Дисертації з теми "Le métabolisme des lipides"

La lipase pancréatique apparentée de type 2 du cobaye (GPLRP2) hydrolyse une grande variété de substrats lipidiques. Elle montre cependant une sélectivité selon l’organisation supramoléculaire du substrat et la présence de surfactants comme les sels biliaires (NaTDC). Nous avons utilisé la spectroscopie infrarouge (FTIR) pour étudier les interactions entres les phospholipides (DPPC), les surfactants et la GPLRP2 dans des conditions expérimentales proches de celles du tractus digestif. Pour étudier l’étape d’adsorption indépendamment de l’hydrolyse, un variant inactif de GPLRP2 (S152G) a été produit. Diverses dispersions aqueuses de phospholipides ont été préparées : des vésicules multilamellaires (MLV), unilamellaires (LUV) et des micelles mixtes DPPC-surfactant. GPLRP2 hydrolyse le DPPC présent dans des micelles mixtes DPPC-NaTDC mais n’a aucune activité sur le DPPC en phase lamellaire ou présent dans des micelles DPPC-Triton X100. L’analyse par FTIR de l’interaction de GPLRP2 S152G avec le système DPPC-NaTDC montre des changements importants dans le désordre conformationnel et la mobilité des chaînes acyles, la déshydratation de l’interface, l’orientation des têtes polaires et leurs liaisons hydrogène. Aucun effet n’est observé avec les MLV, les LUV ou le système DPPC-Triton X100. Il y a ainsi une reconnaissance spécifique du DPPC dans les micelles mixtes avec les sels biliaires, en accord avec l’activité enzymatique de GPLRP2. Les changements du spectre IR pendant l’hydrolyse du DPPC par la GPLRP2 ont été suivis. Certaines caractéristiques attribuées à la formation de produits de lipolyse peuvent être utilisées pour une étude quantitative de la lipolyse par FTIR
Guinea pig pancreatic lipase-related protein type 2 (GPLRP2) hydrolyzes a large set of lipid substrates, but displays however some selectivity depending on the supramolecular structure of substrate and the presence of surfactants like bile salts (NaTDC). We used Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy to study the interactions between phospholipids (DPPC), surfactants and GPLRP2 under conditions close to those of the GI tract. To study the adsorption step independently from hydrolysis, a GPLRP2 inactive variant (S152G) was produced. Various phospholipid dispersions were prepared: multilamellar (MLV) and large unilamellar vesicles (LUV) and mixed micelles with surfactants. GPLRP2 was found to hydrolyze DPPC present in mixed DPPC-NaTDC micelles but was inactive on DPPC vesicles and DPPC-Triton X100 micelles. FTIR analysis of GPLRP2 S152G interaction with the DPPC-NaTDC system showed a decrease in the conformational disorder and mobility of the acyl chains, a dehydratation of the interface, and changes in the orientation and H-bonding of DPPC polar head-groups. These effects were not observed with MLV, LUV and DPPC-Triton X100 micelles, thus indicating a specific recognition of DPPC in mixed phospholipid-bile salt micelles, in agreement with phospholipase activity measurements. Changes in the IR spectra during DPPC hydrolysis by GPLRP2 were monitored. Specific spectral features were associated to the production of lipolysis products and could be used for quantifying phospholipid lipolysis by FTIR

Au cours de l’évolution, les organismes ont développé différentes stratégies afin de s’adapter aux stress rencontrés dans leur milieu. La disponibilité en nutriments représente une part importante de ces stress et peut conduire à des changements métaboliques conséquents. Le phosphore est un nutriment essentiel à la croissance des organismes ; il est assimilé sous la forme de phosphate inorganique (Pi) et se retrouve souvent limitant dans les écosystèmes. Chez les plantes, la carence en phosphate affecte grandement la croissance et génère un remodelage massif des lipides membranaires afin de remobiliser les réserves intracellulaires de Pi. Une part importante du Pi intracellulaire est stockée au niveau d’une classe particulière de glycérolipides appelée les phospholipides (PL), composants majoritaires des membranes extraplastidiales. En situation de carence, les PL sont dégradés afin de fournir à la cellule de nouvelles sources de Pi. Les PL dégradés sont alors remplacés par des lipides non phosphatés afin de maintenir la structure et l’intégrité des membranes. Cependant, ce remodelage lipidique est limité et ne permet de recycler qu’une partie des PL des membranes. Les mécanismes d’adaptation à la carence nutritionnelle sont également présents chez les microalgues ; un groupe très divers d’organismes unicellulaires photosynthétiques chez lesquels la réponse à la carence en Pi fait intervenir une autre classe de glycérolipides non phosphatés appelée bétaine lipides (BL). Les BL ont la capacité de remplacer l’intégralité des PL dégradés lors de la carence en Pi chez certaines espèces dont la microalgue Phaeodactylum tricornutum ; représentant ainsi un processus adaptatif particulièrement efficace. Au cours de l'évolution, la synthèse des BL a progressivement diminué jusqu’à être totalement perdue chez les plantes à graines, soulevant ainsi des interrogations quant à la raison de leur disparition. Ce projet de thèse s’intéresse à l’étude et à la comparaison du remodelage lipidique mis en place lors de la carence en Pi chez deux organismes photosynthétiques : les microalgues et les plantes terrestres.Le premier axe a été de générer des plantes productrices de BL afin d’étudier l’impact de leur production sur leur phénotype et leur tolérance à la carence en Pi. Des transformations stables d’Arabidopsis thaliana ont été réalisées avec le gène BTA1 codant l’enzyme responsable de la synthèse du DGTS ; l’espèce de BL la plus connue et étudiée. Pour cela, le gène BTA1 de la microalgue Microchloropsis gaditana a été utilisé et a généré une faible production de DGTS chez les plantes transformées d’A. thaliana. Aucun impact majeur sur le phénotype n’a été observé mais lorsque l’enzyme est exprimée transitoirement dans les feuilles de la plante Nicotiana benthamiana, la production de DGTS est massive et représente environ 20 % des glycérolipides totaux. Chez ce modèle, le DGTS semble s’accumuler dans une prolifération de membranes du réticulum endoplasmique, suggérant qu’il remplit le même rôle structural que les PL. Le second axe de ce projet a été d’étudier l’impact de l’absence d’une autre espèce de BL, le DGTA, chez P. tricornutum. Des mutants knock-out pour le gène BTA1 ont été générés et analysés. Les résultats ont apporté plusieurs éléments intéressants quant à la voie de synthèse du DGTA et à son importance dans la réponse de l’algue à la carence en Pi. Le DGTS, bien qu’il ne soit pas détecté chez P. tricornutum, intervient comme intermédiaire dans la synthèse du DGTA. Le DGTA s’est également révélé essentiel au maintien de la croissance de P. tricornutum en conditions de carence de Pi, ainsi que dans le processus de dégradation des PL sous cette condition. Des recherches supplémentaires sont à mener pour élargir l’étude des BL à d’autres organismes
During evolution, organisms have developed different strategies to adapt to environmental stresses. Nutrient scarcity is a significant stress that can lead to substantial metabolic changes. Phosphorus is an essential nutrient for growth, it is assimilated as inorganic phosphate (Pi) and is often found to be limiting in ecosystems. In plants, phosphate deficiency greatly affects growth and induces massive membrane lipid remodeling to mobilize intracellular Pi reserves. A significant portion of intracellular Pi is stored in a particular class of glycerolipids called phospholipids (PL), which are the major components of extraplastidial membranes. Under deficiency conditions, PLs are degraded to provide new Pi sources to the cell. The degraded PLs are then replaced by non-phosphorus lipids to maintain membrane structure and integrity. However, this lipid remodeling is limited and only recycles a portion of the membrane PLs. Nutrient deficiency adaptation mechanisms are also present in microalgae, a highly diversified group of unicellular photosynthetic organisms. In these organisms, the response to Pi deficiency involves another class of non-phosphorus glycerolipids called betaine lipids (BL). BLs can completely replace the degraded PLs during Pi deficiency in certain species, such as the microalga Phaeodactylum tricornutum, representing a particularly efficient adaptive process. Throughout evolution, BL synthesis has gradually diminished and was definitively lost in seed plants, raising questions about the reasons for their disappearance. This project focuses on the study and comparison of lipid remodeling during Pi deficiency in two photosynthetic organisms: microalgae and terrestrial plants.The first objective was to generate BL-producing plants to study the impact of their production on their phenotype and their tolerance to Pi deficiency. Stable transformations of Arabidopsis thaliana were performed with the BTA1 gene encoding the enzyme responsible for DGTS synthesis, the best-known and studied BL species. The BTA1 gene from the microalga Microchloropsis gaditana was used, resulting in low DGTS production in the transformed A. thaliana plants. No major phenotypic impact was observed, but when the enzyme was transiently expressed in the leaves of the plant Nicotiana benthamiana, DGTS production was massive, representing approximately 20% of total glycerolipids. In this model, DGTS appears to accumulate in a proliferation of endoplasmic reticulum membranes, suggesting that it fulfills the same structural role as PLs. The second objective of this project was to study the impact of the absence of another BL species, DGTA, in P. tricornutum. Knockout mutants for the BTA1 gene were generated and analyzed. The results provided several interesting insights into the DGTA synthesis pathway and its importance in the algal response to Pi deficiency. Although DGTS is not detected in P. tricornutum, it acts as an intermediate in DGTA synthesis. DGTA was also found to be essential for maintaining the growth of P. tricornutum under Pi deficiency conditions and in the process of PLs degradation under this condition. Further research is needed to expand the study of BLs to other organisms

Les arylsulfatases a et b sont des hydrolases lysosomiques intervenant dans la degradation des sulfolipides et des mucopolysaccharides. L'arylsulfatase c est une hydrolase cytosolique hydrolysant les steroides sulfates. Le deficit hereditaire de l'activite des arylsulfatases a, b et c est responsable, respectivement, de la leucodystrophie metachromatique, de la mucopolysaccharidose de type six et de l'ichtyose liee a l'x. Nous avons teste un nouveau modele experimental pour l'etude de ces maladies de surcharge: les lignees lymphoblastoides transformees par le virus d'epstein-barr. Nous avons demontre la validite de ce modele sur le plan enzymatique pour l'ensemble des maladies avec deficit en sulfatases. L'etude du metabolisme des sulfolipides dans les cellules lymphoblastoides intactes nous a permis de mettre en evidence trois compartiments intervenant dans le metabolisme du sulfatide dont un nouveau compartiment d'hydrolyse, non lysosomique. Nous avons egalement montre, sur lignees lymphoblastoides de maladie de krabbe, l'existence d'une voie de degradation non lysosomique du galactosylceramide. Nous avons aussi demontre que la maladie de farber (deficit en ceramidase lysosomique) n'est pas accompagnee d'un bloc complet de la degradation du ceramide et nous avons propose pour le diagnostic de cette affection de nouveaux tests sur cellules vivantes. L'etude du metabolisme du cholesterol sulfate a montre qu'il est capte par voie recepteur-independante et qu'il ne s'accumule pas dans les lignees lymphoblastoides provenant de patients atteints d'ichtyose liee a l'x alors que sa degradation y est totalement deficitaire

L’océan domine la surface de notre planète et joue un rôle majeur dans la régulation de notre biosphère. Par exemple, les microorganismes photosynthétiques vivant dans l’océan produisent 50% de l’oxygène que nous respirons tous les ans, et une grande partie de notre alimentation et des ressources minérales en proviennent. En cette époque de crise écologique liée à l’accumulation anthropogénique de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, il est impératif de développer des énergies plus durables que les carburants fossiles. Le biodiesel pourrait être une source de carburant viable et durable pour remplacer le pétrodiesel mais jusque-là, nos efforts visant à produire des lipides à base de microalgues se sont essentiellement concentrés sur des algues vertes. Dans cette thèse je propose des méthodes pour mieux caractériser une autre catégorie de microalgue : les diatomées. Les diatomées sont une composante importante du phytoplancton et contribuent 40% de la production marine de biomasse primaire. Les diatomées accumulent des lipides en réponse à la carence en nutriments, et même si elles semblent accumuler tout autant de lipides que les microalgues vertes, les voies métaboliques menant à l’accumulation de lipides sont encore peu connues.Dans cette thèse je décris notre caractérisation du glycerolipidome de la diatomée modèle Phaeodactylum tricornutum ainsi que notre étude du remodelage de lipides suite à la carence d’azote ou de phosphate. Des accessions de P. tricornutum isolées dans différentes régions de l’océan ont aussi été étudiées afin de comparer leurs réponses au stress nutritif. Nous avons trouvé que la réponse métabolique menant à l’accumulation de lipides en carence d’azote ou de phosphate est différente. En effet, la carence en azote semble déclencher le recyclage des galactoglycerolipides chloroplastiques ainsi qu’une augmentation de la biosynthèse de novo d’acides gras, alors que la carence en phosphate est plus sévère car nous avons observé une accumulation plus significative de triacylglycerols ainsi que la déplétion totale des phospholipides. De plus, nous avons observé des réponses au stress différentes entre les accessions de P. tricornutum, et en particulier concernant leur capacité à accumuler des lipides. Nous proposons l’hypothèse que ces différences sont liées à leur aptitude à recycler du carbone issu de molécules de stockage non lipidiques.Des approches génomiques ont permis de nombreuses avancées pour mieux comprendre le métabolisme des lipides de microalgues mais notre compréhension des voies de biosynthèse de lipides chez les diatomées est encore limitée. Il y a eu diverses tentatives de caractérisation de la réponse au stress de carence par approche transcriptomique mais l’étude de ces données est incomplète du fait de l’annotation insuffisante des gènes encodant les voies métaboliques pertinentes. Ainsi, dans cette thèse je décris nos tentatives d’annotation de gènes impliqués dans le métabolisme des lipides de P. tricornutum ainsi que les approches d’ingénierie génétique visant à mieux caractériser certains de ces gènes. J’ai également utilisé notre nouvelle annotation de gènes impliqués dans le métabolisme des lipides pour effectuer une étude comparative de plusieurs transcriptomes de P. tricornutum en conditions de carence trouvés dans la littérature. J’ai ainsi pu produire une liste de gènes potentiellement impliqués dans l’accumulation de lipides. Enfin, nous avons pu utiliser ces données pour aider l’interprétation de données génomiques et transcriptomiques issues de la diatomée oléagineuse Fistulifera solaris afin de mieux comprendre comment elle accumule des quantités importantes de lipides pour des applications dans le secteur des biotechnologies et des bioénergies
The ocean dominates the surface of our planet and plays a major role in regulating the biosphere. For example, the microscopic photosynthetic organisms living in the ocean provide 50% of the oxygen we breathe every year, and much of our food and mineral resources are extracted from the ocean. In a time of ecological crisis linked to the accumulation of anthropogenic greenhouse gases in the atmosphere, we must investigate more sustainable energies than fossil fuels. Much attention has been given to biodiesel but so far most efforts to efficiently produce triacylglycerols in microalgae have focused on green algae. In this thesis I propose approaches to better understand another type of microalgae that is significantly divergent from green lineages: diatoms. Diatoms are a major phylum of phytoplankton in the ocean and account for 40% of marine primary productivity. While diatoms appear to be at least as effective as green algae for producing lipids, the fatty acid and glycerolipid biosynthetic pathways leading to their production have not yet been well characterized. Therefore, I propose to better characterize these pathways in the model diatom Phaeodactylum tricornutum in order to help unlock the potential of diatoms for lipid-based biotechnological applications.In this thesis, I discuss our attempts to establish a reference for the glycerolipidome of P. tricornutum and of our assessment of the lipid remodeling and accumulation that occurs in response to nitrogen- and phosphorus-starvation. A range of accessions of P. tricornutum isolated from different parts of the ocean were also examined to compare their responses to nutrient deprivation. We found that the metabolic response leading to lipid accumulation in different nutrient-deprived conditions are distinct. Nitrogen-deprivation appears to trigger the recycling of chloroplastic galactoglycerolipids as well as a strong increase in de novo fatty acid synthesis while the response to phosphorus-deprivation was more severe as we observed a higher triacylglycerol pool and the complete depletion of phospholipids. Furthermore, we observed several differences among accessions of P. tricornutum regarding their ability to accumulate triacylglycerol in response to nutrient starvation and propose the hypothesis that these differences are linked to their ability to recycle intracellular carbon from non-lipid storage molecules.Genome-enabled approaches have also allowed significant steps towards elucidating the lipid metabolism of microalgae in the past decade, but our understanding of diatom metabolic pathways is still limited compared to that of other microalgae and higher plants. There have been several attempts to characterize the stress response in P. tricornutum by using transcriptomic approaches but this data is difficult to exploit to its full potential without a better annotation of genes encoding the relevant pathways. Therefore, in this thesis I discuss our attempts to annotate P. tricornutum lipid metabolism genes. Based on this annotation I have attempted to better characterize a selection of genes by genetic engineering and have pursued a comparative study of several published transcriptomes of P. tricornutum in nutrient deprived conditions to produce a list of candidate genes likely to be involved in triacylglycerol accumulation. Finally, we used this data to help interpret genome and transcriptome data of the newly sequenced oleaginous diatom Fistulifera solaris to help understand how it accumulates unusually high amounts of triacylglycerol for applications in the biotechnology and bioenergy industry

La schizophrénie est une maladie psychiatrique qui perturbe le fonctionnement social et mental des malades. Cette pathologie concerne plus de 1 % de la population mondiale et se caractérise par différents types de symptômes : positifs (hallucinations, illusions) et négatifs (perte de l’affect et de volonté, renfermement social). Ces symptômes sont contrôlés par les traitements antipsychotiques (APs) à travers la modulation des récepteurs à la dopamine et à la sérotonine. Malheureusement, certains de ces médicaments induisent d’importants effets secondaires métaboliques tels que des prises de poids (pouvant aller jusqu’à 10 kg la première année avec la clozapine par exemple), des dyslipémies, des altérations de l’homéostasie du glucose et l’apparition de diabète. Ces perturbations ont pour conséquence l’arrêt du traitement et l’augmentation des risques cardiovasculaires qui participent à la diminution de l’espérance de vie (de 10 ans en moyenne) et à l’augmentation du taux de mortalité (deux fois supérieur par rapport à la population générale). Les mécanismes d’induction de ces effets secondaires ne sont pas tous élucidés. Au niveau du système nerveux central, la liaison de ces molécules aux récepteurs sérotoninergiques, dopaminergiques ou histaminergiques est en partie responsable (en modifiant l’appétit ou l’homéostasie énergétique). Au niveau périphérique, ces APs perturbent certaines fonctions physiologiques essentielles telles que la sécrétion d’insuline par les cellules b du pancréas, le transport du glucose dans le muscle squelettique et la lipogenèse au niveau du tissu adipeux, ils altèrent également la sensibilité à l’insuline de différents tissus. Alors que le foie est l’organe de la métabolisation des xénobiotique, et qu’il est essentiel dans le maintien de l’homéostasie des nutriments, peu d’études se sont intéressées à l’influence directe de ces molécules sur ce tissu. L’objectif principal de cette thèse a consisté à examiner l’influence d’APs sur le métabolisme hépatique des lipides et du cholestérol à partir de modèles hépatocytaires adéquats, à l’aide de différents marqueurs : les synthèses de novo de lipides (acides gras, triglycérides et phospholipides) et de cholestérol (libre et estérifié), la quantification des facteurs de transcriptions matures SREBP-1 et SREBP-2 (sterol regulatory element binding protein) et l’évaluation de l’expression de gènes d’intérêt. Dans une première partie, nous avons sélectionné deux modèles cellulaires hépatocytaires (isolés de foie de rat et la lignée humaine IHH) et avons démontré leur pertinence pour l’étude des « effets adverses potentiels » de molécules sur le métabolisme des lipides et du cholestérol. Pour cela, le caractère physiologique et sensible de ces cellules a été validé au travers de leurs réponses aux variations nutritionnelles (ou hormonales) et aux traitements pharmacologiques. Dans une seconde partie, nous avons dressé un comparatif très clair des profils lipogéniques de ces molécules APs avec : -des molécules fortement inductrices de la lipogenèse et de la cholestérogenèse de novo (comme la clozapine, l’olanzapine, la risperidone et la NDMC), -des molécules avec des effets plus modérés (l’halopéridol et la palipéridone), -et des molécules avec peu ou pas d’effet(s) (l’aripiprazole, la quetiapine, le bifeprunox et la chlorpromazine). L’induction de la lipogenèse et de la cholestérogenèse de novo par certains APs est associée à la stimulation des voies SREBPs (facteurs de transcription et gènes cibles) et corrèle relativement bien avec les perturbations métaboliques cliniques observées chez les schizophrènes traités. Nous suggérons ainsi qu’une partie des effets adverses de ces molécules APs proviendrait d’une action directe sur le foie. De plus, nous avons constaté que les APs qui présentent les profils les plus délétères dans nos modèles in vitro, activent la voie PERK (protein kinase RNA-like ER kinase) de la réponse UPR (unfolding protein response), illustrant la présence d’un stress du RE. Or le stress du reticulum endoplasmique (RE) est décrit pour activer les voies SREBPs et provoquer sur du long terme des maladies telles que des stéatoses, des dyslipémies et du diabète. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives quant aux mécanismes d’action de ces molécules. Plus précisément, nous montrons dans notre modèle d’hépatocytes humains que le traitement à la thapsigargine (inducteur de stress du RE par la déplétion du RE en calcium) stimule les voies SREBPs. Alors qu’aucune modification détectable des concentrations cytosoliques en calcium n’est observée dans les IHH suite aux traitements APs, l’utilisation d’agent chélateur de calcium réverse les effets de la clozapine sur les voies SREBP-1 et -2. Ainsi, nous supposons que la clozapine en perturbant sensiblement les flux de calcium, engendrerait un stress du RE qui activerait les voies SREBP-1 et -2 et la lipogenèse et cholestérogenèse associées. Pour compléter ces travaux, deux études expérimentales chez le rat et la souris soutiennent nos résultats in vitro. Chez le rat, l’étude en aigu, confirme que la clozapine, l’olanzapine et la risperidone provoquent à des temps précoces (1 h, 3 h) des dérégulations hépatiques transcriptionnelles de génes lipogéniques et cholestérogéniques et de la réponse UPR. Chez la souris, l’étude en chronique avec la risperidone montre des inductions significatives de la prise de poids en relation avec l’activation de la voie SREBP-1c et de FAS (fatty acid synthase). L’ensemble de ces données suggère qu’indépendamment de leurs effets spécifiques au niveau du SNC, les APs peuvent déréguler le métabolisme hépatique des lipides. En conclusion, les cultures primaires d’hépatocytes de rat et les cellules IHH sont des modèles d’intérêt pour la détection des effets adverses potentiels de molécules sur le métabolisme hépatique des lipides et du cholestérol. De plus, les voies SREBPs (protéines et gènes cibles) sont de véritables témoins des perturbations métaboliques cellulaires et peuvent être considérés comme des marqueurs pertinents de ces états métaboliques. Ces modèles pourraient ainsi être intégrés dans le processus de recherche et de sélection de nouveaux composés chimiques destinés à devenir des APs. Au niveau clinique, nos résultats soutiennent l’intérêt d’associer des traitements hypolipémiants ou hypocholestérolémiants (statines) aux patients traités avec la clozapine, l’olanzapine et la rispéridone
Schizophrenia is a psychiatric disorder that heavily impacts the mental functions and social relations of the patients concerned. More than 1 % of the world population suffers from this disease that is characterized by different kinds of symptoms which are commonly subclassified as either positive (hallucinations, illusions) or negative (loss of affect and motivation, social withdrawal). These symptoms can be controlled by treatment with antipsychotic drugs (APDs) which act primarily through the modulation of dopamine and serotonin receptors. Unfortunately, some of these drugs induce important metabolic side effects such as weight gain (as much as 10 kg the first year with clozapine for example), dyslipemia, alterations of glucose homeostasis and development of diabetes. The consequences of these disturbances are treatment disruption and an increase of cardiovascular risks which contributes to a death rate twice as high for schizophrenic patients versus the general population, associated with a reduction in the average life expectancy by 10 years. The mechanisms underlying the side effects by APDs are not completely understood. At the level of the central nervous system (CNS), actions on serotoninergic, dopaminergic or histaminergic receptors are believed to be implicated in metabolic side effects (particularly by modifying appetite or energy homeostasis). In the periphery, certain APDs perturb essential physiological functions such as insulin secretion by pancreatic b cells, glucose transport into skeletal muscle and lipogenesis at the adipose tissue level, as well as physiological parameters like the sensitivity of various tissues to insulin. Althoug the liver is an essential organ for maintaining the nutrients homeostasis, few studies show an interest for the direct impact of these molecules on this tissue. The main goal of this thesis is to characterise the impact of APDs on hepatic lipid and cholesterol metabolism using various markers from appropriate hepatocyte cellular models, such as de novo synthesis of lipids and cholesterol, the quantification of the mature transcription factors SREBP-1 and -2 (sterol regulatory element binding protein) as well as the evaluation of the expression of several genes of interest. In the first part, we selected hepatocyte cellular models (cells isolated from rat liver and the human IHH cell line) and showed their relevance for the study of the “potential adverse effects” of different compounds on lipid and cholesterol metabolism. For this, the physiological and sensitive character of these cultures was shown through their response to nutritional (or hormonal) changes and to pharmacological treatments. In the second part, we highlighted three profiles of APD molecules :-molecules strongly inducting de novo lipogenesis and cholesterogenesis (clozapine, olanzapine, risperidone and NDMC), -molecules with more moderate effects (haloperidol and paliperidone), -molecules with little or no effect(s) (aripiprazole, quetiapine, bifeprunox and chlorpromazine). Induction of de novo lipogenesis and cholesterogenesis by certain APDs is associated to the stimulation of the SREBP pathway (transcription factors and SREBP target genes) and correlate relatively well with the metabolic disturbances of schizophrenia patients under APD treatment. We therefore suggest that certain unfavourable effects of these APD molecules are due to a direct action on the liver. Furthermore we stated that those APDs that present the most unfavourable profiles in our in vitro models, activate the PERK pathway (protein kinase RNA-like ER kinase) of the UPR (unfolding protein response), illustrating the presence of endoplasmic reticulum (ER) stress. However, the ER stress is known to activate the SREBP pathways and to cause, in chronic, diseases such as steatosis, dyslipidemia and diabetes. This discovery opens new perspectives regarding the research for the action mechanisms of these molecules. More precisely, in our human hepatocyte model we show that the treatment with thapsigargine (inductive of ER stress by calcium depletion) stimulates the SREBP pathways. Whereas no detectable modification of the cytosolic calcium concentrations was observed following APD treatment, the use of calcium chelating agents reverses the effects of clozapine on the SREBP-1 and -2 pathways. We therefore presume that clozapine, by disturbing calcium homeostasis, generates ER stress which would activate the SREBPs pathways and lipogenesis and cholesterogenesis in consequence. To corroborate these findings, two experimental studies in rat and mouse were conducted that support our in vitro results. In the rat, a study employing acute drug administration confirms that clozapine, olanzapine and risperidone, at an early stage (1h, 3h), cause transcriptional deregulations of hepatic lipogenic, cholesterogenic and UPR genes. In the mouse, a study with chronic administration of risperidone indicates significant inductions of weight gain in relation to the activation of the SREBP-1c pathway and of FAS (fatty acid synthase). Altogether these data suggest that independent of their specific effects at the CNS level, APDs can modulate hepatic lipid metabolism. In conclusion, rat primary hepatocyte cultures and IHH cells are models of interest for the detection of potential unfavourable effects of molecules on hepatic lipid and cholesterol metabolism. Moreover, the SREBP pathways (proteins and target genes associated) are appropriate indicators of cellular metabolic disturbances and thus can be considered as pertinent markers of the respective processes. These models could therefore be integrated in the research process and in the selection of new chemical compounds destined to become APDs. With respect to the clinic, our results support the strategy to associate hypolipemic or hypocholesterolemic (statines) treatments to patients treated with clozapine, olanzapine and risperidone

La trimétazidine (TMZ) est le principe actif du Vastarel médicament prescrit dans l'insuffisance coronarienne (angor). Cette molécule anti-ischémique n'a pas d'effet hémodynamique et son mode d'action n'est pas connu. Des travaux dans des modèles d'hypoxies et d'ischémie induites expérimentalement ont conduit a imaginer un nouveau mécanisme cardioprotecteur impliquant la cytoprotection directe du myocarde ischemié. Une étude précédente (Fantini et al. 1994) a suggéré que cette cytoprotection pouvait être liée au métabolisme des lipides. Nos résultats montrent qu'in vivo chez le rat un traitement de 4 semaines avec la TMZ à 6 mg/kg/j provoque une perturbation du métabolisme des acides gras spécifique des phospholipides cardiaques. In vitro, sur des cardiomyocytes en culture, la TMZ (500 m) stimule l'incorporation d'acides gras radio marqués (acide arachidonique et linoléique) et des molécules hydrophiles radio marquées (inositol, éthanolamine, et glycérol) dans les phospholipides. Sur un modèle de cœur entier perfusé, la TMZ (1 et 10 m) stimule l'incorporation de 2-#3h-glycerol principalement dans les phosphatidylinositols et les cardiolipides. Ces résultats suggèrent que la TMZ interfère avec le métabolisme des phospholipides en augmentant le renouvellement des phospholipides membranaires. Cet effet stimulateur aurait pour conséquence de mobiliser les acides gras vers les phospholipides membranaires, réduisant leur disponibilité pour la production d'énergie et induisant par conséquent une augmentation de la part glucidique dans cette production.

La perche commune, Perca fluviatilis L. est un poisson maigre (moins de 2% de lipides dans le filet) mais dont les teneurs en acides gras polyinsaturés de la famille n-3 (AGPIn-3) et principalement en acide docosahexaènoque (DHA) sont très élevées (40% des AG totaux). L’objectif de ce travail est d’étudier les facteurs qui influent sur le métabolisme lipidique chez la perche et qui assurent ces taux élevés de DHA. Les hypothèses testées qui permettraient d’expliquer les fortes teneurs en DHA sont une incorporation préférentielle de cet AG ainsi qu’une capacité, typique des poissons d’eau douce, à bioconvertir le 18:3n-3 présent dans l’alimentation en AGPI n-3 supérieur, EPA et DHA. Pour tester ces hypothèses nous avons mis en place trois expérimentations. Dans un premier temps, nous avons caractérisé les lipides des différents tissus impliqués dans le métabolisme lipidique en observant leurs teneurs en lipides totaux, neutres et polaires et leur composition en acides gras. Dans un deuxième temps nous avons déterminé et hiérarchisé les facteurs ayant un effet sur la teneur en lipides et la composition en AG en utilisant un plan d’expérience multifactorielle. Enfin, nous avons étudié plus particulièrement l’effet de la composition en acides gras de la source alimentaire sur la composition en AGPI n-3 des tissus, l’activité enzymatique et l’expression des gènes codant pour les enzymes impliquées dans la bioconversion des AG. Le génome de la perche n’étant pas séquencé pour l’instant, le premier travail a été de mettre au point les protocoles de dosage d’activité enzymatique et d’expression génique chez cette espèce. La qualité nutritionnelle de la perche a été vérifiée, avec la mise en évidence de taux élevés de DHA dans tous les tissus. Dans le muscle la teneur en lipides est stable. La teneur en AGPI est élevée (40-60% des AG totaux), avec des teneurs élevées en DHA (35-45% des AG totaux) qui est l’AG majoritaire dans ce tissu. La teneur en lipides du foie et du tissu adipeux est variable en fonction de l’aliment. Le tissu adipeux est le lieu de stockage de l’énergie, il contient entre 85-90% de lipides dont 30-50% sont sous forme mono-insaturée, principalement représentés par le 18:1n-9. Le foie a une composition en AG intermédiaire entre celle du muscle et celle du tissu adipeux, le DHA étant là aussi l’AG majoritaire. Nos résultats ont complété ceux de la littérature en donnant des informations sur la répartition et la teneur en lipides neutres et polaires des tissus (Muscle LN/LP= 50/50 ; Foie LN/LP= 60/40 ; Tissu adipeux : LN/LP= 90/10), ainsi que sur leur profil en acides gras (les lipides polaires sont composés majoritairement d’AGPI alors que les lipides neutres sont plus riches en acides gras saturés). Ils ont permis de mettre en évidence une spécificité du profil en acides gras en fonction du tissu ou du type de lipides. L’hypothèse de bioconversion des AGPI a été vérifiée puisque la delta 6 désaturase a été détectée dans le foie, l’intestin, le cerveau. De plus, son activité a été mise en évidence dans le foie. L’hypothèse d’incorporation préférentielle de certains acides gras a également été vérifiée, avec une incorporation préférentielle d’AGMI dans le tissu adipeux et d’AGPI dans le filet et le foie. Concernant l’effet des facteurs étudiés, nos résultats ont montré qu’il existe un déterminisme différent en fonction de l’acide gras.. La nature des lipides alimentaires est le facteur le plus important, il a un effet direct ou en interaction avec d’autres facteurs sur le profil en AG des tissus. Nos résultats ont montré que si l’alimentation est le facteur principal de variation, dans des conditions de croissance limitée, sur un poisson de taille commerciale, une teneur de 3% de DHA et de 2% d’EPA dans l’aliment est suffisante chez la perche pour obtenir une composition en acides gras du filet de bonne qualité pour le consommateur avec une bioconversion des AGPI n-3 limitée
Perca fluviatilis L. (Eurasian perch) is characterized by a low intramuscular amount of lipids (<2%) and a high poly-unsatured fatty acid (PUFA) content. Docosahexaenoic acid (DHA, 22:6n-3) is present in a high proportion (40% of total fatty acid). The aims of this work are twofold: first to analyse the factors that could influence the lipid metabolism of Perca fluviatilis L. and second to identify factors that could explain the elevated contents of DHA in this fish. Assumptions, which have been tested to explain the high concentration of DHA, are a selective incorporation of this fatty acid and the ability of this fish to transform 18:3n-3 present in the diet into higher PUFA n-3, EPA and DHA; typical capacity of freshwater fish (bioconversion assumption). Three experiments have been conducted to test these assumptions. First, we described lipid composition of the different tissues, which play a role in lipid metabolism, by distinguishing total, neutral and polar lipids. Second, we identified and classified the factors influencing the lipid content and fatty acid composition by using a multifactorial approach. Third, we analysed the effect of diet fatty acid composition on PUFA n-3 tissues composition, enzymatic activity and genes expression, which code for enzymes implicated in fatty acid bioconversion. As Perca fluviatilis L. genome is not sequenced for the moment, the first work was to construct experiments for dosing enzymatic activity and gene expression in this species. Concentration of DHA was elevated in all the tissues we analysed, showing the good nutritional quality of Perca fluviatilis L. In the fillet, lipid content was stable. PUFA content was high (40-60% of total fatty acid), with elevated contents in DHA (35-45% of total fatty acid), which was the main fatty acid of this tissue. Lipid content in the liver and the fat tissue was variable according to the type of food. Adipose tissue, that is the lipid storage tissue in this species, was composed of 85-90% of lipid, of which 30-50% are mono-unsatured fatty acids (MUFA), mainly 18:1n-9. Liver fatty acid composition presented characteristics in an intermediate position between fatty acid composition of the fillet and the adipose tissue, but DHA was still the most abundant fatty acid. Our results were in accordance with literature. They added informations on the distribution and the concentration in neutral and polar lipids (NL and PL) of the tissues we studied (fillet NL/PL=50/50; Liver: NL/PL=60/40; adipose tissue: NL/PL=90/10), and on their composition in fatty acid (polar lipids are mainly composed of PUFA whereas neutral lipids are richer in saturated fat acids). Our results showed that the profile in fat acid depended on the tissue and the type of lipids. Our assumption of the ability of Perca fluviatilis L. to transform PUFA was verified because we were able to detect delta 6 desaturase in the liver, intestine, and brain. Moreover, the activity of this enzyme was put in evidence in the liver. Our assumption of selective incorporation of some fatty acids was also verified, MUFA being preferentially absorbed in the adipose tissue and PUFA in the fillet and the liver. Regarding the effect of factors we studied, our results showed that a differential determinism existed according to the type of fatty acid. The nature of lipids contained in the diet was the most important factor. This factor could influence the profile of fatty acid in the tissues through a direct effect or in interaction with other factors. Although the diet is the main factor of variation, our results showed that under condition of limited growth and for a fish with a commercial size, a content of 3% of DHA and 2% of EPA in the diet was sufficient to obtain, in the fillet, a composition in fatty acids of good quality for consumers with a limited bioconversion of PUFA

La revue générale est consacrée au métabolisme des triglycérides et esters de cholestérol cellulaires d'origines exogène et endogène ainsi qu'aux divers systèmes enzymatiques impliques dans leur dégradation. Elle fait également le point sur la myopathie a surcharge lipidique multisystemique, (ou neutral lipid storage disease, nlsd) et sur la maladie de wolman, maladies génétiques présentant respectivement un blocage de la dégradation des triglycérides cytoplasmiques et lysosomiques. Les cellules de ces maladies nous servent de modèle pour les études de compartimentation métabolique. La dégradation des triglycérides et des esters de cholestérol apportes par les hdl dans les fibroblastes semble se produire dans des compartiments subcellulaires extra-lysosomiques similaires a ceux impliques dans la dégradation des triglycérides et esters de cholestérol d'origine endogène. Les triglycérides neosynthetises par la cellule ou apportes par les hdl s'accumulent dans les fibroblastes de nlsd, alors que les esters de cholestérol sont dégrades normalement (febs lett. , 1993, 328, 230-234). Les triglycérides lies aux hdl sont captes sélectivement sans internalisation des apoprotéines (biochem. J. , 1994, 297, 467-473). Il existe deux systèmes enzymatiques différents impliques dans la dégradation des triglycérides endogènes en fonction de la longueur de chaîne des acides gras incorpores. Au dessous de 10 atomes de carbone, les enzymes impliques seraient apparentes a des carboxylesterases (non déficitaire dans la nlsd). Au dessus de 10 atomes de carbone, les triglycérides seraient degrades par la lipase neutre cytoplasmique (déficitaire dans la nlsd). La lipase neutre est transférée du cytosol vers les membranes lors de la charge en acide oléique dans les cellules normales alors que dans les cellules de nlsd elle reste cytosolique. Cette translocation peut être bloquée par des inhibiteurs de la synthèse protéique ainsi que par un inhibiteur de la protéine kinase c. Enfin la dernière partie de notre travail expérimental a consiste en une thérapie génique des cellules de nlsd par transsection avec de l'ADN génomique murin puis sélection des cellules corrigées par photosensibilisation

Afin d’expliquer la différence d’engraissement intramusculaire observée entre canards de Barbarie et Pékin, nous avons comparé le métabolisme des lipides au niveau hépatique et musculaire de ces deux espèces. Chez des animaux nourris à volonté, nous avons démontré que la capacité de synthèse et de stockage hépatique de lipides était supérieure chez le canard de Barbarie ce qui pourrait expliquer, en partie, sa meilleure aptitude à la production de foie gras. Selon le niveau d’alimentation (canards nourris à volonté ou gavés), la sécrétion hépatique de lipides sous forme de VLDL est soit supérieure chez le canard de Barbarie par rapport au canard Pékin, soit équivalente pour les deux espèces. Néanmoins, le canard Pékin semblerait plus apte à limiter la stéatose hépatique en sécrétant des VLDL plus riches en triglycérides. Ce mécanisme associé à un captage musculaire plus intense des lipides circulants, une capacité de stockage intramusculaire des lipides supérieure et une lipogenèse musculaire plus active que ceux du canard de Barbarie, permettrait d’expliquer l’engraissement intramusculaire plus important du canard Pékin
In order to explain the observed difference in intramuscular fatness between Muscovy and Pekin ducks, we compared the lipid metabolism in liver and muscle of these two species. In ad ibitum- fed ducks, we demonstrated that Muscovy duck had a higher ability to synthesise and store lipids in liver than Pekin duck which could partly explain its highest ability to produce fatty liver. Depending on feeding level (ad libitum fed or overfed ducks), the hepatic secretion of lipids under VLDL form was higher in Muscovy duck than in Pekin duck or equivalent for the two species. However, Pekin duck exporting VLDL with higher triglyceride content than those of Muscovy duck could limit the development of hepatic steatosis. This mechanism associated to a highest muscle uptake of circulating lipids, a highest ability for the storage of intramuscular lipids and a more active muscle lipogenesis could explain the highest intramuscular fatness of Pekin duck

La lipase pancréatique apparentée de type 2 du cobaye (GPLRP2) hydrolyse une grande variété de substrats lipidiques. Elle montre cependant une sélectivité selon l’organisation supramoléculaire du substrat et la présence de surfactants comme les sels biliaires (NaTDC). Nous avons utilisé la spectroscopie infrarouge (FTIR) pour étudier les interactions entres les phospholipides (DPPC), les surfactants et la GPLRP2 dans des conditions expérimentales proches de celles du tractus digestif. Pour étudier l’étape d’adsorption indépendamment de l’hydrolyse, un variant inactif de GPLRP2 (S152G) a été produit. Diverses dispersions aqueuses de phospholipides ont été préparées : des vésicules multilamellaires (MLV), unilamellaires (LUV) et des micelles mixtes DPPC-surfactant. GPLRP2 hydrolyse le DPPC présent dans des micelles mixtes DPPC-NaTDC mais n’a aucune activité sur le DPPC en phase lamellaire ou présent dans des micelles DPPC-Triton X100. L’analyse par FTIR de l’interaction de GPLRP2 S152G avec le système DPPC-NaTDC montre des changements importants dans le désordre conformationnel et la mobilité des chaînes acyles, la déshydratation de l’interface, l’orientation des têtes polaires et leurs liaisons hydrogène. Aucun effet n’est observé avec les MLV, les LUV ou le système DPPC-Triton X100. Il y a ainsi une reconnaissance spécifique du DPPC dans les micelles mixtes avec les sels biliaires, en accord avec l’activité enzymatique de GPLRP2. Les changements du spectre IR pendant l’hydrolyse du DPPC par la GPLRP2 ont été suivis. Certaines caractéristiques attribuées à la formation de produits de lipolyse peuvent être utilisées pour une étude quantitative de la lipolyse par FTIR
Guinea pig pancreatic lipase-related protein type 2 (GPLRP2) hydrolyzes a large set of lipid substrates, but displays however some selectivity depending on the supramolecular structure of substrate and the presence of surfactants like bile salts (NaTDC). We used Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy to study the interactions between phospholipids (DPPC), surfactants and GPLRP2 under conditions close to those of the GI tract. To study the adsorption step independently from hydrolysis, a GPLRP2 inactive variant (S152G) was produced. Various phospholipid dispersions were prepared: multilamellar (MLV) and large unilamellar vesicles (LUV) and mixed micelles with surfactants. GPLRP2 was found to hydrolyze DPPC present in mixed DPPC-NaTDC micelles but was inactive on DPPC vesicles and DPPC-Triton X100 micelles. FTIR analysis of GPLRP2 S152G interaction with the DPPC-NaTDC system showed a decrease in the conformational disorder and mobility of the acyl chains, a dehydratation of the interface, and changes in the orientation and H-bonding of DPPC polar head-groups. These effects were not observed with MLV, LUV and DPPC-Triton X100 micelles, thus indicating a specific recognition of DPPC in mixed phospholipid-bile salt micelles, in agreement with phospholipase activity measurements. Changes in the IR spectra during DPPC hydrolysis by GPLRP2 were monitored. Specific spectral features were associated to the production of lipolysis products and could be used for quantifying phospholipid lipolysis by FTIR

L’origine de l’inflammation systémique présente à un niveau subclinique chez les sujets obèses est mal connue. Des données suggèrent la participation de l’intestin et des lipides dans l’initiation de cette inflammation. L’objectif de ma thèse a été de déterminer si un apport à court terme de lipides, en particulier d’acide palmitique, pouvait conduire à des altérations de la barrière intestinale, qui en retour faciliteraient le passage de fragments bactériens, activant le système immunitaire localement et en systémique. J’ai étudié chez la souris l’impact d’un apport aigu ou répété d’huile de palme sur l’intégrité de la barrière intestinale, l’expression de marqueurs inflammatoires et le microbiote. Mes travaux montrent qu’un apport unique d’acides gras saturés suffit à perturber la barrière épithéliale intestinale et à moduler localement l’expression de cytokines pro-inflammatoires. La répétition d’un tel apport exacerbe ces effets et modifie l’abondance des bactéries intestinales. Le rôle de l’acide palmitique a été analysé dans la lignée cellulaire Caco-2/TC7. J’ai montré que ces effets délétères s’exercent indépendamment du microbiote et des cellules immunitaires et impliquent la voie de synthèse de novo des céramides. Ces résultats ouvrent la voie à de nouvelles études qui permettront de préciser les mécanismes moléculaires mis en place en réponse aux lipides
The origin of systemic inflammation observed at a subclinical level in obese patients is still unclear. Studies suggest the participation of the intestine and dietary lipids in the onset of inflammation. The aim of my thesis was to determine whether a short-term lipid supply, rich in saturated fatty acid, could compromise the intestinal barrier integrity, which could in turn increase the endotoxin passage through the intestinal mucosa, activate the immune system and trigger local or systemic inflammation. In mice, I studied the effect of a single or repeated supply of palm oil on intestinal barrier integrity, inflammatory markers and microbiota. My results showed that a single supply of palm oil is sufficient to alter intestinal epithelial barrier and to modulate in the intestine the expression of pro-inflammatory cytokine. A repeated supply exacerbates these deleterious effects and modifies the abundance of intestinal bacteria. The role of palmitic acid was analyzed on a polarized monolayer of the human intestinal epithelial cell line, the Caco-2/TC7 cells. The results indicated that the deleterious effects could be exert independently of microbiota and immune cell interactions and involved the de novo ceramide synthesis pathway. Altogether, my results pave the way for further studies aiming at specifying the various cellular processes in response to dietary lipids

Une étude comparative de la régulation nutritionnelle du métabolisme des lipides chez la vache et la chèvre laitières a été réalisée afin d’identifier les mécanismes et préciser les spécificités de ces 2 espèces en vue d’une meilleure maîtrise de la quantité et de la qualité de la matière grasse laitière (MGL). Les effets respectifs de régimes riches en concentrés non supplémenté (CTL) ou supplémentés en huile de maïs et en amidon (COS), ou en poudre d’algues (MAP) ou en huile de palme hydrogénée (HPO) sur la plasticité et la composition de la MGL, et sur des indicateurs des métabolismes ruminal, intermédiaire et mammaire ont été étudiés chez la vache et la chèvre (n=12 par espèce) conduites simultanément selon un carré latin 4X4. Les régimes n’ont pas eu d’effet sur la production laitière quelle que soit l’espèce. Cependant, une différence de réponse inter-espèces au régime COS a été observée avec une forte chute de la teneur en MGL (-45%) chez la vache mais pas chez la chèvre. Le régime MAP a conduit à une diminution de la teneur en MGL chez la vache (-22%) et, dans une moindre mesure, chez la chèvre (-15%), tandis que HPO l'a augmentée seulement chez la vache (+13%). Les différences majeures observées avec COS entre les 2 espèces sont attribuées 1/ à des différences de biohydrogénations ruminales (BHR) des AG polyinsaturés avec une plus grande stabilité des voies classiques de BHR chez la chèvre ; 2/ au métabolisme intermédiaire, avec une augmentation des lipides circulants chez la chèvre suggérant une plus grande disponibilité en AG longs pour la glande mammaire (GM). Les réponses à MAP ont été attribuées à des mécanismes similaires chez les 2 espèces mais différents en termes d’indicateurs des métabolismes ruminal et intermédiaire de ceux identifiés pour COS. Chez la vache HPO se distingue par une augmentation du C16:0 et C16:1 cis-9 du lait suggérant un transport et/ou un captage privilégié du C16:0 chez cette espèce. Quel que soit le régime, le métabolisme mammaire des lipides, étudié via l’abondance des ARNm de gènes de la lipogenèse, n’a pas été relié aux données de sécrétions des AG du lait. Nos résultats montrent que la plasticité de la MGL chez deux espèces de ruminants, à priori proches, est contrôlée par des mécanismes différents selon l’espèce et le régime. Nous avons construit une base de données phénotypiques sur 24 animaux de 2 espèces recevant 4 régimes dont l’analyse nous a permis de préciser les mécanismes de synthèse de la MGL. Ce projet de recherche pourrait permettre, in fine, de proposer des outils de monitoring via le phénotypage de la composition fine du lait et de proposer des stratégies d’élevage pour moduler les performances de l’animal
A comparative study of the nutritional regulation of lipid metabolism in dairy cows and goats was performed to identify the mechanisms and clarify the specificities of these 2 ruminant species in order to better control milk fat yield and quality. The effects of diets containing no additional lipid (CTL) or supplemented with corn oil (5% dry matter intake (DMI)) and wheat starch (COS), marine algae powder (MAP) (1.5% DMI), or hydrogenated palm oil (HPO) (3% DMI), on milk fat plasticity and composition, and on indicators of ruminal, intermediary and mammary metabolisms were studied in cows and goats (n=12 per species) conducted simultaneously according to a 4x4 Latin square design. Dietary treatments had no significant effects on milk yield in both species. Conversely, species-specific response of milk fat content to dietary treatment were observed: in cows, milk fat content was lowered by COS (-45%) and MAP (-22%) and increased by HPO (+13%) compared with CTL, and in goats, only MAP had an effect compared with CTL by decreasing milk fat content by 15%. The major differences observed for COS among species were attributed 1/ at differences in the polyunsaturated fatty acids (FA) ruminal biohydrogenation (RBH) processes with a greater stability of the classical RBH pathways in goats; 2/ at the intermediary metabolism, with an increase in circulating lipids in goats suggesting a higher availability of long chain FA for mammary gland (MG). Responses on MAP treatment were attributed to similar mechanisms among species but different to those outlined for COS in terms of indicators of ruminal and intermediary metabolisms. In cows, HPO was characterized by an increased in milk 16:0 et cis-9 16:1 suggesting a favoured transport and/or uptake of 16:0 in this species. Whatever the dietary treatment the mammary lipid metabolism studied by the mRNA abundance of few lipogenic genes was not related with milk FA yields. Our results demonstrated that the milk fat plasticity in two closely related ruminant species is controlled by different mechanisms depending on species and dietary treatments. We produced a database on 24 animals of 2 species receiving 4 dietary treatments. The dataset analysis allowed us to enhance our knowledge on regulation mechanisms of milk fat synthesis. This research project will contribute for the development of monitoring tools based on milk composition phenotyping, and to propose husbandry strategies that modulate animal performance

Etude in vitro des synthèses de lipides neutres et de phospholipides des ovocytes et des coelomocytes de 2 espèces de Néreidiens. La suppression du facteur endocrine d'origine cérébrale entraîne une diminution de taux de synthèse de lipides neutres effectuées par les coelomocytes

Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada et Università Studi Cagliari, Cagliari, Italie
Les facteurs environnementaux jouent un rôle clé dans le développement du syndrome métabolique et de l'obésité, qui sont maintenant de véritables épidémies soulevant des problèmes de santé publique. Les excès de graisse corporelle dans l'obésité et la perte de masse grasse et maigre dans les conditions de dénutrition ou d'anorexie mentale sont le résultat d'un déséquilibre énergétique. Par conséquent, le maintien de l'équilibre énergétique est crucial à la fois pour la prévention de l'obésité et pour le traitement de l'anorexie mentale et d'autres formes de dénutrition. Les signaux lipidiques tels que ceux médiés par les médiateurs des endocannabinoidomes sont profondément impliqués dans le contrôle du métabolisme énergétique. Dans cette thèse, au sein de deux projets différents, nous avons étudié comment différents facteurs environnementaux, y compris la restriction calorique, l'activité physique, la supplémentation en vitamine D et les médicaments antipsychotiques, peuvent conduire à une modification du métabolisme énergétique par la modulation de la signalisation des endocannabinoïdomes. Les résultats des travaux expérimentaux montrent comment les différentes conditions étudiées provoquent des changements dans les niveaux tissulaires du médiateur lipidique endocannabinoïdome ainsi que dans l'expression de leurs récepteurs et enzymes métaboliques, ce qui peut contribuer aux changements observés de la masse grasse corporelle et du métabolisme énergétique au sein des modèles. Nous concluons que les conditions étudiées peuvent provoquer des changements dans le bilan énergétique par altération de l'endocannabinoidome.
Environmental factors play a key role in the development of obesity-induced metabolic syndrome and obesity, which are now true epidemics raising public health concerns. Both excess body fat in obesity, and fat and lean mass loss in undernutrition conditions or anorexia nervosa, are the result of energy imbalance. Therefore, maintaining energy balance is crucial for both the prevention of obesity and the treatment of anorexia nervosa and other forms of undernutrition. Lipid signals such as those mediated by endocannabinoidome mediators are deeply involved in the control of energy metabolism. In this thesis, within two different projects, we studied how different environmental factors including calorie restriction, physical activity, vitamin D supplementation and antipsychotic drugs, may lead to energy metabolism modification through modulation of the endocannabinoidome signaling. The results of the experimental work show how the different studied conditions cause changes in the tissue levels of endocannabinoidome lipid mediator as well as in the expression of their receptors and metabolic enzymes, which may contribute to the observed changes in body fat mass and energy metabolism within the models. We conclude that the investigated conditions may cause changes in energy balance through alteration of the endocannabinoidome.

La modélisation métabolique est un outil performant pour mieux comprendre, prédire et optimiser les bioprocédés, particulièrement lorsqu'ils impliquent des molécules d'intérêt. Malheureusement, l'utilisation de cette approche de modélisation pour des métabolismes dynamiques est difficile à cause du manque de données expérimentales nécessaires pour définir et calibrer les cinétiques des réactions appartenant aux chemins métaboliques. C'est pourquoi, les modèles métaboliques sont souvent utilisés sous l'hypothèse de croissance équilibrée. Cependant, pour certains procédés comme la croissance photoautotrophique des microalgues, l'hypothèse de croissance équilibrée ne semble pas raisonnable à cause de la synchronisation de leur cycle circadien sur la lumière du jour. Cependant, une compréhension approfondie du métabolisme des microalgues est nécessaire afin d'optimiser les rendements de production des bioprocédés basés sur ces microorganismes, comme par exemple la production de biocarburants.Dans cette thèse, DRUM, une nouvelle approche de modélisation métabolique dynamique qui prend en compte la croissance non-équilibrée, a été développée. La première étape de l'approche consiste à découper le réseau métabolique en sous-réseaux décrivant des réactions qui sont spatialement et fonctionnellement proches et supposés satisfaire une croissance équilibrée. Les métabolites interconnectant les sous-réseaux peuvent alors avoir un comportement dynamique. Puis, grâce à l'analyse de modes élémentaires, chaque sous-réseau est réduit à des réactions macroscopiques, pour lesquelles des cinétiques simples sont supposées. Enfin, un système d'équations ordinaires différentielles est obtenu pour décrire la consommation des substrats, la production de biomasse, les produits excrétés et l'accumulation de certains métabolites intracellulaires.DRUM a été appliquée à l'accumulation des lipides et des carbohydrates de la microalgue Tisochrysis lutea soumise à des cycles jour/nuits en condition d'azote normal et de carence azotée. Le model décrit avec précision les données expérimentales. DRUM a également été appliquée à la microalgue Chlorella Sorokiniana en croissance hétérotrophique, montrant que la croissance équilibrée est valide dans ce cas-là
Metabolic modeling is a powerful tool to understand, predict and optimize bioprocesses, particularly when they imply intracellular molecules of interest. Unfortunately, the use of metabolic models for time varying metabolic fluxes is hampered by the lack of experimental data required to define and calibrate the kinetic reaction rates of the metabolic pathways. For this reason, metabolic models are often used under the balanced growth hypothesis. However, for some processes such as the photoautotrophic metabolism of microalgae, the balanced-growth assumption appears to be unreasonable because of the synchronization of their circadian cycle on the daily light. Yet, understanding microalgae metabolism is necessary to optimize the production yield of bioprocesses based on this microorganism, as for example production of third-generation biofuels.In this PhD thesis, DRUM, a new dynamic metabolic modeling framework that handles the non-balanced growth condition and hence accumulation of intracellular metabolites was developed. The first stage of the approach consists in splitting the metabolic network into sub-networks describing reactions which are spatially and functionally close, and which are assumed to satisfy balanced growth condition. The left metabolites interconnecting the sub-networks behave dynamically. Then, thanks to Elementary Flux Mode analysis, each sub-network is reduced to macroscopic reactions, for which simple kinetics are assumed. Finally, an Ordinary Differential Equation system is obtained to describe substrate consumption, biomass production, products excretion and accumulation of some internal metabolites.DRUM was applied to the accumulation of lipids and carbohydrates of the microalgae Tisochrysis lutea under day/night cycles in normal and nitrogen starvation conditions. The resulting model describes accurately experimental data. It efficiently predicts the accumulation and consumption of lipids and carbohydrates. DRUM was also applied to the microalgae Chlorella Sorokiniana in dark heterotrophic growth, showing that the balanced-growth assumption was valid in this case

La détermination des valeurs usuelles des constituants lipidiques chez 465 chèvres a permis de montrer que les concentrations des différents constituants sont davantage affectées par les conditions d'alimentation que par l'âge ou le sexe, sauf chez les nouveaux-nés qui sont en fait des monogastriques. Les lipoprotéines ont un profil voisin de celui des autres ruminants avec prédominance des HDL sur les autres fractions. Elles peuvent être fractionnées par électrophorèse, ultracentrifugation, et précipitation par le sulfate de dextran. Le fractionnement des apolipoprotéines par électrophorèse en milieu SDS a révélé des apolipoprotéines similaires à celles qui sont observées chez l'homme. Lors de la restriction hydrique ou alimentaire, les triglycérides restent inchangés alors que le cholestérol total et les phospholipides sont fortement abaissés. Parallèlement, les meilleurs indicateurs de ces restrictions ont été les corps cétoniques et le glucose plasmatiques dont les variations on été intenses, précoces et durables. Chez les chèvres de la zone d'endémie de fluorose au Maros, il y avait de même une légère diminution du cholestérol total et des phospholipides parallèle à une diminution des HDL.

Les trypanosomes africains sont des parasites protozoaires flagellés responsables de maladies mortelles chez l’Homme (Trypanosomiase humaine africaine ou maladie du sommeil) et les animaux (Trypanosomiase animale africaine ou Nagana). Trypanosoma brucei représente l’organisme modèle de l’étude de ces pathogènes. Ce parasite alterne entre un hôte mammifère et un insecte diptère hématophage assurant la transmission vectorielle, la mouche tsétsé, retrouvée uniquement en Afrique Subsaharienne. Lors de cette évolution cyclique, le pathogène doit traverser différents tissus (peau, tissu sanguin et lymphatiques, tissu adipeux chez les mammifères ; tractus digestif, glandes salivaires chez l’insecte), et montre ainsi de grandes capacités d’adaptations à ces différents milieux. Pour pouvoir compléter ce cycle et s’adapter à ses différents hôtes, T. brucei est capable de modifier rapidement sa morphologie et son métabolisme. Dans ces conditions, la mobilisation et l’utilisation de lipides est particulièrement essentielle à la survie de ces parasites. Ces molécules entrent dans de nombreux processus cellulaires très variés, incluant le maintien et le renouvellement des membranes cellulaires (constituées de phospholipides), le métabolisme énergétique, les voies de signalisation cellulaire et la régulation de l’expression des gènes. Une telle mobilisation dans les cellules est permise grâce à un compartiment hautement dynamique appelé gouttelettes lipidiques. Cet organite atypique entouré d’une monocouche de phospholipides forme une plateforme métabolique cellulaire et représente un intérêt grandissant chez l’Homme par ses rôles potentiels dans les maladies métaboliques et neurodégénératives ou les cancers. Chez les parasites protozoaires, l’étude très récente de ces organites montre des rôles dans la survie et la virulence chez l’hôte mammifère.Le projet de cette thèse visait à identifier et caractériser de nouvelles protéines liées aux gouttelettes lipidiques de T. brucei pour comprendre leur fonction chez le parasite. Nous avons découvert une nouvelle phospholipase dite patatin-like que nous avons appelé TbPat. Nous avons montré par différentes techniques d’imagerie que TbPat est retrouvée à la surface des gouttelettes lipidiques du parasite. L’expression de cette protéine est fortement régulée par le parasite et répond notamment à des signaux de formation de nouvelles gouttelettes lipidiques, comme l’oléate, montrant l’implication de cette protéine dans la dynamique du compartiment. La surexpression et délétion de la protéine impacte significativement la taille et le nombre de gouttelettes chez les parasites, associé à un remodelage de leur profil lipidique. Enfin, des expériences de mutagénèse dirigée couplées à des analyses de lipidomique ont permis de démontrer que TbPat est une phospholipase active.Ce projet a permis de caractériser la première phospholipase impliquée dans la biologie des gouttelettes lipidiques chez les trypanosomes, et ouvre la voie vers de nouvelles études pour élucider les fonctions de cet organite non seulement chez les parasites protozoaires mais aussi dans d’autres types de cellules eucaryotes d’organismes plus complexes
African trypanosomes are flagellated protozoan parasites responsible for deadly diseases in humans (Human African trypanosomiasis or sleeping sickness) and animals (animal African trypanosomiasis or Nagana). Trypanosoma brucei is the study model for these pathogens. This parasite alternates between a mammal host and a bloodsucking insect that allows vectorial transmission, the tsetse fly, found in Sub-Saharan Africa. During this lifecycle, the pathogen must cross several tissues (skin, bloodstream and lymph and adipose tissue in the mammal; midgut and salivary glands in the insect), and shows great capacities of adaptation in these different environments. To complete this cycle and adapt to its hosts, T. brucei is able to quickly modify its morphology and metabolism. In this context, the mobilization and utilization of lipids is particularly essential to the parasite’s survival. These molecules are involved in various cellular processes, including the maintenance and renewal of cellular membranes (made of phospholipids), energy metabolism, cellular signaling pathways and gene expression regulation. This mobilization is made possible by a highly dynamic compartment called lipid droplets. This atypical organelle, surrounded by a monolayer of phospholipids, forms a metabolic platform and represents a growing interest in human health due to its potential roles in metabolic and neurodegenerative diseases, as well as cancers. In protozoan parasites, the very recent interest in lipid droplets shows roles in the survival and virulence in the mammal host.The objective of this thesis was to identify and characterize new proteins associated with the lipid droplets of T. brucei to understand the organelle’s function in the parasite. We discovered a new phospholipase of the patatin-like family, which we called TbPat. We showed through different imaging techniques that TbPat localizes to the surface of the lipid droplets of the parasites. The expression of this protein is tightly regulated and can be induced during the formation of new lipid droplets, demonstrating the implication of this protein in the dynamics of the compartment. Overexpression and deletion of the protein significantly impacts the diameter and number of lipid droplets in the parasites, associated with a complete remodeling of their lipid profile. Finally, directed mutagenesis coupled with lipidomic analysis showed that TbPat is an active phospholipase.This project allowed the characterization of the first phospholipase involved in lipid droplet biology in trypanosomes, and paves the way for new studies to elucidate the functions of this organelle in protozoan parasites and in other, more complex eukaryotic cellular types

Les acides gras polyinsaturés (agpi) n-3 ont un effet positif sur la prévention des maladies cardio-vasculaires chez l'homme via l'amélioration de certains facteurs de risques de l'athérosclérose et de la thrombose. Ces agpi doivent être apportés par l'alimentation soit par des produits naturellement riches en agpi tels que les poissons et leurs huiles ou des produits enrichis en ces acides gras, dont les viandes de volailles. L'objectif de ce travail est d'étudier la possibilité d'enrichir, par voie alimentaire, la viande de dinde en agpi n-3 et de mesurer quel en serait l'effet sur le transport, la synthèse et la sécrétion des lipides hépatiques. L'utilisation de l'huile de lin (source du précurseur des agpi n-3 : le 18 : 3 n-3) a permis l'enrichissement de la viande de dinde en agpi n-3 particulièrement de ceux à longue chaine. Cet enrichissement est plus efficace que chez le poulet, il dépend du taux d'huile de lin dans l'aliment (5%>10%) et nécessite l'utilisation de doses élevées de vitamine e pour limiter l'oxydation des lipides au cours de la conservation de la viande. La séparation du profil de lipoprotéines de dinde en gradient de densité a permis de mettre en évidences deux sous fractions de hdl contrairement aux autres espèces aviaires chez qui la fraction hdl est unique. Contrairement à ce qui a été décrit chez les mammifères, les agpi n-3 de l'huile de lin n'ont pas d'effet sur l'activité des enzymes impliquées dans la lipogenèse hépatique, ni sur la sécrétion de vldl. Ils ont plutôt un effet inhibiteur sur les hdl et les phospholipides.

La gerboise (Jaculus orientalis) est un modèle idéal pour étudier l’adaptation du métabolisme lipidique à basse température. Pendant la phase d’hibernation, la température corporelle de la gerboise passe de 37 à 10°C et sa fréquence cardiaque passe de 300 à 10 battements par minute. Cet état d’hibernation est précédé par une phase de préhibernation pendant laquelle la gerboise accroît sa ration alimentaire et développe ainsi une obésité saisonnière naturelle. Dans ce contexte, nous avons étudié la β-oxydation peroxysomale des acides gras et sa régulation pendant l’hibernation par le récepteur nucléaire PPARalpha (peroxisome-proliferator activated receptor). Nos résultats ont montré pour la première fois la présence de 2 isoformes de PPARalpha chez un rongeur comme la gerboise (absent chez le rat et la souris) : PPARalpha1wt (actif) et PPARalpha2tr (jouant un rôle de dominant négatif sur PPARalpha1). Nous avons pu démontrer l’importance du ratio PPARalpha1wt / PPARalpha2tr dans l’induction de ses gènes cibles (ACOX-1, BFE, catalase, PMP70). Ainsi, pendant l’hibernation, l’augmentation de la disponibilité de la forme active PPARalpha1wt, due à une forte diminution de l’expression des ARNm et l’expression protéique de PPARalpha2tr, est accompagnée par une augmentation concomitante d’un coactivateur thermogénique de PPARalpha (PGC-1alpha). Nos résultats suggèrent fortement que PPARalpha est sujet à régulation par un épissage alternative pendant l’hibernation en réponse aux conditions du jeûne et du froid, qui définit l’activité de PPARalpha et l’activation de la voie de la β-oxydation peroxysomale hépatique. Et d’une manière intéressante, l’activation de PPARalpha par un ligand hypolipémiant, ciprofibrate, abroge la réponse adaptative de PPARalpha au jeûne pendant la préhibernation et induit fortement ses gènes cibles, ce qui perturbe le processus d’engraissement pendant la préhibernation. Par ailleurs, Au niveau cardiaque, les acides gras constituent la source principale d’énergie, particulièrement pendant l’hibernation. Nous avons pu mettre en évidence la présence d’une isoenzyme de l’acyl-CoA oxydase-1 (ACOX-1) exprimée de manière spécifique dans le cœur de la gerboise hibernante, soulignant le rôle remarquable de la β-oxydation peroxysomale au cours de la période critique d’hibernation. En outre, nous avons partiellement purifié l’ACOX-1 hépatique et nous avons mené une étude biochimique de cet enzyme. En effet, l’ACOX-1 suit une cinétique allostérique à 37°C, alors qu’à 10°C elle suit une cinétique michaélienne, ce qui rend le facteur température un effecteur allostérique
As true hibernator, jerboa (Jaculus orientalis) is an excellent animal model to study lipid metabolism adaptation to low body temperature. During hibernation state, jerboa body temperature drops from 37°C to 10°C and its heart frequency decreases from 300 to 10 beat/min. Hibernation, in Jaculus orientalis, is preceded by prehibernating period during which the animal increases its fat content indicating a natural seasonal obesity. In this context, we have studied a peroxisomal fatty acids β-oxidation and its regulation during hibernation by the nuclear receptor PPARalpha (peroxisome-proliferator activated receptor). Our results describe for the first time the occurrence of two PPARalpha isoforms in rodent liver like jerboa (absent in rat and mice): PPARalpha1wt (active) and PPARalpha2tr (playing a dominant negative role on PPARalpha1wt). We have shown the importance of the ratio of PPARalpha1wt / PPARalpha2tr in the control of its target genes (ACOX-1, BFE, catalase, PMP70). Thus, during hibernating state, the increased availability of active PPARa1wt, is a result of a decline in the PPARalpha2 mRNA and its protein expression accompanied by a concomitant induction of PPARalpha thermogenic coactivator PGC-1alpha. Our results strongly suggest that PPARalpha is subject to a hibernation-dependent splicing regulation in response to feeding-fasting conditions, which defines the activity of PPARalpha and the activation of the hepatic peroxisomal β-oxidation pathway. Interestingly, sustained activation of PPARalpha by its hypolipidemic ligand, ciprofibrate, abrogates the adaptive fasting response of PPARalpha during prehibernation and overinduces its target genes, disrupting the prehibernation fattening process. Elsewhere, in heart, such fatty acids peroxisomal degradation system is involved in the energy supply, particularly during hibernation. Indeed, we were able to identify in heart the presence of a hibernation-dependent peroxisomal acyl-CoA oxidase-1 (ACOX-1) isoenzyme. Underlining the remarkable role of peroxisome fatty acid β-oxidation during the critical hibernation period. In addition, we partially purified the liver ACOX-1 and conducted a biochemical study. Hepatic ACOX-1 follows an allosteric kinetic at 37 ° C, whereas at 10 ° C it follows a michaelien kinetic, this makes the temperature an allosteric effector of ACOX-1 activity

La quantité totale de lipides et la composition en acides gras participent au déterminisme de la qualité des produits carnés et jouent un rôle dans de nombreuses pathologies. Par conséquent la maitrise du métabolisme des lipides constitue un important enjeu industriel et de santé publique. De nombreuses données expérimentales et bibliographiques sont actuellement disponibles sur le métabolisme des lipides dans différentes espèces. Néamoins, la hiérarchie d'importance des voies métaboliques et les régulateurs clefs de ce métabolisme dans différentes conditions expérimentales restent mal connus. Cette these propose d'utiliser les outils de la modélisation pour intégrer les données disponibles sur le métabolisme des lipides et des acides gras. Pour cela, deux modèles complémentaires ont été développés : un modèle dynamique simple comprenant le minimum de fonctions biologiques et de régulations nécessaire pour expliquer des données expérimentales métaboliques, et un modèle à large échelle comprenant un maximum d'informations issues des bases de données de connaissances. Le premier est un ensemble d'équations différentielles ordinaires décrivant les principales voies biochimiques du métabolisme des lipides indépendamment de l'espèce, de l'organe et des conditions expérimentales. Ce modèle a été confronté aux données biologiques décrivant les variations des acides gras dans le foie et le tissu adipeux lors de 72 heures de mise à jeun chez des souris de génotype sauvages et knockout pour PPARα (un facteur de transcription responsable notamment de l'activation de l'oxydation des acides gras). Nous mettons ainsi en évidence l'importance de la captation des acides gras sanguins par le foie, de l'oxydation hépatique des acides gras mais aussi et de maniere plus surprenante, des voies de désaturation et élongation des acides gras actives meme chez l'animal a jeun. L'existence d'un régulateur inconnu de l'élongation-désaturation des acides gras autre que PPARα est également suggérée. Le second modèle est un graphe d'influence qui réunit un maximum d'informations bibliogra- phiques pour les croiser avec des données transcriptomiques obtenues à haut débit. L'analyse de trois bases de connaissances bibliographiques (Gardon, une base interne experte ; TRANSPATH et Ingenuity, deux bases commerciales) a permis de mettre en évidence une forte complémenta- rité de la bibliographie extraite et des influences exploitables qu'elles référencent. Suite à cette analyse un graphe d'influence a été construit et l'analyse de sa topologie a permis de mettre en évidence les éléments les plus connectés possédant un lien avec le métabolisme énergétique. Ces deux démarches ont souligné l'intéret de la modélisation pour mettre en exergue des voies connues mais aussi inconnues, et suggérer ainsi de nouvelles expérimentations.

Le paludisme est responsable de la mort de près d'un million de personnes chaque année. Cette maladie est causée par le Plasmodium, parasite protozoaire appartenant à la famille des Apicomplexes. Dans cette thèse, nous avons développé des approches de biologie de systèmes pour l'étude du métabolisme des phospholipides (PL) métabolisme et de sa régulation chez Plasmodium. Ces voies métaboliques sont d'une importance primordiale pour la survie du parasite. À l'étape intra-érythrocytaire du développement, les espèces de Plasmodium exploitent un nombre important de voies de synthèse phospholipidique, qui sont rarement trouvées ensemble dans un seul organisme : (i) la voie dépendante ancestrale CDP-diacylglycerol des procaryotes ( ii) les voies eucaryotes de novo CDP- choline et CDP-éthanolamine (Kennedy) ( iii ) de plus P.falciparum et P. knowlesi emploient des réactions supplémentaires qui relient une à l'autre certaines de ces routes. Une voie de synthèse caractéristique aux plantes, qui utilise la sérine en tant que source supplémentaire de phosphatidyl-choline (PC) et de phosphatidyl-éthanolamine (PE), est nommée la voie méthyltransférase décarboxylase - phosphoéthanolamine sérine (SDPM). Pour comprendre la dynamique d'acquisition et le métabolisme des phospholipides chez Plasmodium, nous avons construit un modèle cinétique quantitatif basé sur des données fluxomiques. La dynamique in vitro d'incorporation de phospholipides révèle plusieurs voies de synthèse. Nous avons construit un réseau métabolique détaillé et nous avons identifié les valeurs de ses paramètres cinétiques (taux maximaux et constantes Michaelis). Afin d'obtenir une recherche globale dans l'espace de paramètres, nous avons conçu une méthode d'optimisation hybride, discrète et continue. Des paramètres discrets ont été utilisés pour échantillonner le cône des flux admissibles, alors que les constantes des Michaelis et les taux maximaux ont été obtenus par la minimisation locale d'une fonction objective. Cette méthode nous a également permis de prédire la répartition des flux au sein du réseau pour différents précurseurs métaboliques. Cette analyse quantitative a également été utilisée pour comprendre les liens éventuels entre les différentes voies. La principale source de PC est la voie Kennedy CDP-choline. Des expériences de knock-out in silico ont montré l'importance comparable des voies phosphoéthanolamine-N-méthyltransférase (PMT) et de la phosphatidyléthanolamine-N-méthyltransférase (PEMT) pour la synthèse de PC. Les valeurs des flux indiquent que plus grande partie de la PE dérivée de la sérine est formée par décarboxylation, alors que la synthèse de PS est majoritairement effectuée par des réactions d'échange de base. L'analyse de sensitivité de la voie CDP- choline montre que l'entrée de choline dans le parasite et la réaction cytidylyltransferase de la phosphocholine ont les plus grands co-efficients de contrôle sur cette voie, mais ne permet pas de distinguer une réaction comme l'unique étape limitante. Ayant comme objectif la compréhension de la régulation de l'expression génique chez Plasmodium falciparum et son influence sur le fonctionnement métabolique, nous avons effectué une étude bioinformatique intégrative des données du transcriptome et du métabolome pour les principales enzymes impliquées dans le métabolisme PL. L'étude de la dépendance temporelle des variables métaboliques et transcriptomiques au cours du cycle intra-érythrocytaire, a mis en évidence deux modes d'activation des voies PL. Les voies Kennedy sont activées pendant la phase schizogonique et au début de la phase anneau, alors que les voies SDPM et d'échange de bases sont activées lors de la fin de la phase anneau cycle et lors de la phase tropozoïte
Malaria is responsible of the death of up to one million people each year. This disease is caused by Plasmodium, a protozoan parasite. In this thesis we have developed systems biology approaches to the study of phospholipid (PL) metabolism and its regulation in Plasmodium. These pathways are of primary importance for the survival of the parasite. At the blood stage, Plasmodium species display a bewildering number of PL synthetic pathways that are rarely found together in a single organism (i) the ancestral prokaryotic CDPdiacylglycerol dependent pathway (ii) the eukaryotic type de novo CDP-choline and CDPethanolamine (Kennedy) pathways (iii) P. falciparum and P. knowlesi exhibits additional reactions that bridge some of these routes. A plant-like pathway that relies on serine to provide additional PC and PE, is named the serine decarboxylase-phosphoethanolamine methyltransferase (SDPM) pathway. To understand the dynamics of PL acquisition and metabolism in Plasmodium we have used fluxomic data to build a quantitative kinetic model. In vitro incorporation dynamics of phospholipids unravels multiple synthetic pathways. A detailed metabolic network with values of the kinetic parameters (maximum rates and Michaelis constants) has been built. In order to obtain a global search in the parameter space, we have designed a hybrid, discrete and continuous, optimisation method. Discrete parameters were used to sample the cone of admissible fluxes, whereas the continuous Michaelis and maximum rates constants were obtained by local minimization of an objective function.The model was used to predict the distribution of fluxes within the network of various metabolic precursors. The quantitative analysis was used to understand eventual links between different pathways. The major source of phosphatidylcholine (PC) is the CDP-choline Kennedy pathway. In silico knock-out experiments showed comparable importance of phosphoethanolamine-N-methyltransferase (PMT) and phosphatidylethanolamine-N-methyltransferase (PEMT) for PC synthesis. The flux values indicate that, major part of serine derived phosphatidylethanolamine (PE) is formed via serine decarboxylation, whereas the phosphatidylserine (PS) is mainly predominated by base-exchange reactions. Metabolic control analysis of CDP-choline pathway shows that the carrier-mediated choline entry into the parasite and the phosphocholine cytidylyltransferase reaction have the largest control coefficients in this pathway, but does not distinguish a reaction as an unique rate-limiting step.With a vision to understand regulation of gene expression in Plasmodium falciparum and its influence on the metabolite expression, we have performed an integrative bioinformatic studies. The study integrates transcriptome and metabolome data for the main enzymes involved in PL metabolism. The study of the correlated time dependence of metabolic and transcriptomic variables during the intraerythrocytic cycle showed that there are two modes of activation of PL pathways. Kennedy pathways are activated during schizogony and early ring stages, whereas SDPM and base exchange pathways are activated during late ring and tropozoite stages

Lors d’une carence nutritionnelle, les bactéries synthétisent du (p)ppGpp dont l’accumulation déclenche la réponse stringente, caractérisée par un arrêt de la croissance et une modulation de l’expression génétique. E. Coli possède deux protéines impliquées dans le métabolisme du (p)ppGpp, RelA et SpoT. Alors que RelA répond à une carence en acides aminés par un mécanisme bien défini, SpoT répond à une carence en acides gras ou en carbone par un mécanisme toujours inconnu. Au cours de ma thèse, nous avons caractérisé une interaction physique entre SpoT et l’Acyl Carrier Protein (ACP), co-facteur central de la synthèse des acides gras. La perte de cette interaction empêche l’accumulation de (p)ppGpp lors d’une carence en acides gras, suggérant que l’interaction ACP/SpoT est impliquée dans la réponse au stress SpoT-dépendante. Ainsi, nous avons proposé un modèle dans lequel une modification d’ACP signale une carence en acides gras à SpoT, entraînant un changement conformationnel de SpoT et la synthèse de (p)ppGpp. Afin d’étudier l’importance de cette interaction dans la physiologie bactérienne, nous avons construit des souches dans lesquelles l’interaction entre SpoT et ACP est abolie en introduisant des mutations ponctuelles dans le gène spoT. Ces souches présentent des phénotypes de croissance ainsi que des altérations de l’enveloppe cellulaire. De plus, dans ces souches la réponse à la carence en acides gras et l’interaction ACP/SpoT sont altérées dans un contexte ΔrelA mais pas dans un contexte relA+, suggérant un rôle de RelA dans l’interaction ACP/SpoT. L’étude de la conservation de l’interaction ACP/SpoT parmi différentes espèces bactériennes nous a permis de montrer que cette interaction n’est conservée que dans une minorité de bactéries contenant des enzymes de type SpoT. Enfin, nous avons caractérisé un réseau d’interactions centré autour de SpoT, liant des protéines impliquées dans la traduction et dans le métabolisme des lipides. L’ensemble de ces résultats suggèrent que l’interaction ACP/SpoT est importante pour la physiologie bactérienne, notamment en conditions de carence
Bacteria respond to various nutritional stresses by producing (p)ppGpp. The accumulation of this nucleotide triggers the stringent response, which is characterized by growth arrest and the modulation of gene expression. E. Coli contains two enzymes involved in (p)ppGpp metabolism, RelA and SpoT. RelA responds to amino acid starvation by a well known mechanism, whereas SpoT produces (p)ppGpp during fatty acid or carbon starvation but the mechanism for this response is unknown. During my thesis, we characterized a physical interaction between SpoT and Acyl Carrier Protein (ACP), a central co-factor in fatty acid synthesis. The loss of this interaction prevents (p)ppGpp accumulation in response to fatty acid starvation, supporting the idea that the ACP/SpoT interaction is involved in SpoT-dependent stress response. This led us to propose a model in which an ACP modification signals fatty acid starvation to SpoT, triggering a conformational switch in SpoT and so leading to (p)ppGpp synthesis. Then, in order to study the importance of the ACP/SpoT interaction in bacterial physiology, we have engineered E. Coli strains in which this interaction is abolished by introducing specific point mutations in spoT gene. These strains present growth phenotypes and envelope defects. Furthermore, the response to fatty acids starvation and the interaction between ACP and SpoT mutated proteins in these strains are affected in a ΔrelA context but not in a relA+ context, suggesting a role for RelA in the ACP/SpoT interaction. Studying the conservation of the ACP/SpoT interaction between bacterial species, we show that this interaction is only present in bacteria containing SpoT enzymes. Lastly, we characterized an interaction network centred on SpoT, linking translation and lipid metabolism proteins. All these data suggest that the ACP/SpoT interaction is important for bacterial physiology, even more during starvation condition

Au cours d’une simulation de la microgravité de 21 jours, le développement de plusieurs altérations métaboliques ont été étudiées : une inflammation de bas-niveau et une altération de la sensibilité à l’insuline et du métabolisme lipidique. Connues pour leurs impacts positifs sur le métabolisme, une supplémentation en protéines du petit lait, combinée à des sels alcalins, a également été testée.Contrairement aux études précédentes, aucune inflammation, ni altération du métabolisme lipidique n’a été clairement décrite dans notre étude. En revanche une diminution de l’oxydation des glucides en faveur des lipides est observée, suggérant le début d’une insensibilité à l’insuline. Nos données suggèrent qu’il serait possible de prévenir les dérégulations métaboliques associées à l’inactivité physique sévère par un remplacement isocalorique des lipides par les protéines, avec un apport protéique de base de 1,2g/kg/jour et un contrôle strict de la balance énergétique par l’apport calorique
During 21 days of simulated microgravity, the development of several metabolic alterations has been studied: a low-grade inflammation and an alteration of insulin sensitivity and lipid metabolism. Known for their positive effect on metabolism, whey proteins supplementation combined with alkaline salts have also been tested. At the opposite of previous studies, no inflammation, nor lipid metabolism alterations have clearly been described. Nevertheless, a decrease in carbohydrates oxidation in favor of lipids is observed, suggesting the development of insulin insensitivity. Our data suggest that it may be possible to prevent the metabolic disorders associated with severe physical inactivity by anisocaloric replacement of lipids by proteins in the diet, along with a protein intake of 1.2g/kg/day and tight control of energy balance by adjusting energy intake

La peroxydation des lipides membranaires conduit a la formation d'hydroperoxydes, dont la degradation aboutit a la formation d'aldehydes. Parmi ceux-ci, les hydroxyalcenals, et tout particulierement le quatre hydroxynonenal, possedent des activites biologiques importantes. Malgre son fort impact biologique, le metabolisme in vivo du quatre-hydroxynonenal reste inconnu. Afin d'etudier les voies metaboliques du quatre-hydroxynonenal, la synthese d'une molecule marquee au tritium a ete developpee, et le compose tritie a ete administre a des rats. Les resultats indiquent que la biotransformation du quatre-hydroxynonenal in vivo fait intervenir des processus d'oxydation et de reduction sur la fonction aldehyde et des reactions de conjugaison au glutathion menant dans l'urine a des metabolites conjugues a l'acide mercapturique. Ces produits finaux sont isoles par clhp et identifies par spectrometrie de masse comme les conjugues mercapturiques du quatre hydroxynonenal, du un, quatre-dihydroxynonene (metabolite majeur), de l'acide quatre-hydroxynonenoique et de la lactone corresepondante. L'etude du metabolisme de chacun des enantiomeres du quatre-hydroxynonenal a ete entreprise. Cette etude met en evidence une stereoselectivite des enzymes de biotransformation. Le developpement d'une methode de detection du metabolite majeur urinaire a egalement ete entreprise

En nutrition parentérale, les lipides sont apportés sous forme d'émulsions lipidiques intraveineuses (ILE) constituées de particules riches en triglycérides (TGRP) ou en phospholipides. In vitro ou dès leur entrée dans la circulation, ces particules interagissent avec les lipoprotéines (acquisition d'apolipoprotéines et échanges de lipides). Nous avons mis en évidence un autre type d'interaction entre lipoprotéines de densité légère (LDL) et TGRP d'ILE. Après incubation, des apo B, apolipoprotéines structurales non échangeables des LDL, sont dosées dans une fraction contenant les TGRP. Ceci suggère la formation d'un complexe LDL-TGRP, isolable par ultracentrifugation ou par chromatographie, et visible en microscopie électronique [. . . ]
In parenteral nutrition, lipids are delivered in the form of intravenous lipid emulsions (ILE),which contain triglycerid-rich particles (TGRP) and phospholipid-rich particles. In vitro and in the bloodstream, ILE particles interact with lipoproteins (apolipoprotein acquisition and lipid exchanges). In the present work, a new type of interaction between low-density lipoprotein (LDL) and ILE particles, was observed. After incubation, some apo B, was measured in the incubated emulsion fraction, despite they are structural non-exchangeable apolipoprotein of LDL. These results suggest the formation of LDL-TGRP complex, which are separated by ultracentrifugation and chromatography and this was confirmed by electron microscopy [. . . ]

Plusieurs études font état d'une relation inverse entre la fréquence alimentaire et le poids corporel. En France, le schéma traditionnel est caractérisé par la consommation quotidienne de trois repas (petit-déjeuner, déjeuner et dîner), ou quatre repas avec la prise d'un goûter dans l'après-midi. Cette étude nutritionnelle a été menée dans le but d'étudier expérimentalement les effets de ces deux profils à trois ou quatre repas sur de nombreux paramètres du métabolisme postprandial, en relation avec l'obésité et les maladies cardiovasculaires. Trente volontaires sains ont été inclus et séparés en trois groupes selon leurs habitudes alimentaires : un groupe de non-goûteurs et deux groupes de goûteurs, différant par la valeur de l'index glycémique du goûter. Afin d'avoir les mêmes apports énergétiques et un apport en nutriments similaire au cours de la journée, le goûter des goûteurs a été consommé par les non-goûteurs en sus du dîner. Nous montrons qu'il existe bien des profils différents selon la séquence alimentaire, les non-goûteurs ayant des concentrations en insuline et en triglycérides encore élevées le soir, conditions favorisant la synthèse et le stockage des lipides. Même si dans notre étude aucun effet de la valeur de l'index glycémique n'ait été observé, il n'en reste pas moins que les glucides et les lipides, ingérés ensemble au cours d'un même repas, sont capables d'interagir. Dans ce contexte, nous avons observé sur les cellules intestinales Caco-2 une augmentation de l'absorption du cholestérol en présence de glucose apporté dans le compartiment apical. Ces interactions doivent être associées au comportement alimentaire, d'autres études étant encore nécessaires pour déterminer la fréquence optimale des prises alimentaires et la nature des glucides digestibles dans le cadre des relations glucido-lipidiques. De toute évidence, la cellule intestinale jouerait un rôle déterminant dans ces phénomènes
Several studies show an inverse relationship between meal frequency and body mass. In France, we are used to consume three meals daily (breakfast, lunch and dinner) or four meals with the consumption of a fourth meal called in french " goûter ", eaten in the mid-afternoon. This nutritional study was conducted in order to assess the effects of these two patterns (three or four meals) on many blood parameters involved in postprandial metabolism, in relation with obesity and cardiovascular disease. Thirty volunteers have been included and divided into three groups depending on their dietary habits: a no-" goûter " group and two " goûter " groups, with a different value of the " goûter " glycemic index. In order to have a comparable energy intake and the same nutrient supply during the day, the " goûter " of the " goûter " group was consumed by no-" goûter " group as a supplement to their dinner. We observed the existence of different profiles depending on the eating pattern, the no-" goûter " group having high insulin and triacylglycerol concentrations in the evening, conditions which can accentuate synthesis and body fat storage. Even if in our study no effect of the glycemic index value has been observed, carbohydrates and lipids, ingested together at the same meal, are able to interact. In this context, we have observed on the intestinal Caco-2 cells an increase in the cholesterol uptake in presence of apical glucose. These interactions should be associated to the dietary habits, other studies are still necessary to determine the optimal meal frequency and the nature of digestible carbohydrates in the context of carbohydrates-lipids relations. Obviously, the intestinal cell play a crucial role in these phenomena

Le but des travaux presentes dans ce memoire etait de decrire precisement le metabolisme des lipides en periode post-prandiale et d'etudier les effets de nutriments lipidiques et de fibres alimentaires. Toutes les etudes ont ete effectuees chez l'homme sain. A la suite de l'ingestion d'un repas contenant des triglycerides (avec ou sans cholesterol), les triglycerides, les phospholipides et le cholesterol libre plasmatique augmentaient et les valeurs atteignaient des maximums 2 a 3 h apres le debut de la prise des repas. Par contre, le cholesterol esterifie diminuait et presentait un minima a 2-3 h. Les augmentations du cholesterol libre etaient essentiellement dues a des augmentations dans les ldl et les hdl. Suivant la composition des repas, les diminutions du cholesterol esterifie etaient dues a des diminutions dans les ldl et les hdl. Une quantite moderee (30 g) de triglycerides alimentaires a induit moins de perturbations du metabolisme des lipides que 40 g apportes sous la meme forme physico-chimique. L'augmentation de l'integre en cholesterol alimentaire (de 0 a 700 mg/repas) a induit une augmentation du cholesterol libre plasmatique et des ldl. Les repas contenant de 0 a 150 mg de cholesterol alimentaire ont modifie faiblement le metabolisme post-prandial des lipoproteines alors que les fortes doses ont induit des variations significatives. Les triglycerides des chylomicrons etaient plus forts quand l'ingere etait superieur a 280 mg de cholesterol alimentaire. Les fibres alimentaires ont induit de plus fortes diminutions du cholesterol esterifie des hdl. L'ingestion repetee de son d'avoine a potentialise les effets obtenus apres ingestion d'un seul repas. L'utilisation de cholesterol deutere dans les repas a montre que l'absorption du cholesterol alimentaire etait lente et n'etait pas achevee quand les triglycerides alimentaires etaient tous absorbes. Un regime riche en son d'avoine a induit peu de modifications de l'absorption au cholesterol alimentaire mais sa clairance dans l'organisme tendait a etre plus rapide

Cette etude se propose d'analyser les effets de l'alimentation sur les caracteres structuraux et metaboliques du foie des juveniles de loup dicentrarchus labrax. En milieu naturel, les resultats revelent un important polymorphisme hepatique correspondant a une variabilite individuelle, reflet du passe biologique du poisson. En elevage intensif, l'aliment artificiel aqualim induit une accumulation progressive de globules lipidiques intrahepatocytaires correlee a une augmentation significative du taux d'acide oleique (18: 1 n-9) au niveau hepatique. L'etude des effets compares de deux aliments montre que l'utilisation d'un paton de chair de muge broyee permet d'obtenir un meilleur etat sanitaire hepatique et une amelioration de la croissance par rapport a l'aliment aqualim. Un jeune experimental induit une invulation hepatocytaire classique mais precoce chez le juvenile de loup. L'ensemble de ce travail permet d'etablir que le foie constitue un bon indicateur de l'etat nutritionnel du poisson.

Les maladies cardiovasculaires (MCV) représentent aujourd'hui une des 1ères causes de mortalité dans le monde. De nombreux facteurs sont incriminés dans le développement de ces pathologies, dont l'hyperlipémie, l'insulino-résistance, l'obésité viscérale ou encore l'hypertension, eux-mêmes fortement dépendants de mauvaises habitudes alimentaires. Aussi, l'association d'une consommation importante de graises saturées avec la survenue des MCV est aujourd'hui bien établie. La pathogenèse de ces maladies, particulièrement l'athérothrombose, a fait l'objet d'une recherche intensive. L'implication du stress oxydant et de l'inflammation a été soulignée, et a servi de base à de nouvelles stratégies thérapeutiques. Si la connaissance moléculaire de l'athérothrombose est aujourd'hui relativement bien établie, peu de données sont disponibles concernant les stades précoces de la pathogenèse. Le stress métabolique, consécutif à une consommation importante de graisses, constitue un de ces stades. Ce stress a été observé lors de la période postprandiale hyperlipidique. En effet, une charge lipidique résulte en un dysfonctionnement vasculaire et à l'élévation plasmatique des marqueurs du stress oxydant et de l'inflammation chez le volontaire sain. Premièrement, dans le but de mieux caractériser le stress métabolique en réponse à la consommation des lipides, l'influence d'une consommation de graisses saturées pendant un temps court de 3 semaines a été exporée sur le modèle murin. Nous avons montré que ce temps court de régime était suffisant à induire des perturbations métaboliques (hypercholestérolémie et hyperglycémie). En parallèle de ces variations métaboliques, certaines régulations d'expression de gènes clefs du métabolisme lipidique ont été identifiées au niveau hépatique. Parmi elles, la surexpression du gène de la "sérum amyloid A", se traduisant par l'augmentation de sa concentration plasmatique, suggèrent l'installation des processus de l'inflammation suite au régime hyperlipidique. L'impact de ce régime a ensuite été exploré au niveau vasculaire, par l'analyse des profils transcriptomiques desaortes de ces animaux. Cette étude a révélé une réponse majeure des gènes du cytosquelette et de la matrice extracellulaire, et suggère un remodelage du tissu vasculaire suite à la consommation des graisses. Deuxièmement, le stress métabolique induit lors de la période postprandiale hyperlipidique a été étudié chez l'homme sain, par analyse protéomique du plasma prélevé suite à un repas riche en graisses. Cette approche a permis de démontrer l'importance de variations posttraductionnelles lors de la période postprandiale, notamment au niveau de protéines du complément (C3, C4 et ficolline 3) et du système hémostatique (fibrinogène). La dysfonction postprandiale de l'endothélium vasculaire a ensuite été explorée sur un modèle ex vivo, par une approche transcriptomique. Les principaux résultats de cette étude montrent que le sérum postprandial hyperlipidique exerce un effet antiprolifératif sur les cellules endothéliales vasculaires et entraîne des variations d'expression de gènes en faveur de l'arrêt du cycle cellulaire et de l'induction de l'apoptose dans ces cellules. Ces résultats sont en accord avec un effet délétère de la période postprandiale hyperlipidique sur l'endothélium vasculaire, et apportent de nouvelles données sur les mécanismes moléculaires impliqués. En conclusion, notre travail a permis d'identifier de nouveaux mécanismes d'un stress métabolique consécutif à une consommation importante de graisses
Cardiovascular diseases (CVD) are one of the leading causes of death in the world. A great number of risk factors are involved in the etiology of these pathologies, including insulin-resistance, hyperlipæmia, visceral obesity and hypertension. All of these could be at least in part related to unhealthy alimentary habits. The association of high saturated fat consumption with the occurence of CVD is now well established. Pathogenic mechanisms of these diseases, particularly atherothrombosis, have been the subject of intensive research. The involvement of oxidative stress and inflammatory processes are now well established. This served as the basis for new therapeutic strategies. If knowledge of the molecular processes involved in atherothrombosis is now fairly well known, little information is available regarding the early stages of the pathogenesis. The metabolic stress, due to high consumption of fat, is one of those stages. This stress has recently been identified during postprandial hyperlipæmia. Indeed, vascular dysfunction and elevated concentrations of biomarkers of oxidative stress and inflammation have been observed after a lipid challenge in healthy men. First, in order to characterize more precisely the metabolic stress, the influence of a high-fat diet for a short period of time of 3 weeks has been explored in a mouse model. We have shown that this short time of high fat consumption was sufficient to establish metabolic disturbances (hypercholesterolemia and hyperglycæ mia). In parallel to these metabolic changes, regulation of expression of some key genes involved in lipid metabolism was studied in liver. Among them, overexpression of the gene coding for "serum amyloid A" and resulting increase of its plasma protein concentration, suggest the induction of inflammatory processes following the 3 weeks high-fat diet. After that, the transcriptomic analysis of mice aortas was performed. This study revealed a broad response of extracellular matrix and cytoskeleton genes, and suggests vascular tissue remodelling following high fat consumption. Secondly, the metabolic stress induced during the postprandial hyperlipæmic state was studied by a proteomic analysis of plasma withdrawn after a high-fat challenge in healthy men. The obtained results have underlined the importance of post-translational modifications during the postprandial period, especially in the case of complement (C3, C4 anf ficollin 3) and hemostatic system (fibrinogen) proteins. The postprandial dysfunction of vascular endothelium was then investigated in an ex vivo model, by a transcriptomic approach. This study reveals that postprandial hyperlipæmic serum has an antiproliferative effect on vascular endothelial cells and leads to genne expression variations in favour of cell cycle arrest and of induction of apoptosis in these cells. These results confirm a deleterious effect of the postprandial hyperlipæmic period on the vascular endothelium, and provide new data on the involved molecular mechanisms. In conclusion, our work provides new data for a better understanding of the biological processes involved in the metabolic stress induced after high-fat consumption leading to vascular dysfunction

Les œstrogènes sont des hormones bien connues pour leur implication dans le développement sexué et la reproduction chez la femme. La distribution ubiquitaire des récepteurs des œstrogènes α et β favorise l’implication importante des œstrogènes dans plusieurs voies métaboliques dont celle des lipides, la balance énergétique, la masse osseuse et la cognition. Les œstrogènes sont malheureusement fortement associés à l’augmentation du risque de cancer du sein et de l’utérus. Le développement d’anti-œstrogènes pour traiter et prévenir les cancers œstrogénosensibles a mené à la découverte de modulateurs sélectifs des récepteurs des œstrogènes (SERM) ayant une action antagoniste au niveau de la glande mammaire et de l’endomètre, mais qui conservent des actions agonistes au niveau de la masse osseuse et du métabolisme des lipides. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent que le SERM EM-652.HCl (EM), un puissant antagoniste dans la glande mammaire et l’utérus, possède des propriétés agonistes importantes au niveau du métabolisme des lipides. Nous avons observé que le EM diminue la prise alimentaire, ce qui résulte en une importante diminution de la masse adipeuse chez la rate intacte ou ovariectomisée et chez la souris. Dans ce dernier modèle, nous avons établi que les effets métaboliques bénéfiques du EM étaient entièrement dus à son interaction avec le récepteur des œstrogènes α. De plus, le traitement avec le EM induit une très forte diminution de la cholestérolémie. Le EM a augmenté la quantité de deux récepteurs hépatiques importants, le LDLr et le SR-B1, ce qui suggère fortement que l’effet hypocholestérolémiant du EM résulte d’une augmentation de la captation hépatique de cholestérol provenant des lipoprotéines circulantes. Enfin, le EM s’est avéré capable de diminuer fortement la cholestérolémie même chez des rats présentant une hypercholestérolémie induite par la diète. Ces données suggèrent donc un potentiel positif agoniste du EM-652.HCl sur le métabolisme des lipides et permettent de penser à une nouvelle thérapie chez la femme pour contrer les effets métaboliques négatifs de la ménopause, tout en la protégeant contre les cancers œstrogénosensibles.

Cette these a contribue tout d'abord a confirmer in vitro le pouvoir inhibiteur du germe de ble vis-a-vis de l'hydrolyse des lipides par la lipase pancreatique. Ensuite, il s'est agit d'evaluer chez le rat la dose minimale efficace de germe de ble necessaire pour l'obtention des effets metaboliques benefiques au niveau des lipides plasmatiques, lipoproteiques et hepatiques. Enfin, nous avons demontre chez l'homme sain les effets benefiques de certaines fractions cerealieres riches en fibres sur le metabolisme des lipides et des lipoproteines en periode postprandiale et montre les effets favorables du germe de ble sur ces parametres a court terme (un mois) et a long terme (trois mois et demi) chez des sujets moderement hypercholesterolemiques. Les traitements thermiques et technologiques du ble et du germe de ble ont par ailleurs entraine une diminution plus ou moins marquee de ces effets. En consequence des resultats experimentaux obtenus, on peut recommander l'augmentation de la consommation des produits cerealiers riches en fibres

Leishmania spp est un parasite unicellulaire de la famille des Trypanosomatidae, responsable des leishmanioses. La transmission de Leishmania à son hôte Vertébré est assurée par un phlébotome vecteur de la famille des Psychodidae. Chez le vecteur, les promastigotes procycliques (PP), forme non infectieuse, sont dans l'intestin et migrent jusqu'aux glandes salivaires pour devenir promastigotes métacycliques (PM), forme infectieuse. Les PM, transmis à l'hôte Vertébré lors d'un repas sanguin, se transforment en amastigotes (A), forme pathogène, après phagocytose par les macrophages de l'hôte. Les A sont transmis au vecteur via un nouveau repas sanguin et la différentiation des A en PP a lieu dans l'intestin du Phlébotome. Ces variations environnementales entrainent des modifications métaboliques pour Leishmania. La première partie de ce travail s'est intéressée aux changements du métabolisme central du carbone et à la peroxydation lipidique chez L. infantum pendant son cycle biologique. Les résultats transcriptomiques et métabolomiques ont montré une variation importante dans l'expression des gènes entre les promastigotes (PP et PM) et A, centrée sur le métabolisme des lipides entre PP et PM et du carbone entre PM et A. Chez A, en comparaison à PP et PM, la glutaminolyse est restée stable mais les enzymes du cycle de Krebs et de la glycolyse étaient sous-exprimées bien que les quantités de métabolites soient égales. La peroxydation lipidique était également diminuée chez les A. La β-oxydation était sur-exprimée, et les synthèses des purines et pyrimidines fortement sous exprimées. Ces résultats ont montré une utilisation réduite du métabolisme du carbone sauf pour la β-oxydation chez A, qui pourrait traduire un métabolisme plus lent. La seconde partie du travail est centrée sur le métabolisme lipidique. En effet, une diminution de la quantité des lipides hydroxylés chez A, comparé à PP et PM ayant été démontrée en première partie, cette réduction a été reproduite in vitro par un traitement à l'acide nordihydroguaiarétique (NDGA) (Paloque et al., 2019). Ce traitement induit un changement morphologique chez les PM traités (PM NDGA), réversible et non létal et suggérant une transition PM - A provoquée par le NDGA. Des études transcriptomiques et métabolomiques ont montré que (i) PM NDGA et A formaient un cluster, (ii) les gènes spécifiques du stade amastigote avaient une expression similaire chez PM NDGA et A et (iii) l'expression des voies métaboliques étudiées du PM NDGA était proche de A et différente de PM. Ces résultats démontrent la transition de stade PM - A induite par le NDGA, ouvrant une possibilité de cible potentielle pour lutter contre l'infectiosité du parasite
Leishmania spp. is a unicellular parasite of the Trypanosomatidae family, responsible for leishmaniasis. Leishmania is transmitted to Vertebrate hosts by a sand-fly vector of the Psychodidae family. In the sand-fly, procyclic promastigotes (PP), the non-infectious form of the parasite, localize in the gut. By migrating to the vector's salivary glands, PP become metacyclic promastigotes (PM), the infectious form of the parasite. PM are then transmitted to the vertebrate host through a blood meal, where once in the host's macrophages, they differentiate into amastigote (A), the pathogenic stage of the parasite. The life cycle starts over by further transmission of A to other sand-flies through a new blood meal, where the parasite become PP in the sand fly gut. These environmental variations lead Leishmania to adapt its metabolism to survive. In a first part, this work aimed at studying central carbon metabolism changes and lipid peroxidation, which were characterized using transcriptomic and metabolomic in Leishmania infantum. The transcriptomic and metabolomic results demonstrated significant diversity in gene expression between PP, PM and A, focusing on lipid metabolism between PP and PM, but carbon metabolism between PM and A. In A, compared to PP and PM, glutaminolysis appeared to remain stable but TCA cycle and glycolysis enzymes were down-regulated while metabolites quantities were equal. Lipid peroxidation was decreased in A. β-oxidation was up-regulated however purine and pyrimidine synthesis were strongly down-regulated. These results demonstrate a reduced use of carbon metabolism except for β-oxidation in A compared to PP and PM, meaning that A seems to have a slower metabolism. In a second part of the present work, the investigation on the parasite life cycle focused on lipid metabolism, as part one of this work showed that hydroxylated lipids quantities in A are reduced compared to PP and PM. This decrease was reproduced in vitro in PM using a nordihydroguaiaretic acid (NDGA) treatment (Paloque et al., 2019). NDGA induced a morphologic transition of treated PM (PM NDGA), reversible and non-lethal for the parasite, suggesting a PM - A transition NDGA induced. Transcriptomic and metabolomic studies have demonstrated (i) PM NDGA clustered with A, (ii) PM NDGA exhibited similar amastigotes-specific genes expression as A and (iii) TCA cycle, glycolysis and purine and pyrimidine synthesis expression in PM NDGA were close to A levels but different from PM results. These findings taken together showed a PM - A transition induced by NDGA, creating a potential target for modulating parasite infectivity

L'acidité dans le sol, combinée à une toxicité aluminique est le stress environnemental le plus important limitant la production de riz (Oryza sativa L.). Dans ce travail, neuf variétés de riz vietnamien, ainsi que deux variétés de riz connues pour leur résistance/sensibilité à l'aluminium sont discriminées pour la tolérance à l'Al grâce à l'analyse de la croissance et la morphologie des racines en condition de culture hydroponique. Les lipides membranaires et l'expression des gènes liés au métabolisme de ces lipides ont également été analysés. Les résultats ont montré que la toxicité de l'aluminium influence tout le système racinaire du riz, elle inhibe la croissance de la racine principale ainsi que celle des racines latérales, le volume des racines, et le nombre de racines latérales. L'Al s'accumule dans les racines et les feuilles. Cette accumulation d'Al corrèle négativement avec la quantité de calcium, de magnésium et de potassium dans les tissus. L'aluminium diminue la teneur en lipides membranaires dans les racines et les feuilles, et ce d'autant plus que la variété est plus sensible. Dans les feuilles, l'acide gras le plus touché est l'acide linolénique C18 : 3 ; dans les racines, l'acide linoléique C18 : 2. L'aluminium provoque en outre dans les feuilles une diminution très importante de la teneur en monogalactosyl diacylglycerol MGDG, un galactolipide constitutif des membranes thylakoïdales. Dans les racines, c'est la phosphatidylcholine PC, qui diminue le plus. Ces modifications des lipides membranaires sont nettement plus importantes chez la variété de riz sensible que chez la variété tolérante. L'expression des gènes de synthèse est corrélée positivement avec les teneurs des lipides membranaires majeurs. Nos résultats ont montré que les lipides jouent un rôle important dans le maintien de l'intégrité et le fonctionnement des membranes cellulaires, et ont une influence sur la capacité des plantes à résister à la présence de l'aluminium dans le milieu
Soil acidity combined with the presence of Aluminium ions is a major environmental stress limiting rice (Oryza sativa) production. In this work, root growth and root morphology of nine vietnamese rice varieties and two IRRI reference varieties (one Al-resistant, one Al-sensitive) were studied in hydroponic conditions. Analysis of membrane lipid composition as well as the expression of genes related to lipid metabolism was also performed. Results showed that Al toxicity influenced negatively the whole root system : Al inhibited the elongation rate of the principal root and the lateral roots ; it decreased the root volume and the number of lateral roots. Al accumulated in root and leaf tissues. Al accumulation was negatively correlated with the amounts of Calcium, Magnesium and Potassium in plant tissues. Membrane lipid contents also decreased in roots and shoots, and these decreases were more important in the sensitive varieties than in the tolerant ones. In the shoots, linolenic acid C18:3 content was mostly affected, and in the roots linoleic acid C18:2. Furthermore, in the leaves Al provoked a large decrease in the main lipid of thylakoid membranes monogalactosyl diacylglycerol MGDG. In the roots, it decreased the phosphatidylcholine PC content. Lipid and fatty acid changes were more pronounced in Al-susceptible varieties than in tolerant ones. The expression of genes related to the biosynthesis of the main m embrane lipids during Al treatment correlated well with the time-course of membrane lipid composition. Our results indicated that lipids could play an important role in the integrity and function of cell membranes, and that they could be implicated in the capacity of plants to tolerate the presence of aluminium toxic ions in the environment

La miltéfosine (héxadécylphosphocholine [HePC]) est le premier antileishmanien oral homologué. Dans ce travail, l'analyse des lipides des promastigotes de Leishmania donovani a montré que l'HePC agit sur la composition des membranes et le métabolisme lipidique des parasites. Une nouvelle technique d'HPLC permettant le dosage mono-étape des phospholipides a été développée, montrant une baisse du taux des têtes polaires phosphatidycholine et une augmentation de phosphatidyléthanolamine après traitement des parasites par l'HePC. Ce qui suggère l'inhibition de la phosphatidyléthanolamine-N-méthyltransférase par l'HePC alors que l'activité de la phopholipase D n'est pas affectée. La résistance à l'HePC affecte les désaturases des acides gras rendant les membranes des leishmanioes résistantes moins fluides et l'insertion de l'HePC plus difficile. Ce travail a mis en évidence, grâce à des monocouches lipidiques, une forte affinité entre l'HePC et les stérols suggérant une interaction de l'HePC avec les rafts lipidiques membranaires
Miltefosine (hexadecylphosphocholine [HePC]) is the first orally active antileishmanial drug. In this work, the Leishmania donovani lipid analysis showed that HePC acts upon the membrane composition and the lipid metabolism of parasites. A new HPLC technique allowing an one-step phospholipid analysis was developped, showing a decrease of phosphatidylcholine polar head group amount and an augmentation of phosphatidylethanolamine, after treatment of parasites with HePC. That suggests an inhibition of phosphatidylethanolamine-N-methyltransferase by HePC whereas phospholipase D activity was no affected. HePC resistance affected fatty acid desaturases bringing about a fluidity diminution of resistant leishmania membranes, so HePC insertion became more difficult. This work was emphasized, using lipid monolayers, a strong affinity between HePC and sterols suggesting HePC with membrane lipids rafts