de la diminution du pH post mortem dans le muscle pectoral des volailles. Le travail repose sur l'hypothèse selon laquelle la variabilité de l'activité de l'AMP désaminase (AMP, Adénosine MonoPhosphate), enzyme responsable de la désamination progressive de l'AMP en IMP dans le muscle post mortem, explique une part importante de la variation du pH ultime (pHu). En effet, l'AMP est un co-facteur de certaines enzymes de la glycogénolyse et de la glycolyse. Sa disparition dans le muscle post-mortem entraîne donc une inactivation de ces voies métaboliques et de fait, un arrêt de la chute du pH. [. . . ]

A la suite des nombreux travaux sur l’inhibition de la glycogène phosphorylase (GP) menés au laboratoire et au travers de diverses collaborations, cette thèse décrit en cinq chapitres suivis d’une partie expérimentale détaillée, les dernières avancées en termes de synthèse et d’évaluation biologique des inhibiteurs du site catalytique de la GP. La chapitre I de ce manuscrit est consacrée à la présentation des diabètes et plus particulièrement du diabète de type II dont le traitement, motivation première de ce projet, repose sur la connaissance des mécanismes complexes régulant la glycémie. Les différents inhibiteurs synthétisés sont classés par famille selon leur structure qui associe un aglycone hétérocyclique, susceptible d’affinité pour le canal β proche du site actif de l’enzyme, avec un motif glycopyranosidique, ou glycopyranosylidène dans le cas des motifs spiro. Le chapitre II est consacré aux inhibiteurs spiro-bicycliques tels que les glucopyranosylidène-spiro-1,4,2-oxathiazoles et les glucopyranosylidène-spiro-isoxazolines. Le chapitre III décrit la synthèse de C- et N-glycosyles hétérocycles, principalement des glycopyranosyl-1,2,3-triazoles. Enfin le chapitre IV décrit la fonctionnalisation de 5-halogéno-1,2,3-triazoles 4-substitués par couplages pallado-catalysés qui ont constitué un développement imprévu mais original des travaux. Pour terminer, le chapitre V décrit l’évaluation des molécules préparées en tant qu’inhibiteurs de la glycogène phosphorylase. Les expériences et résultats d’enzymologie, de cristallographie ainsi que les tests cellulaires in vitro et in vivo sur le rat sont présentés
Following many studies lead on the inhibition of glycogen phosphorylase (GP) in our laboratory an trough several collaborations, this thesis describes in five chapters and a detailed experimental section, the most recent advances in the areas of synthesis and biological evaluation of GP’s catalytic site inhibitors. Chapter I is dedicated to the description of diabetes and especially type 2 diabetes of which treatment, the main goal of this project, requires knowledge of the complex mechanisms that regulates glycemia. Synthesized inhibitors are broken down into families according to their structure which associates an heterocyclic aglycon, prone to binding in the β pocket lining the active site, with a glycopyranoside or glycopyranosylidene moiety in the case of spiro compounds. Chapter II focuses on spiro-bicyclic inhibitors such as glucopyranosilidene-spiro-1,4,2-oxathiazoles and glucopranosylidene-spiro-isoxazolines. Chapter III describes the synthesis of C- and N-glycosyl-heterocycles, mainly glycopyranosyl-1,2,3-triazoles. Finally, chapter IV studies the palladium-mediated cross coupling fonctionalization of 4-substituted-5-halogenated-1,2,3-triazoles that represents an unexpected but interesting development of the project. To conclude, chapter V gathers the evaluation of synthesized molecules as GP inhibitors. Enzymology and crystallography as well as in vitro and in vivo experiments are presented

La glutamine est un acide aminé non essentiel, mais faisant défaut en situation de stress et de dénutrition. Une étude expérimentale sur l'hépatocyte isolé de rat à jeun 72 heures, confirme son effet anabolisant, en démontrant la synthèse paradoxale de glycogène à partir de glutamine, par activation de la glycogène synthase, et probable inhibition, non montrée à ce jour de la glucose-6-phosphatase. La diarrhée aiguë est un problème majeur de santé publique dans le monde, et les décès par déshydratation ou dénutrition sont nombreux. Peu de traitements ont montré une quelconque efficacité pour abréger l'épisode diarrhéique. Une étude en double aveugle contre placebo et produit de référence a été menée, montrant l'efficacité d'un traitement à base de Lactobaciltus Acidophilus tué sur la durée d'une diarrhée aiguë du jeune enfant, réduite de 27 heures. La glutamine est un agent potentiellement intéressant dans la composition d'une solution de réhydratation orale. Trois effet ont été étudiés dans une étude multicentrique en double aveugie lors de diarrhées aiguës du nourrisson. La glutamine est bien tolérée et métabotrsée par l'entérocyte. La réhydratation est aussi efficace qu'avec le produit de référence, un effet pose, sur la durée de la diarrhée et la synthèse d'IgF1 ont été montrés. La glutamine, agent anabolisant, carburant de l'entérocyte, dont l'absorption est couplée au sodium pourrait avoir sa place dans le traitement des diarrhées en évitant déshydratation et dénutrition et en facilitant la réparation de la muqueuse intestinale
Glutamine is a non-essential amino acid, but is lacking in stress or denutrition situations. An experimental study was conducted on hepatocytes isolated from 72 hour fasting rats, to confirm its anabolizing effect, by showing paradoxical glycogen synthesis derived from glutamine, via glycogen synthase activation, a probable inhibition of glucose-6-phosphatase. Acute diarrhoea is a major public health problem in the world, and the number of deaths due to dehydration or denutrition is extremely high. Medication used to shorten the diarrhoea episode is limited. A double blind study with placebo versus reference product was undertaken, which showed the efficacy of a drug containing heat killed Lactobacillus acidophilus and its culture supernatant, on the duration (reduced 27 hours) of acute diarrhoea in infants. Glutamine is a potentially interesting agent in the composition of oral rehydration solutions. Three effects were studied in a multi-center double blind controlled study in acute infant diarrhoeas. Our results suggest 1)Glutamine is well tolerated and metabolised by the enterocytes. 2) Rehydration is as effective as that of the reference product. 3) also a positive effect over the duration of the diarrhoea and the IgF1 synthesis was demonstrated. Glutamine is not only an anabolizing agent, but also a "fuel" required by enterocytes. Its absorption is coupled with sodium. Therefore, glutamine could play a role in the management of the diarrhoea by treating dehydration and denutrition and by facilitating the repair of the intestinal mucosal membrane

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013.
L’obésité et le diabète de type 2 (T2D) sont étroitement associés à la résistance à l’insuline, une maladie métabolique qui se développe suite à un défaut causé par une réduction de la signalisation de l’insuline et de sa clairance. Afin de comprendre la pathogenèse de la résistance à l’insuline plusieurs molécules qui régulent les voies de signalisation ainsi que la clairance sous contrôle du récepteur à l’insuline ont été étudiées, incluant la protéine tyrosine phosphatase (PTP) SHP1 et la molécule carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1 (CEACAM1 or CC1) qui est régulée en aval sous le contrôle de SHP1. Les nombreuses isoformes de CC1 contribuent à différentes fonctions cellulaires. Dans le foie, l’isoforme CC1-L, qui est phosphorylée sur tyrosine (Tyr), joue un rôle métabolique essentiel dans la régulation de la clairance de l’insuline et dans la suppression de l’activité de la synthase des acides gras (FAS). Nous avons démontré que des souris invalidées pour CC1 (Cc1-/-) sous un régime standard faible en gras (SD) développent néanmoins une importante stéatose hépatique qui est démontré par une augmentation de triglycérides, de cholestérol total ainsi que de cholestérol estérifié dans le foie. Sous un régime contenant 55% de gras (HFD) ces mêmes souris démontrent une prédisposition au développement de la stéatose et dysfonction hépatique induite par le régime, indiqués par une accumulation de lipides hépatiques et une augmentation d’enzymes marqueurs de dommage hépatique dans la circulation. La stéatose hépatique dans la souris Cc1-/- est liée à une augmentation significative d’importantes enzymes lipogéniques et de la synthèse du cholestérol qui sont régulés suite à une augmentation de l’activité nucléaire des facteurs de transcription Srebp1c et Srebp2. Comparées aux souris contrôle sauvages (WT) les souris CC1-/- ont démontré une réduction de la clairance de l’insuline, une intolérance au glucose, une résistance à l’insuline hépatique et une augmentation d’expression des activateurs transcriptionels hépatiques PGC-1 et FoxO1. L’absence de CC1 a aussi exacerbé l’intolérance au glucose et la résistance à l’insuline hépatique induite par le régime à haute teneur de gras mais la clairance de l’insuline n’était pas diminuée dans les souris Cc1 -/-. Nos donnés indiquent que CC1 est un important régulateur de la lipogénèse hépatique et que les souris CC1-/- sont prédisposées à développer une stéatose hépatique qui mène à une résistance à l’insuline hépatique et des dommages dans le foie qui sont surtout évidentes sous un régime riche en lipides. Une importante Tyr phosphatase de CC1 est SHP1. Précédemment nous avons démontré que SHP1 est un important régulateur de l’homéostasie du glucose et de la clairance de l’insuline par le foie, cependant son rôle dans l’obésité liée au diabète reste méconnu. Nous rapportons ici que l’expression de SHP1 est significativement augmentée dans les tissus métaboliques de souris obèses sous régime HFD. Nous avons généré des souris invalidées pour SHP1 spécifiquement dans les hépatocytes (Ptpn6H-KO) pour investiguer le rôle de SHP1 dans le développement de la résistance à l’insuline et de la stéatose hépatique. Sous régime HFD les souris Ptpn6H-KO deviennent aussi obèses que les souris non invalidées pour SHP1 (Ptpn6f/f). Malgré ceci les souris Ptpn6H-KO démontrent une amélioration de la glycémie à jeun et une protection contre la résistance à l’insuline induite par l’obésité qui est confirmée par la suppression de la synthèse de glucose hépatique ainsi qu’une amélioration de l’activation du récepteur pour l’insuline avec une augmentation concomitante des voies de signalisation Akt. Il est aussi possible que la clairance de l’insuline accrue qu’on observe dans les souris Ptpn6H-KO soit due à une augmentation de la phosphorylation sur tyrosine de CC1. Les souris obèses Ptpn6H-KO montrent une augmentation de stéatose hépatique qui est le résultat de 1) une augmentation de lipogénèse hépatique associée à une augmentation importante de l’activité et de l’expression de SREBP-1 et des enzymes lipogéniques en aval FAS et ACC, 2) une augmentation de la captation postprandiale des acides gras qui est possiblement liée à une augmentation de l’expression du gène et de l’activité nucléaire de PPARγ, 3) une diminution de la sécrétion des triglycérides et de l’apolipoprotéine B sous le forme de lipoprotéines de très basse densité (VLDL). Étonnamment, malgré le niveau élevé de stéatose hépatique, le profil inflammatoire dans le foie des souris Ptpn6H-KO était similaire ou même amélioré comparé aux souris contrôles Ptpn6f/f et ceci était accompagné d’une diminution de dommage hépatocellulaire. Ces résultats démontrent que SHP1 est un nouveau médiateur de la résistance à l’insuline dans les hépatocytes et contribue à la détérioration du métabolisme du glucose induite par l’obésité. Chez la souris Ptpn6H-KO la stéatose hépatique induite par le régime suggère par ailleurs un autre rôle de SHP1 dans la régulation du métabolisme hépatique des lipides. Malgré le fait que CC1 et SHP1 se retrouvent dans le même complexe que Cdk2 et le récepteur de l’insuline, ils jouent des rôles opposés, CC1 étant un régulateur positif et SHP1 un régulateur négatif de la clairance de l’insuline. Ceci est en accord avec la régulation hépatique par le glucose des voies de signalisation de l’insuline pour ces deux molécules car les souris Cc1-/- démontrent une détérioration du métabolisme du glucose et de la signalisation de l’insuline alors que les souris Ptpn6H-KO démontrent une amélioration. Notre observation de stéatose hépatique chez ces deux modèles animaux suggère que CC1 et SHP1 limitent la synthèse et l’entreposage des lipides hépatiques de façon dépendante ou indépendante de la signalisation de l’insuline. Les résultats de ces études utilisant des modèles invalidés pour CC1 ou SHP1 révèlent des mécanismes du contrôle de la synthèse de glucose hépatique et du métabolisme des lipides qui sont très complexes et distincts. En plus ces résultats nous apportent une compréhension importante de la régulation hépatique de l’action et de la clairance de l’insuline.
Obesity and type 2 diabetes mellitus (T2D) are tightly associated with a common link, insulin resistance, a metabolic disorder developed from defective insulin action involving impaired insulin signaling and clearance. To investigate the pathogenesis of insulin resistance, many molecules modulating its signaling pathways as well as insulin receptor-mediated insulin clearance have been studied, including the protein tyrosine phosphatase (PTP) SHP1 and its regulated downstream molecule carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1 (CEACAM1 or CC1). CC1 in multiple isoforms contributes differentially to various cellular functions, the tyrosine (Tyr)-phosphorylated isoform of CC1 (CC1-L) is known to play an essential metabolic role in the hepatic regulation of insulin clearance and insulin-mediated acute inhibition of fatty acid synthase (FAS) activity. We have found that CC1-deficient (Cc1-/-) mice on standard diet (SD) already develop spontaneous hepatic steatosis with significantly elevated accretion of triglyceride (TG), total and esterified cholesterol. When challenged with a 55% kcal high-fat diet (HFD), these mice show greater susceptibility to the development of diet-induced hepatic steatosis and dysfunction, indicated by higher hepatic lipid content and serum levels of hepatic enzymes as markers of liver damage. Hepatic steatosis in the Cc1-/- mice is linked to a significant increase of key lipogenic (FAS, ACC) and cholesterol synthetic (HMGCR) enzymes, which is a result of increased nuclear activity of their positive gene transcription factors Srebp1c and Srebp2. Compared to their wild-type (WT) littermate controls, Cc1-/- mice exhibited impaired insulin clearance, glucose intolerance, liver insulin resistance, and elevated hepatic key gluconeogenic transcriptional activators Pgc1 and FoxO1. Lack of CC1 also exacerbated the HFD-induced glucose intolerance and hepatic insulin resistance, while insulin clearance was not further deteriorated. These data demonstrate that CC1 is a key regulator of hepatic lipogenesis and that Cc1-/- mice are predisposed to liver steatosis, leading to hepatic insulin resistance and liver damage, particularly when chronically exposed to dietary fat. An important Tyr phosphatase of CC1, SHP1, has been found previously by our lab to regulate glucose homeostasis and liver insulin clearance, but its potential implication in obesity-linked insulin resistance and hepatic steatosis has not yet been examined. We hereby report that SHP1 expression is significantly upregulated in metabolic tissues of HFD-fed obese mice. We have also further investigated the role of hepatocyte SHP1 in promoting insulin resistance and hepatic steatosis by generating hepatocyte-specific SHP1 knockout mice (Ptpn6H-KO). Upon HFD feeding, Ptpn6H-KO mice develop obesity as their Ptpn6f/f littermates. With consistently improved fasting glycemia, these mice are protected from obesity-induced liver insulin resistance as revealed by normalized insulin suppression of hepatic glucose production and hepatic insulin signaling with improved activation of insulin receptor and downstream signaling through Akt. More rapid insulin clearance in Ptpn6H-KO mice due to heightened CC1 tyrosine phosphorylation is also a possible contribution to the improved insulin action. Unexpectedly, obese Ptpn6H-KO mice exhibit enhanced hepatic steatosis. In detailed mechanisms, this is a result of 1) augmented hepatic lipogenesis, marked by upregulated activity and expression of SREBP-1 as well as the downstream regulated lipogenic enzymes such as FAS and ACC, 2) increased postprandial fatty acid uptake, possibly linked to the upregulation of PPAR gene expression and nuclear activity, and 3) decreased postprandial TG output in apolipoprotein B (ApoB)-associated lipoprotein particles, i.e. very low density lipoprotein (VLDL). More interestingly, the steatotic livers of these Ptpn6H-KO mice display comparable or even reduced level of inflammation accompanied by significantly less hepatocellular damage than that in their Ptpn6f/f counterparts. These results present hepatocyte SHP1 as a novel mediator of insulin resistance compromising hepatic glucose metabolism in diet-induced obesity. The enhanced diet-induced hepatic steatosis in Ptpn6H-KO mice provides a new role for SHP1 in liver lipid metabolism and further supports the bifurcation of insulin signaling in the regulation of hepatic glucose and lipid homeostasis or also confirms a possible disconnection between hepatic regulation of glucose and lipid metabolism. Although both CC1 and SHP1 are found in the same complex with Cdk2 and insulin receptor to regulate insulin clearance, they play opposing roles as CC1 is the positive regulator and SHP1 being the negative one. This is in accordance with the hepatic glucoregulation of insulin signaling for both molecules, since Cc1-/- mice show impaired glucose metabolism and insulin signaling whereas Ptpn6H-KO mice exhibit improvement. Interestingly, our observation of hepatic steatosis in both animal models, though with different characteristics, suggests that both CC1 and SHP1 limit hepatic lipid synthesis and storage, dependent or independent of insulin signaling. Findings from these studies using animal models lacking CC1 and SHP1 reveal complex and differential regulatory mechanisms of hepatic glucose and lipid metabolism, and they also provide important understanding of the hepatic regulation of insulin action and clearance.

Certaines mutations dans le gène EPM2A provoquent la maladie de Lafora, une épilepsie myoclonique progressive dont l'issue est fatale, caractérisée par la présence de corps d'inclusion de polyglucosan dans les tissus nerveux. L'analyse de la séquence du produit du gène (laforine) suggère la présence de deux domaines : un site de liaison à l'amidon (CBM20) en N-terminal, identifié pour la première fois dans une protéine humaine et un site catalytique de phosphatase à double spécificité (DSPc) en C-terminal. La partie codante du gène a été clonée a partir d'une banque de cDNA humain. Différentes constructions ont été réalisées et ont permis d'obtenir la laforine pure et soluble. Une première caractérisation a montré que la laforine se liait à l'amidon, conformément aux prédictions, mais également au glycogène. Des expériences de compétition entre ces deux polysaccharides mettent en évidence que la fixation aux sucres est spécifique. L'activité catalytique phosphatase a été mesurée pour deux substrats : le p-nitrophényl phosphate et l'O-méthylfluorescéinyl phosphate (OMFP). Les paramètres cinétiques montrent une meilleure efficacité catalytique vis-à-vis de l'OMFP, indiquant que la laforine porte une fonction de DSP. Ni le glycogène ni de petits saccharides n'affectent la fonction catalytique. Ceci est à comparer aux données sur les MAP kinases phosphatases (MKP) dont le site catalytique est homologue à celui de la laforine mais dont l'activité est régulée par la fixation au substrat. Par conséquent, il apparaît que le rôle du domaine CBM20 de la laforine soit de localiser la protéine au glycogène où elle pourrait jouer un rôle, qui reste à élucider, dans son métabolisme
Mutations in the EPM2A gene cause Lafora disease, a fatal progressive myoclonus epilepsy characterized by the presence of polyglucosan inclusion bodies in nervous tissues. Sequence analysis of the gene product (laforin), suggested two domains: an N-terminal starch-binding domain (CBM20), found for the first time in a human protein, and a C-terminal dual specificity phosphatase catalytic domain (DSPc). The gene was cloned from human muscle cDNA. Different constructs were assayed to express and purify the laforin which aggregated easily. Adsorption experiments demonstrate that laforin binds granular starch as predicted, and ultracentrifugation studies showed the protein also binds to glycogen. Competition experiments between granular starch with either glycogen or beta-cyclodextrin indicated the binding to be specific. To demonstrate the second predicted function, the catalytic activity was tested with p-nitrophenyl phosphate and O-methylfluorescein phosphate (OMFP), two non physiological substrates. Laforin exhibited a better efficiency toward OMFP, indicating that laforin bears a DSP function. Further experiments showed that neither glycogen nor smaller sugars affected the laforin catalytic activity. This is in contrast with MAP kinases phosphatases (MKP). Indeed, the laforin catalytic domain is homologous to that of MKPs but CBM20 is different from their regulatory domain. For MKPs, the catalytic activity is increased when the regulatory domain binds to their substrates. Thus it appears that the role of the laforin CBM20 domain is to target the protein to glycogen in the cells. In conclusion laforin may play a role in glycogen metabolism which has to be elucidated

Les modifications post-traductionnelles (MPTs) permettent un haut degré de régulation de l'expression des gènes en générant une diversité fonctionnelle au niveau du protéome. Dans le système nerveux, les MPTs régulent entre autres des facteurs de transcription permettant une adaptation rapide à un microenvironnement dynamique. Dans ce contexte, je me suis concentrée sur l’étude des Glycogène Synthase Kinases 3 (GSK3s). Elles sont au centre de la régulation de nombreuses voies de signalisation et contrôlent la stabilité de multiples cibles par phosphorylation. Au cours du développement du cerveau, les kinases GSK3 contrôlent la balance entre la prolifération et la différenciation. La dérégulation de l'activité des kinases GSK3 a un rôle clé dans les maladies neurodégénératives du cerveau. En revanche, le rôle important de ces kinases au cours du développement rétinien ainsi que dans les maladies neurodégénératives rétiniennes reste une question ouverte.L'objectif de ma thèse était d'étudier le rôle de ces kinases au cours du développement et de l'homéostasie rétinienne. J’ai montré que l'absence totale de Gsk3α et de Gsk3β très tôt au cours du développement rétinien entraîne une microphtalmie chez l'adulte. Les deux kinases jouent des rôles redondants puisque l'expression d'un seul allèle Gsk3 est suffisante pour prévenir le phénotype de microphtalmie. Cependant, une analyse phénotypique approfondie dans ce contexte génétique (un seul allèle Gsk3) a révélé une forte augmentation du nombre de cellules ganglionnaires déplacées (dRGCs) dans la couche nucléaire interne, associée à une modification des projections axonales des cellules ganglionnaires dans le cerveau par rapport aux contrôles. Dans l’ensemble, ces données suggèrent que les kinases GSK3s sont essentielles au maintien des progéniteurs rétiniens et sont impliquées dans la genèse des dRGCs. Compte tenu du très faible nombre de dRGCs en conditions normales, la fonction de ces cellules a été très peu étudiée à ce jour. Le modèle génétique que j’ai développé offre par conséquent un modèle de choix pour étudier l’ontogenèse et la fonction de ces cellules.Mes travaux de thèse se sont ensuite concentrés sur le rôle de GSK3 dans les photorécepteurs. En effet, des défauts de développement ou leur mort est l’une des principales causes de dégénérescence rétiniennes. Afin de mieux comprendre la fonction de ces kinases dans la maintenance des photorécepteurs, j'ai donc utilisé des souris invalidées de manière conditionnelle pour Gsk3α et Gsk3β spécifiquement dans les précurseurs des photorécepteurs. L’absence de GSK3 conduit à une altération de la maturation et de la fonction des photorécepteurs, suivie de leur dégénérescence. J’ai alors combiné des analyses transcriptomiques et des approches in vitro pour élucider les mécanismes sous-jacents. Mes données m’ont conduit à proposer un modèle selon lequel l’absence de GSK3 dans les photorécepteurs conduit à des défauts de phosphorylation de NRL (facteur de transcription nécessaire au développement des photorécepteurs de type bâtonnet), augmentant sa stabilité. Cette dérégulation post-traductionnelle conduit à la diminution d’expression d'un sous-ensemble de gènes cibles de NRL, co-régulés par CRX, et impliqués dans le développement et l'homéostasie des photorécepteurs. Cette dérégulation conduirait alors à la dégénérescence des photorécepteurs observée dans les mutants GSK3. Ce travail suggère donc que GSK3 joue un rôle essentiel dans la régulation de NRL pour contrôler la maturation et l'homéostasie des photorécepteurs. De telles données suggèrent également que ce mécanisme de régulation pourrait être déficient chez les patients atteints de rétinites pigmentaires dues à des mutations de NRL empêchant sa phosphorylation par GSK3
Post-translational modifications (PTMs) allow a higher degree of regulation for the control of gene expression by generating functional diversity at the proteome level. In the central nervous system, PTMs regulate stability or activity of transcription factors allowing a rapid response to external signals and a quick adaptation to a dynamic cellular microenvironment. In this context, I focused on the ubiquitously expressed and highly conserved Glycogen Synthase Kinases 3 (GSK3s). They are at the crossroad of multifunctional signalling pathways. During mammalian brain development, GSK3 kinases control the balance between proliferation and differentiation. Deregulation of GSK3 kinases activity has also a key role in neurodegenerative diseases by causing the accumulation/aggregations of proteins causing neuronal cell death. Drugs targeting GSK3s hold a lot of promises to treat such diseases. Whether these kinases are also important during retinal development and involved in retinal diseases remains an open question. Several studies suggest the importance of regulating GSK3 function in photoreceptor under pathological conditions. Therefore, the main objective of my PhD was to investigate the role of these kinases during photoreceptor development and homeostasis. To better understand the role of these two kinases during retinal development and to highlight potential differences with the developing brain, we also investigated their function in the control of the balance between proliferation and differentiation of retinal progenitors. To achieve my work, I used conditional knockout mice for Gsk3α and Gsk3β specifically deleted either in photoreceptor precursors or in retinal progenitors during early development. The lack of GSK3 kinases in photoreceptor precursors led to impaired photoreceptor maturation and function followed by their degeneration. Transcriptomic analysis (RNAseq) 6, 10 and 14 days postnatally prior degeneration revealed several genes downregulated belonging to biological processes involved in eye development and visual functions. Among them, the expression of the transcription factor Nrl that is required for rod photoreceptor development was decreased. Astonishingly, NRL expression was highly increased at protein level. By in vitro approaches, I demonstrated that GSK3-dependent phosphorylation regulates NRL protein stability. Despite such increase, a large number of NRL target genes were downregulated leading to impaired photoreceptor maturation and function. Surprisingly, a vast majority of these downregulated genes were also target genes for CRX, another transcription factor working in synergy with NRL. This work demonstrates that PTMs of NRL play a critical role in fine tuning the expression of a subset of genes involved photoreceptor development and homeostasis. Such findings could allow the development of innovative therapeutic strategies for retinal dystrophies. The functional characterisation of GSK3 in the course of retinal development by invalidating both Gsk3α and Gsk3β in retinal progenitors early during development revealed their requirement for controlling cell cycle exit and neuronal differentiation. Indeed, the complete lack of Gsk3α and Gsk3β led to microphtalmia in adults. Interestingly, the expression of only one Gsk3 allele was enough to rescue the phenotype. However, further analysis revealed a large number of displaced ganglion cells in the inner nuclear layer. The function of these cells remains to be determined, but their timing of production corresponds to other ganglion cells. Strikingly, these displaced ganglion cells project in distinct brain regions than normal ganglion cells. Therefore, our work could provide the first step toward determining the function of the displaced ganglion cells, which appear at low number in wildtype but whose function remains to be clarified

Les tumeurs solides sont souvent confrontées à un environnement déficient en oxygène, dit hypoxique. Hypoxia-Inducible Factor 1 (HIF1) est le facteur de transcription clé de l'adaptation cellulaire à l'hypoxie, régulant de nombreux gènes impliqués dans l'angiogenèse, le métabolisme cellulaire ou la régulation du pH. Ma thèse s'articule en trois axes autour de HIF1 et de la reprogrammation métabolique hypoxique. J'ai d'abord étudié Factor-Inhibiting HIF1 (FIH), l'un des deux senseurs d'oxygène régulant HIF1. Nous avons montré que FIH est essentiel dans le développement tumoral en inhibant à la fois l'activité transcriptionnelle de HIF1 et la voie p53-p21. J'ai ensuite étudié le " shift " du métabolisme cellulaire vers la glycolyse induit par HIF1, générant une addiction pour le glucose. Nos travaux ont montré que paradoxalement, les cellules hypoxiques synthétisent du glycogène via HIF1 constituant ainsi une réserve de glucose intracellulaire. Le glycogène confère alors une résistance accrue des cellules tumorales suite à une carence en glucose. Enfin, j'ai pu montrer que l'AMPK, " gardien de la balance énergétique ", n'est pas nécessaire au maintien d'un niveau viable d'ATP suite à l'inhibition de la glycolyse, via le blocage de l'export de lactate, mais exerce, un effet protecteur en absence de glucose. Cependant, l'inhibition conjointe du transporteur de lactate, MCT4, et de l'AMPK réduit fortement le développement tumoral dans un modèle de xénogreffes chez la souris, suggérant un rôle crucial de ces deux acteurs dans ce contexte. L'ensemble de ces travaux a permis d'identifier plusieurs cibles potentielles impliquées dans la plasticité métabolique en hypoxie.

Plusieurs acteurs moléculaires impliqués dans les variations de qualité de la viande ont été récemment mis en évidence chez le poulet. Ma thèse a pour objectif d’approfondir l’étude de leur régulation en étudiant l’impact de facteurs alimentaires en interaction avec l’origine génétique des animaux. Il s’est articulé autour de deux thématiques qui impliquent des acteurs moléculaires et des critères de qualité de viande indépendants : le rôle de l’AMPK (AMP-activated protein kinase) dans le contrôle du turnover du glycogène musculaire et des caractères qui en dépendent (pH, rétention d’eau, couleur) et l’implication de BCMO1 (β, β-carotene-15,15’-monooxygenase) dans les variations de teneurs en pigments caroténoïdes et de coloration. Nos résultats soulignent dans les deux cas la possibilité de moduler les caractères de qualité via l’alimentation avec des réponses qui dépendent des caractéristiques génétiques des animaux. Nos travaux ont aussi permis d’améliorer la compréhension de la régulation des biomarqueurs étudiés par les nutriments et la génétique et contribueront à terme à la mise en place de nouvelles stratégies de production permettant d’optimiser la qualité du poulet de chair en réponse aux attentes de la filière et des consommateurs
Several molecular mechanisms involved in the variations of poultry meat quality were recently identified in chickens. My thesis aims to further study their regulation by exploring the impact of dietary factors in interaction with the genetic origin of animals. It was structured around two themes that involve independent molecular mechanisms and meat quality criteria: the role of AMPK (AMP-activated protein kinase) in the control of muscle glycogen turnover and related meat traits (pH, water retention, color), and the involvement of BCMO1 (β, β-carotene-15, 15'-monooxygenase) in controlling levels of carotenoid pigments and yellow color. Our results emphasize in both cases the possibility of modulating quality traits through nutrition, with effects that depend on the genetic characteristics of animals. Our work has also improved the understanding of the regulation of studied biomarkers by genetics and nutrients. This should contribute to the development of new production strategies to optimize the quality of broilers in response to expectations of poultry producers and consumers

Les cellules satellites sont des cellules indifférenciées présentes dans le muscle squelettique et responsables de la croissance post-natale et la régénération de cet organe. Leur activation et différenciation requièrent de nombreuses modifications dans leur environnement qui sont soumises à une régulation fine. Elles peuvent être reliées aux variations d’expression génique qui interviennent au cours de ces processus. Une étude des premières étapes de la myogenèse avec la lignée myoblastique murine C2C12 a montré des variations significatives dans l’expression du glycogénome (Janot et al. , 2009). Notre étude a utilisé les cellules satellites murines (CSM) et leur capacité à se différencier en myotubes ou en pré-adipocytes pour procéder à un crible transcriptomique sur 383 glyco-gènes afin de sélectionner ceux dont les variations d’expression seraient spécifiquement associées à la différenciation myogénique ou à la trans-différenciation pré-adipocytaire. L’étude transcriptomique des 383 gènes dans les deux voies de différenciation et la comparaison de leur profil d’expression nous ont permis d’identifier 31 gènes impliqués dans la myogenèse et 72 associés à la pré-adipogénèse. La classification de ces gènes selon la fonction de leurs produits a révélé un fort remodelage de la matrice extracellulaire ainsi qu’une expression des protéines d’adhésion (intégrines) spécifique à chacune des voies. L’étude fonctionnelle menée sur Itga11 et Chst5 a mis en évidence leur forte implication dans la fusion cellulaire et ainsi renforcé notre sélection. Deux modèles de régulation ont ainsi pu être proposés. Ils relient les régulations géniques observées à la myogenèse et pré-adipogénèse
Satellite cells are undifferentiated cells present in skeletal muscle and they are responsible for post-natal growth and regeneration of this organ. Activation and differentiation of satellite cells require many changes in their surrounding environment. These modifications are tightly regulated over time and can be related to gene expression variations that occur during these processes. A study on the initial myogenesis steps, using the myoblastic murine cell line C2C12 as a model showed significant variations in glycogenome expression (Janot et al. , 2009). In this study, we use murine satellite cells (MSC) and their ability to differentiate into myotubes or early fat storage cells to proceed to a transcriptomic screening of 383 genes to select glycosylation related genes whose expression variations are specific to myogenic or ealry adipogenic differentiations of MSC. The transcriptomic studies and the comparison of the expression patterns of the 383 genes in both MSC differentiation pathways allows us to identified 31 genes particularly involved in myogenesis and 72 genes mainly associated to early adipogenesis. Classification according to the function of their products showed that a large remodelling of the extracellular matrix and the presence of adhesion proteins such as integrins are required in both pathways. Functional studies on Itga11 and Chst5 demonstrated their great involvement in fusion step during myogenic differentiation, and enhance the robustness of our selection. Finally, two models of regulatory network were purposed to explain the links between gene regulations and the different steps of myogenic and early adipogenic differentiation

Les Archaeplastides sont apparus il y a environ 1,6 milliard d'années lorsqu'une cellule eucaryote a établi une symbiose avec deux autres organismes: une cyanobactérie et une chlamydiales. Durant l'endosymbiose, la cyanobactérie a évolué vers le plaste, tandis que les chlamydiales ont laissé pour empreintes une cinquantaine de gènes chez les Archaeplastides. En parallèle les Archaeplastides ont substitué leur biosynthèse de glycogène, par celle de l'amidon. Si le rôle de la cyanobactérie est évident dans l'émergence des Archaeplastides, qu'en est-il des bactéries parasitaires? Un effecteur sécrété par les chlamydiales correspond à l'activité de la glycogène synthase (GlgA). Des analyses phylogénétiques nous signalent que les isoformes d'amidon synthases III/IV ont probablement évolué à partir d'une GlgA provenant d'une chlamydiale. Nous avons formulé l'hypothèse que l'activité GlgA des chlamydiales possède une propriété biochimique unique expliquant pourquoi elle a été sélectionnée chez les Archaeplastides. Dans ce manuscrit, nous avons premièrement rapporté la caractérisation de la mutation d'une souche de cyanobactérie, ne synthétisant plus que du glycogène. Ceci est corrélé avec une défectuosité dans GlgA2. Ces résultats suggèrent que GlgA2 est indispensable à la synthèse d'amidon chez Cyanobacterium sp. CLg1. Nous nous sommes également occupés de caractériser les activités synthases des chlamydiales. L'activité GlgA de certaines chlamydiales est capable d'utiliser les deux nucléotides sucres : ADP-glucose et UDP-glucose. Ces résultats démontrent que l'activité GlgA de certaines chlamydiales a évolué de manière à mieux détourner le stockage des carbohydrates de l'hôte
The Archaeplastida appear approximately 1.6 billion years ago when a heterotrophic eukaryote cell established a symbiotic relationship with two partners: a cyanobacterium and a chlamydiales. During the endosymbiosis process, the cyanobacterium has evolved to plastid, while chlamydiales have left in Archaeplastida a fingerprint of 50 genes. In parallel Archaeplastida have substituted the glycogen biosynthesis by starch. If the role of ancestral cyanobacteria is pretty obvious in the emergence of Archaeplastida, what about those parasitic bacteria? One effectors secreted by the chlamydiales corresponds to glycogen synthase activity (GlgA). Phylogenetic analyses point out that starch synthase III/IV isoforms have probably evolved from GlgA of chlamydiales. We hypothesize that GlgA activity of chlamydiales displays unique biochemical properties that could explain why this activity has been selected in the Archaeplastida. In this manuscript, we, first, report the characterization of mutant strain of cyanobacterium strain, which produce only glycogen. This phenotype is correlated with a defect in the GlgA2 isoform, which belongs to the same family of SSIII/IV of plants. Altogether, results suggest that GlgA2 is indispensable to starch in the Cyanobacterium sp. CLg1. We also carry out the biochemical characterization of synthase activities of the chlamydiales. We show that GlgA activities of some chlamydiales are able to use both nucleotide-sugars: ADP-glucose and UDP-glucose. These results stress out that GlgA activities of some chlamydial species have evolved to be more efficient to hijack the carbohydrate storage of infected cell

La glycogénose de type II est une maladie liée au déficit en alpha-glucosidase acide. Elle est caractérisée par une accumulation intra-lysosomale de glycogène dans le muscle squelettique, Notre travail a été de développer de nouvelles approches thérapeutiques pour cette pathologie. Nous avons tout d'abord tenté de moduler la synthèse du glycogène (thérapie par inhibtion de substrat) en inhibant les enzymes clés de sa biosynthèse : la glycogénine (GYG) et la glycogène synthase (GYS), à l'aide de shRNA. Un vecteur viral AAV contenant le shARN-GYS2 a été construit et injecté par voie intramusculaire chez des souris GAA-/- et a permis de réduire l'accumulation du glycogène. Afin de confirmer, une approche par knock-out a été développée. Les souris GAA-/- ont été croisées avec des souris mutées pour la GYS musculaire. Ces souris double KO ne présentent pas d'accumulation de glycogène et leur capacité a exercer une activité musculaire est nettement améliorée par rapport aux souris GAA-/-. Par ailleurs, nous avons également testé la possibilité de développer une immunotolérance vis à vis de l'enzyme recombinante par induction d'un chimérisme après greffe de cellules souches hématopoïétiques (CSH). Nous avons montré le développement d'une tolérance à l'enzymothérapie avec absence totale de production d'anticorps anti-GAA chez les souris ayant reçu les CSH-GAA. En parallèle, afin d'essayer de contre-balancer la production massive d'anticorps anti-GAA, une augmentation de l'expression et de la sécrétion de la GAA a été obtenue sur les cellules musculaires de patients transduites par un vecteur lentiviral contenant le gène de la GAA sous le contrôle d'un promoteur muscle-spécifique fort
Glycogen storage disease type II is caused by defects in the lysosomal acid alpha-glucosidase (GAA) gene. This pathology is characterized by glycogen accumulation, especially in muscles. Enzyme Replacement Therapy efficiency is restricted. Therefore, our aim is to develop a novel therapeutical approach for this pathology. Small interfering RNAs (siRNAs) targeted to the two major genes for glycogen synthesis (glycogenin and glycogen synthase) were designed to explore the possibility of silencing these two genes. A viral vector AAV with the shARN-GYS2 was injected in the muscle of GAA-/- mice and reduced the glycogen accumulation. In the same time, an approach by knock-out was developped. Mice GAA-/- were crossed with mice KO for the muscular form of GYS. These double KO mice do not present accumulation of glycogen and their muscular activity is clearly improved compared to GAA-/- mice. We also tested the possibility to induce a immunotolerance against the recombinante enzyme by using bone marrow transplantation. The development of tolerance to the recombinante enzyme induce no more production of anti-GAA antibody in the mice having received the CSH-GAA. In parallel, to decrease the massive destruction of the recombinante enzyme by the anti-GAA antibody, An over-expression of the GAA was obtained on the muscular cells of patients transduites by a vector lentiviral containing gene of the GAA under the control of a strong muscle-specific promotor