Le vieillissement de la population est un phénomène universel dont l'amélioration des conditions de vie est la principale cause. Cependant, dans 20% des cas, l'avancée en âge s'accompagne aussi d'une perte de l'autonomie qui nécessite une prise en charge institutionnelle lourde pour le patient et la société. Une des principales causes de cette transition fragilité/dépendance réside dans la diminution dramatique de la masse et de la fonction musculaire, aussi appelée sarcopénie. Dans ce contexte, il devient primordial de mieux caractériser cette pathologie afin de mettre au point de nouvelles stratégies thérapeutiques. Dans cette optique, nous nous sommes intéressés à l'apeline, un peptide endogène circulant, dont le rôle favorable sur le métabolisme énergétique du muscle squelettique a été mis en évidence au sein du laboratoire dans un contexte d'obésité. A partir de ces précédents résultats nous avons donc émis l'hypothèse d'un rôle bénéfique de l'apeline sur la physiologie du tissu musculaire au cours du vieillissement. Dans un premier temps, nous avons démontré que la contraction du muscle strié squelettique in vitro et in vivo chez la souris et l'homme, générait une production et une sécrétion musculaire d'apeline. Cette régulation par l'exercice physique est apparue altérée chez les souris âgées, et ceci s'accompagne d'une diminution des taux d'apeline plasmatiques chez la souris, comme chez l'individu âgé. De plus, nous avons pu démontrer, chez l'homme âgé pratiquant un exercice chronique, l'existence d'une corrélation entre les capacités d'augmentation de l'apelinémie et l'efficacité de l'exercice en termes de force physique. Parallèlement, nous avons pu mettre en évidence une augmentation significative de la masse et de la fonction musculaire de souris âgées suite à une supplémentation (pharmacologique ou génique) chronique en apeline. Ces effets s'expliquent en partie par l'activation du métabolisme énergétique des fibres musculaires, nécessitant l'activation de l'axe AMPK-PGC1a qui permet une potentialisation de la biogénèse mitochondriale. D'autre part, des expériences de régénération musculaire démontrent que l'apeline est également capable d'activer les cellules satellites, cellules souches résidentes du muscle squelettique. Au cœur de différentes approches (prédictive, préventive et thérapeutique), l'apeline s'inscrit dans un nouvel axe de recherche quant à la détection (biomarqueur) et la prise en charge (traitement pharmacologique) des faiblesses musculaires associées au vieillissement. / Population aging is universal phenomenon explained mostly by improvement of living condition. However, in 20% of cases, aging is associated with loss of autonomy needing high intensity care for both patients and society. Dramatic loss of skeletal muscle mass and function, called sarcopenia, is the main cause of transition from frailty to dependency. It becomes essential to precisely characterize this pathology in order to develop new therapeutic strategy. In this context, we focused on apelin, a circulating endogenous peptide, which has been described in our lab as energetic metabolism booster of obese mice skeletal muscle. From this previous work, we made the hypothesis that apelin could have a beneficial role on skeletal muscle physiology during aging. First, we put out, in vitro and in vivo, that mice and human muscle contraction lead to muscle apelin production and secretion. This regulation appeared blunt in aged mice, combined with decrease of plasma apelin in aged mice and elderly. Furthermore, in old patient, there is a positive correlation between rising plasma apelin ability and success of training on improvement of skeletal muscle function. Beside, pharmacologic or gene chronic apelin supplementation leads to significative gain of skeletal muscle mass and function in old mice. Explanation takes place in improvement of energetic metabolism of muscle fibers through mitochondrial biogenesis in an AMPK-PGC1a dependant pathway. In another hand, muscle regeneration experiments showed activation of satellite cells, skeletal muscle resident stem cells, by apelin supplementation. Apelin appeared to be in the crossroad of distinct approaches (predictive, preventive and therapeutic) in future research angle as biomarker and pharmacological treatment of age-induced skeletal muscle weakness.

Résumé : La régulation de la balance hydrosodée est l’une des principales fonctions du rein. L’équilibre hydro-sodique de l’organisme est contrôlé de façon complémentaire par le système rénine-angiotensine-aldostérone et la vasopressine, une hormone antidiurétique appelée arginine-vasopressine (AVP). L’action rénale de cette hormone dépend essentiellement de la présence des aquaporines. Au niveau des cellules principales du néphron distal, trois isoformes des aquaporines (AQP2, AQP3 et AQP4) sont impliquées dans la réabsorption de l'eau sous le contrôle de l'AVP. Ainsi, la vasopressine joue un rôle primordial dans la régulation fine et la détermination de la concentration finale des urines. En plus de son effet antidiurétique au niveau rénal, la vasopressine contrôle l’équilibre hydrique au niveau central via son récepteur V1 exprimé au niveau de l’anté-hypophyse. Des études récentes ont montré que l’apeline et son récepteur APJ sont fortement exprimés au niveau de ces mêmes neurones et suggèrent que le système apelinergique exerce un effet anti-vasopressinergique au niveau central. Par ce travail je m’intéresse à vérifier si l’apeline, en plus de son effet central, aurait une action opposée à celle exercée par la vasopressine au niveau rénal. J’ai tout d'abord montré que le récepteur APJ est bien exprimé dans les cellules mpkCCD[indice inférieur c14] (cellules issues du tubule collecteur, un modèle de choix pour étudier l'équilibre hydrique au niveau rénal). Par la suite, j’ai montré que l'apeline a un effet opposé à celui de l’AVP sur l'expression, à court et à long terme, de l’AQP2 en réduisant ses niveaux d'ARNm et de protéine dans ces cellules. Finalement, mes résultats indiquent que cette réduction est associée à une diminution importante de la densité de la forme phosphorylée de l’AQP2 (AQP2-S269) au niveau de la membrane apicale des cellules mpkCCD[indice inférieur c14]. L’ensemble de mes résultats suggèrent donc que l’apeline, par son action sur l’AQP2, entraine une baisse de la réabsorption de l’eau par les cellules du tube collecteur rénal. Ainsi, notre constatation donne une nouvelle compréhension de l'implication de l'apeline dans la régulation de l'homéostasie de l'eau. / Abstract : Apelin was recently discovered as the endogenous ligand of the APJ receptor, a receptor with 7 seven-transmembrane domains belonging to the family of GPCRs (G-protein-coupled receptors). Apelin and its receptor are strongly expressed in the vasopressinergic magnocellular neurons suggesting that the apelin/APJ system play a key role in regulating salt and water balance at central level. APJ was reported to be expressed in the glomerular arterioles and along the collecting duct of the nephron. Related to this finding, it was reported that apelin induces vasodilatation of glomerular arterioles by antagonizing angiotensin II. A recent study showed that the apelin counteracts vasopressin-induced water reabsorption via a direct action in rat collecting duct but the mechanisms of this peripheral effect are not clearly understood. In this study, we investigate the effects of apelin on the aquaporin-2 expression in mpkCCD[subscript c14] cells. Our results indicate that the apelin antagonize the AVP effect by reducing mRNA and protein expression of AQP2 in mpkCCD[subscript c14] cells. Furthermore, we found that this effect is associated with a large decrease of AQP2-pS269 density at apical membrane. Our finding corroborates that the apelin, in addition to its central effect, antagonizes the action of AVP on the renal collecting duct cells.

L’obésité, problème majeur de santé publique, est en augmentation constante. Elle est responsable d’une altération de la sécrétion des adipokines, telles que l’apeline. L’apeline est impliquée dans diverses fonctions de l’organisme et notamment dans la régulation du métabolisme énergétique. Au cours de la grossesse, ce système semble avoir un rôle crucial dans le développement foeto-placentaire. Le système apelinergique chez la femme enceinte obèse n’a encore jamais été étudié. L’objectif de cette thèse était de vérifier si le système apelinergique est modifié en cas d’obésité chez la femme enceinte, tout d’abord par une approche expérimentale sur un modèle de souris obèse et insulino-résistante, puis par une approche translationnelle vers l’humain (étude OB-APE). Matériel et méthode : Modèle murin : 40 souris femelles ont été réparties en 2 groupes : Témoin (T, n=20) et High Fat (HF, n=20). Après 3 mois de régime, les souris étaient mises en reproduction. Des prélèvements étaient réalisés à E6.5, E12.5 et E18.5. Lors du sacrifice à E18.5, la glycémie à jeun, l’insulinémie, l’apelinémie maternelle et foetale étaient dosées, les souriceaux et les placentas étaient pesés. La moitié de chaque placenta était mis dans du RNA later et l’autre moitié était mis dans de l’azote liquide. Les prélèvements étaient conservés à -80°C. Etude chez l’humain (étude OB-APE) : Etude prospective et comparative menée au sein de la maternité Jeanne de Flandre (Lille, France) entre mai 2016 et juillet 2017. Les patientes inclues étaient réparties en 3 groupes: N (normal, n= 30), O (obèses, n = 30) et ODG (obèse avec diabète gestationnel, n = 30). Trois prélèvements plasmatiques maternels d’apeline étaient réalisés : entre 35 et 40 SA), à l’accouchement et au 2ème jour du post-partum, ainsi qu’un prélèvement néonatal au cordon ombilical. Des fragments placentaires étaient prélevés à l’accouchement et du colostrum était récupéré à J2 en post-partum. Les dosages de l’apeline dans le plasma et dans le colostrum étaient réalisés par ELISA. L’expression placentaire de l’apeline et d’APJ était étudiée par RT-PCR quantitative. La sécrétion placentaire était étudiée dans un milieu nutritif standard (DMEM) ainsi qu’en présence d’insuline (50nM) ou d’angiotensine II (AT2, 1nM). Résultats:Modèle murin : Après 3 mois de régime, les souris HF étaient obèses et intolérantes aux hydrates de carbone. Il n’y avait pas de différence d’apelinémie à jeun entre les souris T et HF hors gestation. Les placentas des souriceaux HF avaient un poids supérieur à ceux des portées T (P=0.006). Il y avait au cours de la gestation une diminution de l’apelinémie dans les 2 groupes en fin de gestation, de façon plus importante dans le groupe HF que dans le groupe Témoin (P =0.01). Chez les souris obèses, il y avait une augmentation de l’insulinorésistance en fin de gestation par rapport au groupe T (P<0.05). L’expression placentaire de l’apeline et d’APJ était augmentée dans les placentas de souris obèses. Etude chez l’humain (étude OB-APE) : L’apelinémie maternelle était diminuée dans les groupes O et ODG en comparaison avec le groupe N aux 3 temps de l’étude. L’apelinémie néonatale était également diminuée dans ces mêmes groupes. Les concentrations en apeline dans le colostrum étaient à l’inverse plus élevées dans les groupes O et ODG que dans le groupe N (P = 0,007 et P = 0,05 respectivement). Ex-vivo, la sécrétion placentaire était diminuée dans les groupes O et ODG en comparaison avec le groupe N. L’ajout d’insuline dans le milieu entrainait une augmentation de la sécrétion d’apeline, alors que l’ajout d’AT2 aboutissait à une diminution de cette sécrétion. L’expression placentaire de l’ARNm d’APJ était plus importante dans les placentas de femmes obèses que chez patientes d’IMC normal (N) [...] / Obesity is a major public health problem and is constantly increasing. Obesity alters the adipokines’ secretion, such as apeline. Apeline is involved in various functions, such as energy metabolism regulating. During pregnancy, the apelinergic system seems to be crucial for fetal development. The apelinergic system in obese pregnant women has never been studied before. The aim of this thesis was to verify whether the apelinergic system is modified in case of obesity in pregnant women, first by an experimental approach on an obese and insulin-resistant mouse model and then by a translational approach to the human (OB-APE study). Material and methods : Murine model: 40 female mice were divided into 2 groups: Control (C, n = 20) and High Fat (HF, n = 20). After 10 weeks of diet, mice were mated. Samples were taken at E6.5, E12.5 and E18.5. Mice were sacrificed by decapitation at E18.5 and blood samples were collected. Fetuses and placentas were collected after cesarean section and weighed. Fasting blood glucose, insulinaemia, maternal and fetal apelinemia were measured. At E18.5, blood samples of fetuses were collected and placentas were frozen and stored at -80°C. Human model (OB-APE study) : Prospective and comparative study conducted in Jeanne de Flandre maternity (Lille, France) between May 2016 and July 2017. Patients were divided into 3 groups: group N (normal, n=30), group O (obese, n=30) and group ODG (obese with diabetes mellitus, n=30). The maternal plasma samples were obtained at 3 different times: at the end of pregnancy (35-40 weeks of gestation), at delivery and at day 2 in postpartum, as well as a neonatal umbilical cord sampling. Placental fragments were collected at delivery and colostrum was recovered on day 2 in postpartum. The measures of apelin concentrations in plasma and colostrum were performed by ELISA. The placental expression of apelin and APJ was studied by quantitative RT-PCR. Placental secretion was studied in a standard nutrient medium (DMEM) as well as in presence of insulin (50nM) or angiotensin II (AT2, 1nM). Results: Murine model: After 3 months of diet, HF mice were obese and intolerant to carbohydrates. There was no significant difference in fasted apelinemia between non-pregnant T and HF mice. The placentas of HF mice were heavier than controls (P=0.006). There was an increase in apelinemia at E12.5 in the 2 groups (P<0.05), higher in the group HF (4.89 ± 1.18 ng/mL, vs 2.44 ± 0.42 ng/mL, P<0.001). In obese mice, there was an increase in insulin-resistance at the end of pregnancy compared to the group T (P<0.05). The placental expression of apelin and APJ was increased in obese mice. Human model (OB-APE study) : Maternal apelinemia was decreased in the O and ODG groups in comparison with the N group at the 3 times of the study. Neonatal apelinemia was also decreased in these groups. The apelin concentrations in colostrum were higher in the groups O and ODG than in the group N (P=0.007 and P=0.05 respectively). Ex-vivo, placental secretion of apelin was decreased in the groups O and ODG compared to the group N. The addition of insulin in the medium led to an increase in apelin secretion, whereas the addition of AT2 led to a diminution of this secretion. Placental expression of APJ mRNA was greater in placentas of obese women than in normal (N) patients [...]

Au début de ce doctorat, plusieurs études avaient identifié l'intestin grêle, siège de l'absorption du glucose, en tant que premier organe impliqué dans le contrôle de l'homéostasie glucidique lors d'un repas. En particulier, il a été démontré que la détection entérique de glucose permettait d'impacter son utilisation par le muscle et le foie, via un relai central impliquant une libération hypothalamique de monoxyde d'azote (NO). De plus, notre groupe a également démontré qu'une altération de la détection entérique du glucose, associée à une réponse neuronale hypothalamique anormale, participait à la mise en place d'un Diabète de Type 2 (DT2). En plus de ces problèmes de détection de nutriments, les patients obèses et diabétiques souffrent de troubles de la motilité intestinale (en particulier d'une hypercontractilité intestinale), liés à une atteinte du Système Nerveux Entérique (SNE). En effet, ce dernier est constitué d'environ 600 millions de neurones interconnectés chez l'Homme, contrôlant les contractions des muscles lisses intestinaux. D'un point de vue régulation, le SNE communique en permanence avec le Système Nerveux Central (SNC) via des voies nerveuses afférentes et efférentes. L'équipe s'intéresse au rôle de l'apeline en tant que nouvelle cible thérapeutique potentielle pour traiter le DT2. En particulier, notre équipe a récemment montré que l'apeline était libérée par les entérocytes dans la partie proximale de l'intestin, et qu'à ce niveau elle contrôlait l'absorption intestinale du glucose. Cependant, le fait que l'apeline puisse également cibler les neurones du SNE, et donc moduler la contractilité intestinale, n'était pas encore démontré. Lors de ce travail de thèse, nous avons ainsi pu montrer qu'en fonction de sa concentration, l'apeline activait des populations neuronales entériques différentes provoquant une stimulation ou, au contraire, une inhibition des contractions duodénales. La stimulation de cette contractilité duodénale par de faibles concentrations d'apeline entraîne une augmentation de l'absorption intestinale de glucose, mais également une diminution de la libération de NO hypothalamique, aboutissant à une moindre utilisation de ce dernier par le muscle squelettique. A l'inverse, de fortes concentrations d'apeline sont associées à une diminution de cette activité duodénale, entraînant un retour de l'ensemble de ces paramètres à des niveaux contrôles. Dans un second temps, nous avons voulu tester si cette motilité duodénale pouvait être considérée comme une cible thérapeutique pour traiter le DT2. Pour cela, nous avons effectué un traitement oral quotidien, pendant une semaine, avec la concentration d'apeline capable de diminuer l'activité duodénale, chez des souris obèses-diabétiques. Cette stimulation chronique par l'apeline permet de restaurer la contractilité duodénale de ces souris diabétiques au même niveau que celle de souris saines. De plus, cet effet est associé à une amélioration de leur tolérance au glucose ainsi que leur index de résistance à l'insuline. Ainsi, ce doctorat a permis de décrire un nouveau mode de communication entre l'intestin et le cerveau dans le contrôle de l'homéostasie glucidique. En effet, moduler les contractions duodénales en modifiant l'activité du SNE permettrait non seulement d'impacter l'absorption intestinale de glucose, mais également d'activer un axe duodénum-hypothalamus aboutissant au contrôle de l'utilisation périphérique de glucose. Dès lors, ce couplage " SNE-contraction duodénale " représenterait une cible thérapeutique prometteuse dans le traitement de maladies métaboliques telles que le DT2. / Prior to this PhD, several studies had determined that the small intestine, the site of glucose absorption, is the first organ involved in the control of glucose homeostasis during food intake. In particular, enteric glucose detection has been demonstrated to impact its utilization by muscles and liver, via a central relay involving hypothalamic nitric oxide (NO) release. Moreover, our group has also demonstrated that an alteration of enteric glucose detection, associated with an abnormal hypothalamic neuronal response, participates in type 2 diabetes (T2D) development. In addition to these defaults of nutrients detection, obese and diabetic patients suffer from intestinal motility disorders (in particular intestinal hypercontractility), linked to an alteration of the Enteric Nervous System (ENS). The ENS is composed of 600 million interconnected neurons in humans, known to control intestinal smooth muscles. The ENS permanently communicates with the Central Nervous System (CNS) via afferent and efferent nervous messages. Our team studies the role of apelin as a new potential therapeutic target to treat T2D. In this context, our group has recently demonstrated that apelin is released by the enterocytes in the proximal part of the intestine. At this site, apelin controls intestinal absorption of glucose. However, it hadn't been addressed yet whether apelin is also able to target enteric neurons, and consequently modulate intestinal contractility. During this PhD, we have highlighted that, depending of its concentration, apelin activates different enteric neuronal populations, leading to stimulation or, on the contrary, inhibition of duodenal contractions. Stimulation of this duodenal contractility by low concentrations of apelin causes an increase in intestinal glucose absorption, but also a decrease in hypothalamic NO release, leading to a reduced utilization of glucose by skeletal muscle. Conversely, high concentrations of apelin are associated with a decrease in the duodenal activity, leading to the restoration of all these parameters at basal levels. Then, we wanted to test whether duodenal motility could be considered as a therapeutic target to treat T2D. We performed a daily oral treatment, during one week, with the concentration of apelin able to decrease duodenal activity in obese and diabetic mice. We have shown that this chronic apelin treatment restores duodenal contractility in diabetic mice, at a similar level to that observed in normal mice. Moreover, this effect is associated with an improved glucose tolerance and insulin resistance index. Thus, this PhD describes a new mode of communication between the intestine and the brain, in the control of glucose homeostasis. Indeed, the modulation of duodenal contraction by targeting ENS activity could not only impact intestinal glucose absorption, but also activate a duodenum-hypothalamus axis, leading to the control of peripheral glucose utilization. Consequently, the "ENS-duodenal contraction" coupling could represent a promising therapeutic target to treat metabolic diseases such as T2D.

Durant ces dernières années, de nombreuses études épidémiologiques ont mis en évidence que les pathologies métaboliques (obésité, diabète) et cardiovasculaires pourraient, en partie, se déterminer dès la grossesse, via des perturbations de l’environnement intra-utérin. La notion de « programmation fœtale » implique qu’une altération durant la vie fœtale perturberait le développement du fœtus et le vulnérabiliserait au développement ultérieur de pathologies. Ainsi, un enfant qui naît avec un très faible poids de naissance (inférieur à 2,4 kg) ou à l’inverse avec un poids de naissance très élevé (supérieur à 4,0 kg) est statistiquement plus vulnérable au développement de ces maladies. Pour étudier ce phénomène et tenter d’en comprendre les mécanismes, nous avons utilisé des modèles expérimentaux (rat, souris) et évalué l’action et l’expression de deux substances vasodilatatrices : le Fasudil (un inhibiteur des Rho kinases) et l’hormone apeline. Les rates gestantes traitées par le L-NAME, un inhibiteur de la NO synthase (50 mg/jour) présentaient une hypertension artérielle et leurs nouveau-nés un retard de croissance intra-utérin (RCIU) de l’ordre de 20%. L’administration aux mères de Fasudil (10 mg/jour) permettait de restaurer une pression artérielle normale en fin de gestation et améliorait considérablement la croissance fœtale des animaux exposés au L-NAME. Cependant, alors que les animaux nés avec un RCIU (nouveau-nés L-NAME) ne présentaient que peu de perturbations métaboliques à l’âge adulte, les animaux exposés au Fasudil seul étaient rapidement en surpoids, présentaient une hyperglycémie à jeun et développaient des troubles du comportement alimentaire de type hyperphagique. D’autre part, par une étude menée chez des souris obèses et intolérantes au glucose après exposition à un régime hyperlipidique, nous avons démontré que l’expression génique de l’apeline est altérée dans plusieurs organes (foie, rein, tissu adipeux) bien que l’apelinémie des souris obèses reste inchangée. Des études en voie de finalisation sont menées afin de déterminer si le système apelinergique est modulé chez des souris gestantes obèses à la fois chez les compartiments maternels et fœtaux mais aussi dans le placenta. En conclusion, nous avons démontré que l’inhibition de la voie des Rho kinases en fin de gestation programme chez la descendance un surpoids, une hyperglycémie et à une altération de la prise alimentaire. Ayant démontré que le système apelinergique est altéré chez des souris femelles obèses et intolérantes au glucose, il nous reste à déterminer si ce système est aussi perturbé en condition de grossesse associée à l’obésité maternelle. / During the last decade, many epidemiological studies have shown that adult chronic metabolic (obesity, diabetes) and cardiovascular diseases may be determined, at least in part, during pregnancy through alterations of intrauterine environment. The “fetal programming” hypothesis implies that disturbances of the fetal development (intra uterine growth restriction – IUGR or macrosomia) increase the vulnerability to develop these pathologies in adulthood. To gain more insight into the mechanisms implicated in fetal programming, we used two experimental models of rodents (rat, mouse) and evaluated first the effect of an inhibition of the Rho-kinase pathway in utero on fetal growth and postnatal development in rats. In another study performed in mice, we aimed to assess the expression of apelin and its receptor APJ in obese and glucose intolerant mice fed with a high fat diet. Using data of this preliminary study, we speculated that this signaling system may be targeted during the pregnancy of obese mothers and could be implicated into the physiopathological consequences that may affect the fetoplacental unit. We demonstrated that pregnant rats treated by L-NAME, a NO synthase inhibitor (50 mg/day) were hypertensive and that their newborns presented a dramatic IUGR. Maternal treatment with the vasodilator Fasudil (10 mg/day) restored a normal maternal blood pressure and remarkably alleviated the fetal growth of L-NAME newborns. In adults, L-NAME male rats developed mild metabolic pathologies whereas rats exposed in utero to Fasudil presented an overweight, with hyperphagia and glucose intolerance. In obese and glucose intolerant mice fed with a high fat diet, we showed that apelin gene expression was altered in several organs (liver, kidney and adipose tissue) without any variation of apelin plasma concentration. Further studies are currently performed in our laboratory to unravel the expression of the apelin/APJ pathway in pregnant obese mice and their offsprings.

L’état fébrile et le vieillissement normal sont deux processus physiologiques conduisant à un déséquilibre hydrominéral de l'organisme. Ce déséquilibre se traduit par une déshydratation sévère qui peut être aggravée par des conditions climatiques comme nous l'avons vu durant l'été 2003. Dans les deux cas, fièvre et vieillissement, l'organisme répond par une stimulation du système hypothalamo-neurohypophysaire conduisant à l’augmentation de la libération de vasopressine ou hormone antidiurétique, qui pourrait prévenir une déshydratation possiblement critique. Cependant, les modalités d’activation des neurones vasopressinergiques (AVP) dans ces conditions restent inconnues.Le but des recherches réalisées dans cette thèse, a été de déterminer les mécanismes cellulaires et moléculaires responsables de l’activation des neurones vasopressinergiques (AVP) lors d’une réponse inflammatoire et au cours du vieillissement.Nous avons pu démontrer dans la première partie de ce travail que lors d’un épisode inflammatoire (mimé par une injection de lypopolysaccharide LPS) l’activité des neurones AVP est rapidement augmentée et cette activation est soutenue pendant plus de six heures. De plus, cette activation n’est pas due à un effet potentiel secondaire du LPS sur l'osmolarité plasmatique ou la pression artérielle. L’activation précoce des neurones AVP par le LPS semble être soutenue par l’IL-6 (qui mime les effets du LPS), puisque l’activation par le LPS est bloquée par une injection préalable d’anticorps anti-IL-6.Dans la seconde partie de ce travail, nous avons pu montrer le traitement chronique d’IGF-I chez le rat âgé permet de restaurer une fonction urinaire comparable à celle observée chez l’adulte, en agissant vraisemblablement directement sur les neurones AVP puisque le taux plasmatique d’AVP chez les rats âgés traités par l’IGF-I revient à des valeurs normales, i.e., équivalente à celle de rats adultes. Cette hypothèse est confortée par le fait que (i) les neurones AVP expriment le récepteur de l’IGF-I et qu’il n’y a pas de différence dans l’expression de ces récepteurs entre rats âgés et adultes, et (ii) les neurones AVP sont inhibés par l’IGF-I.Enfin, dans la dernière partie de ce travail, nous avons pu montrer que lors du vieillissement, les neurones AVP sont activés, ce qui se traduit par un taux plasmatique d’AVP élevé et un taux d’apeline très faible. De même, les astrocytes sont activés et ne présentent plus de plasticité morphofonctionelle. La microglie, en état d’alerte, ne semble pas jouer un rôle prépondérant dans cette suractivation neuronale et astrocytaire. De plus, cette suractivation neuronale est palliée par un traitement central par un anticorps anti-IL-6 ou un inhibiteur non sélectif des canaux TRPV. Cependant, un traitement central par un anticorps anti-IL-6 n’affecte pas l’expression des TRPV2 dans le noyau supra-optique (NSO). En conclusion générale, il apparait que :1/ L’IL-1 n’est pas le chef d’orchestre de tous les processus inflammatoires. En effet, dans le NSO, l’activation des neurones AVP est soutenue par l’IL-62/ La balance pro- / anti-inflammatoire est un élément importante du dysfonctionnement neuronal. Cependant, le facteur critique du dysfonctionnement des neurones AVP n’est pas la production excessive de facteurs inflammatoires mais l’insuffisante production compensatoire de facteurs anti-inflammatoires.3/ lors du vieillissement, la neuroinflammation responsable du dysfonctionnement des neurones AVP peut être qualifiée de type « chronique à bas bruit », processus dans lequel (i) la microglie, en alerte, voit sa réactivité décuplée lors d'une sollicitation inflammatoire supplémentaire; (ii) le cross-talk astrocytes-neurones est figé dans une configuration d'hyperactivité, semblable à celle observée à l'âge adulte en condition de stimulation physiologique soutenue (comme lors d'une déshydratation), mais qui empêche toute réponse appropriée du réseau à toute demande physiologique supplémentaire, quelle soit transitoire (comme la réponse à une injection aigüe de LPS ou de NaCl 9%) ou soutenue (déshydratation de 48h).Cependant, les données de la littérature montrent le rôle majeur de la microglie dans d'autres types de neuroinflammation dites à « haut bruit », et dont les effets délétères - qui vont du dysfonctionnement neuronal à la neuro-dégénérescence – trouvent leur origine dans la surexpression de molécules microgliales telles l'IL-1 ou le TNF. Pour tenter de comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans un tel dysfonctionnement et pour caractériser la nature du dysfonctionnement neuronal, nous avons mis au point un modèle pharmacologique de neuroinflammation à haut bruit, en injectant directement dans les NSO de l'IL-1. Nos données préliminaires montrent que le dysfonctionnement neuronal ainsi que les mécanismes cellulaires et moléculaires à l’origine de ce dysfonctionnement diffèrent de ceux observés lors du vieillissement : la microglie est activée et surexprime de nombreuses molécules inflammatoires, probablement à l’origine du dysfonctionnement neuronal (absence de pattern phasique, même lors d’une stimulation osmotique), puisque les astrocytes ne semblent pas être affectés. L’absence de pattern phasique à l’origine du faible taux d’AVP plasmatique traduit une perturbation des propriétés électrophysiologiques intrinsèques sous-tendant ce pattern phasique (récepteurs ; canaux ioniques) et/ou des afférences excitatrices (Glu ; ACh ; Na) ou inhibitrices (GABA) modulant cette activité phasique. / The fever and normal aging are two physiological processes leading to water and mineral imbalance in the body. This imbalance results in severe dehydration which can be aggravated by climatic conditions as we saw during the summer of 2003. In both cases, fever and age, the body responds by stimulating the hypothalamic-neurohypophysial system leading to increased release of vasopressin or antidiuretic hormone, which could possibly prevent dehydration criticism. However, the modalities of activation of vasopressinergic neurons (AVP) in these conditions remain unknown. The aim of the research done in this thesis was to determine the cellular and molecular mechanisms responsible for the activation of vasopressinergic neurons (AVP) during an inflammatory response and during aging. We showed ,in the first part of this work, that during an inflammatory episode (mimicked by an injection of lypopolysaccharide LPS) the activity of AVP neurons is rapidly increased and this activation is sustained for more than six hours. Moreover, this activation is not due to a potential secondary effect of LPS on plasma osmolarity and blood pressure. The early activation of AVP neurons by LPS seems to be supported by IL-6 (which mimics the effects of LPS), since activation by LPS is blocked by prior injection of anti-IL-6. In the second part of this work, we showed chronic treatment of IGF-I in old rats can restore bladder function similar to that observed in adults, presumably by acting directly on neurons AVP as the rate plasma AVP in aged rats treated with IGF-I returned to normal values, ie, equivalent to that of adult rats. This hypothesis is supported by the fact that (i) AVP neurons express the receptor for IGF-I and there is no difference in the expression of these receptors between adult and aged rats, and (ii) AVP neurons are inhibited by IGF-I. Finally, in the latter part of this work, we showed that during aging, the AVP neurons are activated, which results in increased serum AVP level and a very low rate of apelin. Similarly, astrocytes are activated and show more morphofunctional plasticity. Microglia does not seem to play a role in neuronal and astrocytic overactivation. Moreover, this neuronal overactivation is overcome by a central processing by an anti-IL-6 or a nonselective TRPV channels. However, an icv treatment by an anti-IL-6 does not affect the expression of TRPV2 in the supraoptic nucleus (SON). In general conclusion, it appears that: 1 / IL-1  is not the conductor of all inflammatory processes. Indeed, in the NSO, the activation of AVP neurons is sustained by IL-6 2 / the balance of pro-/ anti-inflammatory is significant in neuronal dysfunction. However, the critical factor in the dysfunction of AVP neurons is not the excessive production of inflammatory factors, but the insufficient production of compensatory anti-inflammatory factors. 3 / during aging, neuroinflammation responsible for the dysfunction of AVP neurons can be classified as type "chronic and low-grade" process in which (i) microglia, in alert, saw its reactivity increased tenfold during inflammatory additional solicitation; (ii) cross-talk astrocyte-neuron is stuck in a pattern of hyperactivity, similar to that observed in adulthood under conditions of sustained physiological arousal (such as in dehydration), but that would prevent the proper response network to any additional physiological demand, which is transient (as the response to acute injection of LPS or NaCl 9%) or sustained (48 h dehydration). However, literature data show the important role of microglia in other types of neuroinflammation called "high grade", and whose deleterious effects - ranging from neuronal dysfunction to neurodegeneration - are rooted in Microglial overexpression of molecules such as IL-1 or TNF  . In an attempt to understand the cellular and molecular mechanisms involved in such dysfunction and to characterize the nature of neuronal dysfunction, we have developed a pharmacological model of neuroinflammation high grade by injecting IL-1  directly into the SON. Our preliminary data show that neuronal dysfunction and the cellular and molecular mechanisms behind this dysfunction differ from those observed during aging: activated microglia overexpressing many inflammatory molecules, probably at the origin of neuronal dysfunction ( absence of phasic pattern, even during osmotic stimulation), since astrocytes do not appear to be affected. The absence of phasic pattern causing the low plasma AVP reflects a disturbance of intrinsic electrophysiological properties underlying the phasic pattern (receptors, ion channels) and / or afferent excitatory (Glu, ACh, Na) or inhibitory (GABA) modulating the phasic activity.

Les proprotéines convertases (PCs) sont des enzymes impliquées de nombreux processus pathologiques. Nous avons étudié deux substrats des PCs: l'apeline et la glycoprotéine B (gB) du virus d'Epstein Barr (EBV), et le rôle de cette maturation protéolytique dans la médiation de leurs fonctions. L'apeline est surexprimée dans plusieurs cancers dont le cancer colorectal (CCR), et nous avons montré que la furine, un membre des PCs, clive l’apeline. Pour déterminer le rôle de ce clivage dans le CCR métastatique, nous avons généré un mutant non clivable (apeline-DM). In vitro, ce mutant inhibe la croissance de cellules cancéreuses du côlonet ne les protège pas de l'apoptose, contrairement à l'apeline sauvage. In vivo, l'apeline-DM diminue drastiquement la croissance tumorale et la formation de métastases hépatiques chez la souris. Les mêmes résultats sont obtenus dans des modèles de souris déficientes pour l’apeline, démontrant l'intérêt d'utiliser l'apeline-DM ou des dérivés comme potentiels agents anticancéreux dans le traitement des CCR métastatiques. La gB du virus EBV, virus impliqué dans certains cancers lymphoïdes et épithéliaux chez l'homme, permet l'entrée du virus dans la cellule lors de l'infection. Nous avons montré que les PCs, et notamment la furine, clivent la gB. In vitro, l'induction de la protéine virale LMP1 augmente l'expression de la furine, qui se traduit par une augmentation de l'infection par EBV. Ces résultats suggèrent l'existence d'une boucle de régulation entre la furine et LMP1 permettant d'améliorer la propagation cellulaire du virus. L'utilisation d'inhibiteurs de l'activité des PCs permettrait donc de bloquer l'infection par EBV. / Proprotein convertases (PCs) are enzymes involved in many pathological processes. We have identified two novel substrates of the PCs: apelin and glycoprotein B (gB) of Epstein Barr Virus (EBV), and studied the role of PC-mediated proteolytic maturation in their functions. Apelin is overexpressed in some cancers including colorectal cancer (CRC), and we demonstrated that furin, one of the PCs member, cleaves apelin in two peptides. To determine the role of apelin cleavage by furin in the metastatic CRC, we generated a non-cleavable mutant (apelin-DM). This mutant inhibited the growth of colon cancer cells in vitro and could not protect against apoptosis, unlike the wild-type apelin. In vivo, apelin-DM drastically reduces tumor growth and the formation of hepatic metastases in mice. These results were confirmed in apelin deficient mouse models thus demonstrating the potential interest of using apelin-DM, or its derivatives, as anticancer agents in the treatment of metastatic CRC. The gB of EBV, a virus involved in some lymphoid and epithelial cancers in humans, is involved in the entry of the virus into the cell during infection. We have shown that PCs, especially furin, cleave gB. In vitro,induction of the LMP1 viral protein increases furin expression, which results in an increase in EBV infection. These results suggest the existence of a regulatory loop between furin and LMP1 to improve the cellular propagation of the virus. The use of inhibitors of PCs activity would thus block EBV infection, a virus against which there is no treatment nowadays.

Durant ces dernières années, de nombreuses études épidémiologiques ont mis en évidence que les pathologies métaboliques (obésité, diabète) et cardiovasculaires pourraient, en partie, se déterminer dès la grossesse, via des perturbations de l'environnement intra-utérin. La notion de " programmation fœtale " implique qu'une altération durant la vie fœtale perturberait le développement du fœtus et le vulnérabiliserait au développement ultérieur de pathologies. Ainsi, un enfant qui naît avec un très faible poids de naissance (inférieur à 2,4 kg) ou à l'inverse avec un poids de naissance très élevé (supérieur à 4,0 kg) est statistiquement plus vulnérable au développement de ces maladies. Pour étudier ce phénomène et tenter d'en comprendre les mécanismes, nous avons utilisé des modèles expérimentaux (rat, souris) et évalué l'action et l'expression de deux substances vasodilatatrices : le Fasudil (un inhibiteur des Rho kinases) et l'hormone apeline. Les rates gestantes traitées par le L-NAME, un inhibiteur de la NO synthase (50 mg/jour) présentaient une hypertension artérielle et leurs nouveau-nés un retard de croissance intra-utérin (RCIU) de l'ordre de 20%. L'administration aux mères de Fasudil (10 mg/jour) permettait de restaurer une pression artérielle normale en fin de gestation et améliorait considérablement la croissance fœtale des animaux exposés au L-NAME. Cependant, alors que les animaux nés avec un RCIU (nouveau-nés L-NAME) ne présentaient que peu de perturbations métaboliques à l'âge adulte, les animaux exposés au Fasudil seul étaient rapidement en surpoids, présentaient une hyperglycémie à jeun et développaient des troubles du comportement alimentaire de type hyperphagique. D'autre part, par une étude menée chez des souris obèses et intolérantes au glucose après exposition à un régime hyperlipidique, nous avons démontré que l'expression génique de l'apeline est altérée dans plusieurs organes (foie, rein, tissu adipeux) bien que l'apelinémie des souris obèses reste inchangée. Des études en voie de finalisation sont menées afin de déterminer si le système apelinergique est modulé chez des souris gestantes obèses à la fois chez les compartiments maternels et fœtaux mais aussi dans le placenta. En conclusion, nous avons démontré que l'inhibition de la voie des Rho kinases en fin de gestation programme chez la descendance un surpoids, une hyperglycémie et à une altération de la prise alimentaire. Ayant démontré que le système apelinergique est altéré chez des souris femelles obèses et intolérantes au glucose, il nous reste à déterminer si ce système est aussi perturbé en condition de grossesse associée à l'obésité maternelle.