Introdução: O sucesso da cateterização da via biliar é de importância para o diagnóstico e terapêutica nas afecções biliopancreáticas nos procedimentos de colangiopancreatografia retrógrada endoscópica (CPRE) e está associado a complicações graves e mortalidade. O objetivo do estudo foi comparar o sucesso, perfil laboratorial e as complicações da técnica de fistulotomia papilar direta com o acesso cateter e fio-guia. Métodos: No período de julho de 2010 a maio de 2017 foram selecionados e randomizados para CPRE em dois grupos: cateterização com cateter e fioguia (Grupo I) e a fistulotomia papilar (Grupo II). As curvas de amilase, lipase e proteína C reativa (T0, 12 e 24 horas) e as complicações (pancreatite, sangramento e perfuração) foram avaliadas após CPRE. Resultados: Foram incluídos 102 pacientes (66 do sexo feminino e 36 do masculino, com idade média de 59,11±18,7 anos) e divididos em 51 pacientes para Grupo I e 51 no Grupo II. Os sucessos das cateterizações dos Grupos I e II foram de 76,47% e 100%, respectivamente (p=0,0002). Doze pacientes (23,53%) do Grupo I foram considerados pacientes de cateterização difícil e submetidos à fistulotomia papilar com sucesso no acesso biliar. Foram observadas 13,7% (2 perfurações e 5 pancreatites leves) e 2 % (1 paciente com perfuração e pancreatite) complicações nos Grupos I e II, respectivamente (p=0,062). Conclusão: A fistulotomia papilar demonstrou maior eficácia na cateterização da via biliar e com menor índice de amilasemia e lipasemia em comparação a cateterização com papilótomo e fio guia. As complicações foram semelhantes entre as duas técnicas / Background: The success of biliary tract cannulation is important for the diagnosis and treatment of biliopancreatic diseases in endoscopic retrograde cholangiopancreatography (ERCP) procedures. ERCP is associated with severe complications and mortality. The aim of the study was to compare the success, laboratory profile and complications of the direct papillary fistulotomy technique with standard catheter and guidewire access. Methods: In the period from July 2010 to May 2017, two groups were selected and randomized for ERCP: cannulation with catheter and guidewire (Group I) and papillary fistulotomy (Group II). The curves of amylase, lipase and C-reactive protein (T0, 12 and 24 hours) and complications (pancreatitis, bleeding and perforation) were evaluated after ERCP. Results: A total of 102 patients (66 females and 36 males, mean age 59.11 ± 18.7 years) were divided into 51 patients for Group I and 51 for Group II. The success of cannulation was 76.47% and 100%, in Groups I and II, respectively (p = 0.0002). Twelve patients (23.53%) of Group I were considered to have difficult cannulation and were submitted to fistulotomy with successful biliary access. There were 13.73% (2 perforations and 5 mild pancreatitis) and 2% (1 patient with perforation and pancreatitis) complications in Groups I and II, respectively (p=0,062). Conclusion: Papillary fistulotomy demonstrated greater efficacy in the bile duct cannulation and presented lower serum amylase and lipase compared with standard catheter and guidewire cannulation. Complications were similar in the two techniques

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den molekularen Prozessen der Lipidanreicherung in der Gallenflüssigkeit. Leberzellen (Hepatozyten) sind polare Zellen, die für die Sekretion der Gallenflüssigkeit verantwortlich sind. Die Anbindung an den Blutkreislauf besteht über die basolaterale Membran. Durch die gegenüberliegende, sogenannte apikale Membran werden zwischen benachbarten Leberzellen tubuläre Stukturen (bile canaliculi, BC) gebildet, in die die Gallenflüssigkeit abgesondert wird. Daher wird diese Membran auch als Canalicularmembran (CM) bezeichnet. Die Gallenflüssigkeit besitzt hinsichtlich ihrer Lipidzusammensetzung eine bemerkenswerte Spezifität. Obwohl der Anteil von Phosphatidylcholin (PC) an den Phospholipiden der CM nur 35% beträgt, macht es 95% der Phospholipide der Gallenflüssigkeit aus. Mögliche Mechanismen, die zur Spezifität der Lipidsekretion in die Gallenflüssigkeit führen, werden untersucht und diskutiert. Phospholipide werden aus der äußeren Lamelle der CM durch Gallensalze herausgelöst. Die Wechselwirkung von Gallensalzen mit Phospholipiden ist kopfgruppenunspezifisch. Eine Solubilisierung von Phosphatidylserin (PS) und Phosphatidylethanolamin (PE) durch Gallensalze könnte durch die Wirkung einer Aminophospholipidtranslokase (APLT) verhindert werden, die diese Lipide aktiv auf die zytoplasmatische Seite der Membran pumpt. Zur Überprüfung dieser Hypothese wurden Versuche durchgeführt, um die Aktivität einer APLT in der CM nachzuweisen. Dabei wurde die Hepatomazelllinie HepG2 eingesetzt, die in der Lage ist, Canalicularvakuolen (BC) zu bilden. Zunächst wurde die Einwärtsbewegung einer Reihe fluoreszierender Lipidanaloga mit unterschiedlicher Affinität zur APLT charakterisiert. Dies geschah an der basolateralen Membran von HepG2 Zellen, wo eine APLT-Aktivität bereits bekannt ist. Die Aufnahme geeigneter APLT-Substrate konnte durch den APLT-Inhibitor Suramin reduziert werden. Ebenso wurde die Affinität eines Paares von PS-Analoga bestätigt, von denen Diether PS ein "schlechtes" und Diacyl PS ein "gutes" APLT-Substrat darstellt. Im zweiten Schritt wurde die Anreicherung der gleichen Analoga in BC von HepG2 Zellen untersucht. Es ergab sich eine auffallende Korrelation zwischen einer APLT vermittelten Aufnahme von Phospholipidanaloga an der basolateralen Membran und dem Fehlen dieser Analoga im Lumen der BC. Wenn Zellen mit Phospholipiden markiert wurden, die keine oder nur "schlechte" APLT-Substrate darstellen, erschienen die BC stark fluoreszierend. Diese Beobachtungen zeigen, dass eine APLT-Aktivität in der CM von Hepatozyten vorhanden ist, welche das Fehlen der Aminophospholipide in der Gallenflüssigkeit erklärt. Ein zweiter Schwerpunkt dieser Arbeit war die Untersuchung der Rolle von MDR-Proteinen (wie MDR3) bei der Lipidsekretion in die Gallenflüssigkeit. Aufgrund bisheriger Arbeiten wird vermutet, dass MDR3 daran als spezifischer Membrantransporter für PC beteiligt ist. In der vorliegenden Arbeit konnte jedoch gezeigt werden, dass verschiedene MDR-Inhibitoren die Anreicherung fluoreszierender Phospholipidanaloga in den BC von HepG2 Zellen nur wenig reduzieren. Diese Beobachtung kann unter der Annahme erklärt werden, dass MDR3 eher für die Exposition von PC an der lumenalen Seite der CM verantwortlich ist, als für den Tranport von PC über die Membran. Solche "Liftase"-Aktivität von MDR3 könnte endogenes PC der Detergenzwirkung von Gallensalzen zugänglich machen, ein Prozess, der für die hydrophileren fluoreszierenden PC-Analoga nicht nötig ist. Im dritten Teil wird die Rolle von Sphingolipiden und die Bildung von "Rafts" in der CM behandelt. Solche Membrandomänen sollten die Solubilisierung von Spingolipiden in die Gallenflüssigkeit verhindern. Eine Anreicherung fluoreszierender Sphingolipidanaloga in den BC wurde jedoch nachgewiesen, was darauf hindeutet, dass die verwendeten Analoga das Verhalten endogener Sphingolipide in der CM nicht korrekt wiederspiegeln. Im abschließenden Teil dieser Arbeit wurden die Grundlagen für eine Methode zur Aufklärung der physikochemischen Prozesse der Lipidsekretion an der Canalicularmembran gelegt. Die starke Umgebungsabhängigkeit der Fluoreszenzlebensdauer für verschiedene fluoreszierende Lipidanaloga wurde in einer Reihe von Modellumgebungen analysiert und deren Nutzbarkeit für die Vorhersage der Lipidorganisation geprüft. Insbesondere wurde die Wechselwirkung verschiedener Gallensalze mit Lipidanaloga und der Fluoreszenzresonanzenergietransfer zwischen verschiedenen Lipidanaloga charakterisiert. Diese Daten sind Ausgangsbasis für die mikroskopische Charakterisierung der Organisation von Lipidanaloga in den BC in vivo. / This thesis addresses the molecular processes which are important in the formation of bile fluid. The polar liver cells (hepatocytes) secrete the bile fluid at their apical (canalicular) membrane into tubular bile canaliculi (BC) which are formed between adjacent cells. The basolateral membrane of hepatocytes faces the blood vessel. Bile fluid possesses a remarkable specificity regarding its lipid composition. Even though phosphatidylcholine (PC) contributes to only 35% of the phospholipids in the canalicular membrane, it constitutes 95% of biliary phospholipids. In this thesis possible mechanism that might lead to the specificity in biliary lipid secretion are analysed and discussed. Phospholipids are secreted from the outer leaflet of the canalicular membrane into bile by the effect of bile salts. The interaction of bile salts with phospholipids was shown to be independent of the phospholipid headgroup. Solubilisation of phosphatidylserine (PS) and phosphatidylethanolamine (PE) by bile salts could be prevented by the action of an aminophospholipid translocase (APLT) which actively pumps these lipids to the cytoplasmic leaflet of the membrane. Experiments to demonstrate a canalicular APLT activity were performed to proof this hypothesis. For this, the hepatoma cell line HepG2 which is able to polarise and to form a canalicular vacuole (BC) was utilised. A panel of fluorescent lipid analogues with different affinities to this transporter was used and first characterised at the basolateral membrane of HepG2 cells, where an APLT activity was already demonstrated. The rapid APLT mediated uptake of aminophospholipid analogues representing appropriate substrates of APLT was reduced by applying the inhibitor suramin. The affinity of a pair of PS analogues with diether NBD-PS as a poor APLT substrate and diacyl NBD-PS representing a suitable substrate was confirmed. In a next step the enrichment of the same phospholipid analogues in the BC was investigated. There was a striking correlation between APLT mediated uptake of phospholipid analogues at the basolateral membrane and absence of these analogues from the BC. In the case of phospholipid analogues that were no or poor substrates of APLT the BC appeared highly fluorescent, indicating that indeed a canalicular APLT is responsible and sufficient for biliary absence of aminophospholipids. Further experiments were aimed on the investigation of the role of MDR proteins (as MDR3) in biliary lipid secretion. It has been proposed that MDR3, which is crucial for biliary phospholipid secretion, acts as a specific flippase for PC. However, different MDR inhibitors did not completely abolish the enrichment of fluorescent phospholipid analogues in the BC in this study. This observation can be explained assuming that MDR3 is responsible for the exposure of PC at the lumenal side of the canalicular membrane rather than for its transport across the membrane. Such a "liftase" activity of MDR could make endogenous PC accessible to the detergent bile salts which is not necessary for its more hydrophilic fluorescent analogues. The third part of this thesis addressed the role of sphingolipids and the formation of detergent resistant rafts in the canalicular membrane. Rafts are thought to prevent sphingolipid solubilisation into bile. Fluorescent sphingolipid analogues were found to enrich in the BC even at low temperatures, however. These experiments suggest that the applied analogues might not suitably represent the majority of sphingolipids in the canalicular membrane. The final part of this study provides the basis for a method to investigate the physico-chemical processes occurring during lipid secretion at the canalicular membrane. The sensitivity of fluorescence life times on environmental changes was analysed using fluorescent lipid analogues in a set of model environments and its utility for predicting biliary lipid organisation is discussed. Especially the interaction of different bile salts with lipid analogues and fluorescence energy transfer between distinct lipid analogues was characterised. These data can be utilised for characterisation of the organisation of biliary enriched lipid analogues in vivo at a microscopic level in future.

L’homéostasie glucidique est, durant un jeûne normal, maintenue grâce à un réseau de régulation complexe contrôlé principalement par le glucagon, produit par le pancréas. S’opposant aux effets de l’insuline, celui-ci orchestre notamment l'utilisation, le stockage et la synthèse du glucose par le foie, principal organe de production du glucose au cours du jeûne. Cette dernière s’effectue d’abord suite à la dégradation du glycogène ou glycogénolyse puis par la synthèse de novo de glucose ou néoglucogenèse. La néoglucogenèse hépatique est contrôlée par la modulation de l’activité et/ou de l’expression de différentes enzymes-clefs selon des mécanismes allostériques ou transcriptionnels.De multiples facteurs de transcription sont impliqués dans la régulation, au niveau transcriptionnel, de la néoglucogenèse hépatique. Le récepteur nucléaire des acides biliaires FXR est exprimé dans le foie et dans plusieurs organes impliqués dans le maintien de l’homéostasie glucidique. FXR participe à la régulation de nombreuses fonctions hépatiques essentielles, en contrôlant notamment les métabolismes des acides biliaires et lipidique. Le rôle exact de FXR sur la néoglucogenèse reste toujours débattu. L’objectif de cette thèse a donc été d’étudier le rôle de FXR dans le contrôle de la néoglucogenèse hépatique dans des conditions expérimentales reflétant certains aspects du jeûne. Nous avons démontré que FXR, en présence de glucagon, régulait positivement la néoglucogenèse selon deux mécanismes.Le premier mécanisme implique la phosphorylation de FXR par la PKA, une kinase activée par le glucagon. Cette modification post-traductionnelle de FXR permet une induction synergique de l’expression des enzymes-clefs de la néoglucogenèse par FXR et le facteur de transcription CREB. L’identification de ce mécanisme constitue la majeure partie des travaux présentés dans cette thèse. Ceux-ci ont été intégrés à des travaux menés précédemment dans le laboratoire qui nous ont permis d’identifier un mécanisme additionnel de régulation de la gluconéogenèse. L’interaction directe de FXR avec le facteur de transcription FOXA2, lui-même activé par le glucagon, inhibe la capacité de FXR à induire l’expression de SHP, un récepteur nucléaire inhibiteur de la néoglucogenèse.Ce travail a donc permis d’identifier pour la première fois que la néoglucogenèse hépatique est régulée positivement par FXR dans le cadre de la voie de signalisation du glucagon. Pour cela, FXR intègre le signal « glucagon » par deux mécanismes distincts: via une modification post-traductionnelle, sa phosphorylation par la PKA sur les sérines S325 et S357 et via une interaction protéine-protéine avec FOXA2. / Glucose homeostasis is maintained during normal fasting through a complex regulatory network controlled mainly by glucagon, a pancreatic hormone. Opposing the effects of insulin, it orchestrates the glucose use, storage and synthesis by the liver, the main organ that produces glucose during fasting. The latter is carried out first by the degradation of glycogen or glycogenolysis and then by de novo glucose synthesis or gluconeogenesis. Hepatic gluconeogenesis is controlled by modulation of various key enzymes activity and/or expression according to allosteric or transcriptional mechanisms.Multiple transcription factors are involved in the transcriptional regulation of hepatic gluconeogenesis. The nuclear bile acid receptor FXR is expressed in the liver and in several organs involved in glucose homeostasis. FXR regulates many essential liver functions, including controlling bile acid and lipid metabolism. The exact role of FXR on gluconeogenesis is still debated. The objective of this work was therefore to study the role of FXR in the control of hepatic gluconeogenesis under experimental conditions reflecting certain aspects of fasting. We demonstrated that FXR, in the presence of glucagon, positively regulated gluconeogenesis according to two mechanisms.The first mechanism involves phosphorylation of FXR by PKA, a glucagon-activated kinase. This FXR post-translational modification allows synergistic induction of key gluconeogenic enzymes expression by FXR and the CREB transcription factor. This mechanism identification constitutes the major part of the work presented in this thesis. These were integrated with work previously conducted in the laboratory that allowed us to identify an additional mechanism for regulating gluconeogenesis. The FXR direct interaction with the transcription factor FOXA2, itself activated by glucagon, inhibits the ability of FXR to induce the expression of SHP, a gluconeogenesis inhibitory nuclear receptor.This work has therefore identified for the first time that hepatic gluconeogenesis is positively regulated by FXR in the glucagon signalling pathway. For this, FXR integrates the "glucagon" signal by two distinct mechanisms: via post-translational modification, its phosphorylation by PKA on S325 and S357 serines and via protein-protein interaction with FOXA2.

L’obésité, le diabète de type 2 et l’athérosclérose sont les principaux problèmes de santé publique affectant les pays développés. Bien que de nombreux traitements soient disponibles contre ces maladies, de nombreux progrès sont encore nécessaire pour le développement de composés plus actif et plus sûr. Mon laboratoire a montré que l’activation du récepteur aux acides biliaires TGR5 par ses ligands entrainait une augmentation de la dépense énergétique et réduisait le niveau des cytokines chez la souris, ce qui pourrait être une nouvelle voie vers le traitement de ces désordres métaboliques. Nous décrivons ici le développement d’un nouvel agoniste synthétique, spécifique et puissant pour TGR5. A partir d’une librairie de 20.000 composés, les composés 50980906, 13008574 et 37525283 ont été caractérisés comme les plus puissants et stables. Le composé 13008574 a montré une réduction significative sur la prise de poids de souris C57BL/6J après un régime alimentaire riche en graisses. Suite à l’activation de TGR5, nous avons observés une augmentation du niveau d'expression des gènes Ucp-1, Dio-2 et Cpt-1 dans le tissu adipeux brun et une augmentation de la clairance du glucose suite à une augmentation de la sécrétion de GLP-1 chez les souris traitées par le composé 13008574. Nous avons également montrés que le composé 13008574 n’a pas d’effet sur les souris TGR5-/- témoignant de sa spécificité. Enfin nous avons par ailleurs confirmé l'effet du composé 13008574 comme agent anti-inflammatoire, avec un effet protecteur face au développement de l'athérosclérose. Notre travail montre ainsi que le développement d’agonistes pour TGR5, puissant et sûr, est possible pour traiter le syndrome métabolique. / Obesity, type 2 diabetes and atherosclerosis, are amongst the main driving factors of a public health crisis that impacts developed countries. Although several drugs are available, there is still a large unmet medical need to find better and safer compounds to treat these diseases. In this context, my host laboratory discovered that activation of the membrane bile acid receptor TGR5 induces energy expenditure and reduces inflammation in mice, which would be beneficial to manage the above–mentioned disorders. INT-777, a semi-synthetic bile acid, is until now, one of the most specific TGR5 ligands. Here, we report the identification of a new synthetic, selective and potent TGR5 agonist. From a screen of 20,000 compounds as potential TGR5 activators, the compounds 50980906, 13008574 and 37525283 were the most potent and stable. In particular, 13008574 induced a significant reduction of body weight gain when C57BL/6J mice were exposed to a high fat diet, paralleled by an increase in the expression levels of Ucp-1, Dio-2 and Cpt-1 in brown adipose tissue. In addition, mice treated with 13008574 displayed improved glucose clearance, consequent to increased GLP-1 secretion. We showed furthermore that the effects of 13008574 were lost in TGR5-/- mice, testifying the specificity of the compound. In addition, 13008574 acts as an anti-inflammatory agent, with a protective effect on atherosclerosis development in LDLr-/- mice treated with a high cholesterol diet. Our work hence shows that potent, selective, and safe TGR5 agonists can be developed to cure the metabolic syndrome.

L’homéostasie énergétique ou ‘balance énergétique’ est l’équilibre qui s’établit chez l’Homme et l’animal adulte entre la prise quotidienne de nutriments sous la forme de glucides, de lipides ou de protéines et leur oxydation pour ne produire que la quantité énergétique strictement nécessaire. Pour maintenir cette balance l’organisme doit recueillir en permanence des signaux nerveux, métaboliques ou hormonaux de la part de cellules spécifiques. Ces senseurs des besoins énergétiques transmettent alors à des centres régulateurs leurs informations qui en retour, par voie hormonale ou nerveuse, informent les organes effecteurs des mesures à prendre pour stocker, produire ou consommer l’énergie. Les trois principaux centres de cette balance sont 1/ le cerveau, centre intégrateur de l’information ; 2/ un groupe d’organes effecteurs parmi lesquels le foie, le tissu adipeux, les muscles squelettiques, le pancréas et 3/ un centre senseur de la qualité et de la quantité des aliments, le tractus gastrointestinal (Migrenne 2006). En plus d’être la source d’énergie nécessaire à la vie des cellules, les nutriments tels que les acides gras, le cholestérol ou encore le glucose sont aussi des molécules de signalisation cellulaire à la fois par leur fixation à des récepteurs membranaires mais aussi via des récepteurs nucléaires. Un déséquilibre dans l’homéostasie énergétique dû à une alimentation déséquilibrée, à un manque d’exercice physique ou à des facteurs génétiques est une caractéristique de l’obésité et de complications telles que le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires (Hill, 2006). Au cours de ma thèse je me suis intéressé à l’intestin pour son rôle de régulateur de l’homéostasie énergétique dans un contexte physiologique ou physiopathologique d’obésité via sa capacité à sécréter l’incrétine Glucagon-Like Peptide-1 (GLP-1) en réponse au glucose et aux acides biliaires. J’ai étudié plus particulièrement le rôle du récepteur nucléaire en tant que senseurs moléculaires des acides biliaires FXR dans les cellules sécrétrices de cette incrétine car à l’heure actuelle rien n’était connu quant à son rôle ni même quant à son expression dans la cellule L. Pour cela, j’ai utilisé des lignées cellulaires murines et humaines où j’ai mis au point les conditions expérimentales pour répondre aux questions posées. Grâce à des ARN d’intestins issus de différents modèles de souris la relevance chez le rongeur a été testée. La relevance de ces résultats sur des biopsies intestinales humaine a également été testée. Grâce à ces outils, j'ai pu montré que FXR dans les cellules L était fonctionnel et que son activation interférait avec la voie de la glycolyse entrainant moins de synthèse et de sécrétion de GLP-1. Cela nous a permis de proposer un nouveau mécanisme moléculaire par lequel les séquestrants des acides biliaires exercent leur effets bénéfiques chez des patients atteints de diabète de type 2. / Originally identified as dietary lipid detergents, bile acids (BA) are now recognized as signaling molecules which bind to the transmembrane receptor TGR5 and the nuclear receptor FXR (Farnesoid X Receptor). Upon binding to TGR5 at the surface of enteroendocrine L cells, bile acids (BA) promote the secretion of the incretin GLP-1 which potentiates the glucose-induced insulin secretion by pancreatic beta-cells. More than 50% of the insulin secretion in response to glucose is mediated by GLP-1 and the other incretin Glucose-dependent Insulinotropic Polypeptide (GIP). Once secreted, GLP-1 is rapidly (2-3 minutes) degraded by the endothelial enzyme Dipeptydil Peptidase 4 (DPP4). GLP-1 analogues and DPP4 inhibitors are successfully used for the treatment of T2D. FXR is a ligand-activated nuclear receptor highly expressed in the liver and in the distal intestine. FXR controls BA, lipid and glucose metabolism. Whether FXR is expressed, functional in intestinal enteroendocrine L cells and in which extend its activation affects GLP-1 production are not yet reported. Encouraging data were obtained during my M2 training course. The aim of my thesis was thus to assess whether FXR in enteroendocrines cells could participate in the control of the deregulation of glucose homeostasis. Multiple in vitro, ex vivo and in vivo human and murine models allowed us to show that FXR is present and functional in L cells. FXR activation decreases GLP-1 production and secretion in L cells by inhibiting glycolysis pathway through an interference with the carbohydrate responsive transcription factor ChREBP. Finally, I identified an additional mechanism of action of the bile acid sequestrant Colesevelam, a molecule currently successfully used in USA for treating type 2 diabetic patients.

<p>The present investigation is devoted to studies on porcine members of the cytochrome P450 4A (CYP4A) and CYP8B1 subfamilies, which are involved in bile acid biosynthesis and fatty acid metabolism. </p><p>Hyocholic acid is considered to fulfil the requirements for trihydroxy bile acids in the domestic pig (Sus scrofa) in the absence of cholic acid. Hyocholic acid is a 6α-hydroxylated product of chenodeoxycholic acid and the enzyme catalyzing the 6α-hydroxylation was cloned and found to be an atypical member of the CYP4A subfamily. The primary structure of this porcine enzyme, designated CYP4A21, shows about 75% overall sequence identity to members of the CYP4A subfamily expressed in rabbit and man. Divergent amino acids in a “signature sequence” in the active site of all hitherto known CYP4A fatty acid hydroxylases, were found to be important determinants for the 6α-hydroxylase activity of CYP4A21. </p><p>Two homologous CYP4A fatty acid hydroxylases, designated CYP4A24 and CYP4A25, expressed in pig liver and kidney were cloned. These two cDNAs encode proteins of 504 amino acids similar to CYP4A21. The overall identity between CYP4A24 and CYP4A25 is 97% compared to 94% identity to CYP4A21. Whereas CYP4A21 clearly deviates regarding structural features and catalytic activity it is more difficult to establish whether CYP4A24 and CYP4A25 are distinct enzymes or allelic variants of a single enzyme. </p><p>Cloning of the CYP4A21 gene showed a conserved organization compared to CYP4A genes in other species. A segment of the CYP4A24 gene was also cloned and comparison with the CYP4A21 gene revealed an extensive sequence identity also within introns as well as within the proximal promoter regions. This indicates that CYP4A21 and CYP4A fatty acid hydroxylases have a common origin and evolved by gene duplication. The CYP4A21 and CYP4A fatty acid hydroxylases, however, show distinct patterns of expression.</p><p>The key enzyme in cholic acid biosynthesis, CYP8B1, was markedly expressed in fetal pig liver compared to livers from young pigs. The opposite was shown for the expression of CYP4A21. An apparently conserved pig CYP8B1 gene was cloned and was intronless, similar to CYP8B1 genes from other species. The pig gene encoded a protein of 501 amino acids with 81% identity to CYP8B1 expressed in rabbit and man. Unlike other CYP8B1 genes, the pig promoter lacked a TATA-box. This might offer one explanation for the unusual expression pattern, which appears to be restricted to pig fetal life.</p>

The present investigation is devoted to studies on porcine members of the cytochrome P450 4A (CYP4A) and CYP8B1 subfamilies, which are involved in bile acid biosynthesis and fatty acid metabolism. Hyocholic acid is considered to fulfil the requirements for trihydroxy bile acids in the domestic pig (Sus scrofa) in the absence of cholic acid. Hyocholic acid is a 6α-hydroxylated product of chenodeoxycholic acid and the enzyme catalyzing the 6α-hydroxylation was cloned and found to be an atypical member of the CYP4A subfamily. The primary structure of this porcine enzyme, designated CYP4A21, shows about 75% overall sequence identity to members of the CYP4A subfamily expressed in rabbit and man. Divergent amino acids in a “signature sequence” in the active site of all hitherto known CYP4A fatty acid hydroxylases, were found to be important determinants for the 6α-hydroxylase activity of CYP4A21. Two homologous CYP4A fatty acid hydroxylases, designated CYP4A24 and CYP4A25, expressed in pig liver and kidney were cloned. These two cDNAs encode proteins of 504 amino acids similar to CYP4A21. The overall identity between CYP4A24 and CYP4A25 is 97% compared to 94% identity to CYP4A21. Whereas CYP4A21 clearly deviates regarding structural features and catalytic activity it is more difficult to establish whether CYP4A24 and CYP4A25 are distinct enzymes or allelic variants of a single enzyme. Cloning of the CYP4A21 gene showed a conserved organization compared to CYP4A genes in other species. A segment of the CYP4A24 gene was also cloned and comparison with the CYP4A21 gene revealed an extensive sequence identity also within introns as well as within the proximal promoter regions. This indicates that CYP4A21 and CYP4A fatty acid hydroxylases have a common origin and evolved by gene duplication. The CYP4A21 and CYP4A fatty acid hydroxylases, however, show distinct patterns of expression. The key enzyme in cholic acid biosynthesis, CYP8B1, was markedly expressed in fetal pig liver compared to livers from young pigs. The opposite was shown for the expression of CYP4A21. An apparently conserved pig CYP8B1 gene was cloned and was intronless, similar to CYP8B1 genes from other species. The pig gene encoded a protein of 501 amino acids with 81% identity to CYP8B1 expressed in rabbit and man. Unlike other CYP8B1 genes, the pig promoter lacked a TATA-box. This might offer one explanation for the unusual expression pattern, which appears to be restricted to pig fetal life.

La préparation de polymères à base d’acides biliaires, molécules biologiques, a attiré l'attention des chercheurs en raison des applications potentielles dans les domaines biomédicaux et pharmaceutiques. L’objectif de ce travail est de synthétiser de nouveaux biopolymères dont la chaîne principale est constituée d’unités d’acides biliaires. La polymérisation par étapes a été adoptée dans ce projet afin de préparer les deux principales classes de polymères utilisés en fibres textiles: les polyamides et les polyesters. Des monomères hétéro-fonctionnels à base d’acides biliaires ont été synthétisés et utilisés afin de surmonter le déséquilibre stoechiométrique lors de la polymérisation par étapes. Le dérivé de l’acide lithocholique modifié par une fonction amine et un groupement carboxylique protégé a été polymérisé en masse à températures élevées. Les polyamides obtenus sont très peu solubles dans les solvants organiques. Des polyamides et des polyesters solubles en milieu organique ont pu être obtenus dans des conditions modérées en utilisant l’acide cholique modifié par des groupements azide et alcyne. La polymérisation a été réalisée par cycloaddition azoture-alcyne catalysée par l'intermédiaire du cuivre(Ι) avec deux systèmes catalytiques différents, le bromure de cuivre(I) et le sulfate de cuivre(II). Seul le bromure de cuivre(Ι) s’est avéré être un catalyseur efficace pour le système, permettant la préparation des polymères avec un degré de polymérisation égale à 50 et une distribution monomodale de masse moléculaire (PDI ˂ 1.7). Les polymères synthétisés à base d'acide cholique sont thermiquement stables (307 °C ≤ Td ≤ 372 °C) avec des températures de transition vitreuse élevées (137 °C ≤ Tg ≤ 167 °C) et modules de Young au-dessus de 280 MPa, dépendamment de la nature chimique du lien. / Bile acids have drawn attention in the synthesis of polymers for biomedical and pharmaceutical applications due to their natural origin. The objective of this work is to synthesize main-chain bile acid-based polymers. The step-growth polymerization was used to prepare two important classes of polymers used in textile fibers, polyamides and polyesters. Heterofunctional bile acid-based monomers were synthesized and used in order to overcome stoichiometric imbalances during step-growth polymerization. The lithocholic acid derivative bearing amine and protected carboxylic functional groups was polymerized in bulk at high temperatures, yielding polyamides that were poorly soluble in common organic solvents. Soluble triazole-linked polyamides and polyesters were obtained when the cholic acid derivative bearing azide and alkyne functional groups was polymerized under mild conditions via copper(Ι)-catalyzed azide-alkyne cycloaddition. Two different catalytic systems, copper(Ι) bromide and copper(ΙΙ) sulfate, were tested. Only copper(Ι) bromide proved to be an effective catalyst for the system, allowing the synthesis of the polymers with a degree of polymerization of ca. 50 and an unimodal molecular weight distribution(PDI ˂ 1.7). The main-chain cholic acid-based polymers are thermally stable (307 °C ≤ Td ≤ 372 °C) with high glass transition temperatures (137 °C ≤ Tg ≤ 167 °C) and Young’s moduli in excess of 280 MPa, depending on the chemical structure of the linker.

Es wurden 44 Hunde mit einem kongenitalen Portosystemischen Shunt präoperativ hinsichtlich ihrer Leberzellintegrität (ALT, AP, GLDH, GGT) und ihrer hepatischen Synthese- (Harnstoff, Cholesterin, Albumin) bzw. Metabolisierungsrate (Ammoniak) untersucht. Die hepatische Durchblutungs- und Resorptionsrate wurde anhand des Verlaufs der Serumgallensäuren im Gallensäuren-Stimulationstest mit Ceruletid (0,3µg/kg KM i.v.)vor und 30 min nach Stimulation (FSBA; PSBA) beurteilt. Eine Verlaufsuntersuchung erfolgte bei den Hunden, bei denen das Shuntgefäß in zwei Operationen verschlossen worden war. Die Untersuchungen wurden jeweils prae operationem, am zweiten, vierten und siebten Tag post operationem sowie abschließend mindestens 120 Tage nach vollständigem Verschluss des Shuntgefäßes durchgeführt. Es wurden die Ergebnisse der einzelnen Untersuchungstage untereinander mit Hilfe des gepaarten t-Tests sowie mit einer Kontrollgruppe (63 lebergesunde Hunde)unter Anwendung des unpaaren t-Tests verglichen. / The hepatic enzymes: alanine aminotransferase (ALT), alkaline phosphatase (AP), glutamat dehydrogenase (GLDH), gamma-glutamyl transferase (GGT); the hepatic synthetic (urea, cholesterol, albumin) and metabolic activity (ammonia) and the hepatic blood flow (serum bile acid stimulation test) were determined in 44 dogs with congeintal portosystemic shunt and in 63 healthy dogs. After determination of fasting serum bile acids (FSBA), the gallbladder contraction was induced by administration of 0,3µg/kg iv ceruletide (Takus). Blood samples of the poststimulatin serum bile acids (PSBA) were taken 30 minutes post administration. The portosystemic shunt was first attenuated (surgery 1) and 4 weeks later completely ligated (surgery 2). All dogs treated with this surgical procedure were examined with the described laboratory design before surgery, the second, the fourth, the seventh day after surgery and approxiamtely 120 days after complete ligation in a follow up study. To compare the developmentof the biochemical and hepatic alterations the paired and unpaired t-test were used.

Le foie est un organe clef dans la régulation du métabolisme énergétique de l’organisme. La superfamille des récepteurs nucléaires y joue un rôle primordial de senseur de l’environnement métabolique. Parmi ces récepteurs nucléaires, le récepteur des acides biliaires FXR participe aux mécanismes de régulation de l’activité du foie à travers son action sur les métabolismes des acides biliaires, des glucides et des lipides. FXR est devenu ainsi une cible thérapeutique potentielle dans le traitement de nombreuses maladies impliquant un désordre métabolique comme les cholestases, le diabète de type 2 ou la stéatohépatite non-alcoolique. Malgré des résultats prometteurs dans le traitement de la stéatohépatite non-alcoolique, le traitement de patients avec un agoniste de FXR, le INT747, semble augmenter la concentration plasmatique du LDL-Cholestérol et diminue la concentration du HDL-Cholestérol suggérant un risque accru de développement d’athérosclérose. Ces effets sur le profil lipidique sont le frein majeur du développement clinique de ses agonistes. Les mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation par FXR de nombreuses voies comme le métabolisme des lipides et du cholestérol sont peu explorés et peu compris. Compte-tenu de ces informations, il est d’autant plus intéressant d’approfondir les connaissances de ces mécanismes et d’identifier des facteurs ou de nouveaux partenaires capables de moduler l’activité transcriptionnelle de FXR plus spécifiquement dans le cadre du contrôle du métabolisme des lipides et du cholestérol. L’un des facteurs de transcription connu comme régulateur majeur de ces voies métaboliques dans le foie est le facteur de transcription de la famille forkhead FOXA2. Ce facteur de transcription, dont l’activité est dépendante des conditions physiologiques, est activé par le glucagon et inhibé par l’insuline. De plus, c’est également un régulateur du métabolisme des acides biliaires, du cholestérol et des lipides.L’objectif de cette thèse a été d’étudier l’interaction entre les voies de signalisation de FXR et de FOXA2 dans différentes lignées cellulaires d’hépatocytes humains ou murins et dans le foie. Nous avons établi que FOXA2 et FXR sont colocalisés sur la chromatine des cellules HepG2 et dans le foie de souris à proximité de gènes impliqués dans la régulation du métabolisme des lipides et du cholestérol. Ces zones de cofixation de FXR et de FOXA2 présentent très peu de motifs de fixation de FOXA2 suggérant l’implication d’autres motifs de fixation non connus ou un mécanisme de type « tethering ». Nous avons montré que la fixation de FOXA2 à ces zones de cofixation avec FXR est augmentée par l’activation de FXR par son agoniste, le GW4064, évoquant une potentielle interaction entre ces deux facteurs. Nous avons démontré que ces deux facteurs interagissaient physiquement et que FOXA2 est un répresseur de l’activité transcriptionnelle de FXR à travers l’utilisation de différentes approches et modèles cellulaires. Finalement, dans les hépatocytes primaires de souris, FOXA2 est impliqué dans la répression de l’activité transcriptionnelle de FXR par le glucagon sur le gène Shp.L’ensemble de ce travail met en évidence pour la première fois la répression de l’activité de FXR par le facteur de transcription caractéristique du jeûne FOXA2 à travers un mécanisme moléculaire suggérant une transrépression de type «tethering». Ces résultats présentent un mécanisme inédit par lequel l’activité de FXR peut être modulée par le statut nutritionnel de façon gène-spécifique. / The liver is a key regulator of whole-body energy metabolism. The nuclear receptor super-family plays a leading role in the metabolic sensing of the liver. Among the nuclear receptors, the bile acid nuclear receptor FXR contribute to the modulation of liver activity in particular through the regulation of bile acid, lipids and glucose homeostasis. Consequently, FXR became a potential therapeutic target for many diseases implicated metabolic disorder such as cholestasis, type 2 diabete or Non-Alcoholic Steatohepatitis (NASH). Despite promising results especially on NASH, patient treatment with FXR agonist the INT747 seems to increase LDL-Cholesterol plasma concentrations together with a decreased concentration of HDL-Cholesterol suggesting a higher risk to develop atherosclerosis. These effects on plasma lipid profile are the major break against the development of agonists in clinics. Giving the poor understanding and knowledge of the molecular mechanisms which govern FXR regulation of activity on various signaling pathways, it is of major interest to find new partners and regulators of FXR and especially on lipid and cholesterol homeostasis. One of the transcription factor known to be active in the control of these signaling pathways in the liver is the forkhead box transcription factor FOXA2. This transcription factor whose activity is dependent of physiological conditions is activated by glucagon and inhibited by insulin. In addition, this factor is known to regulate bile acid, cholesterol and lipid metabolism, functions very close from FXR activities in the liver.The objective of this PhD was to study the interaction between FXR and FOXA2 signaling pathways in different hepatic cells lines from human or mouse origin and in the liver. We established that FOXA2 and FXR are colocalised in HepG2 cells and liver chromatin near genes implicated in the lipid and cholesterol metabolism. These FXR/FOXA2 cobinding zones present few consensus FOXA2 response elements suggesting the implication of non consensus binding motifs or a “tethering” mechanism. We show that FOXA2 binding to FXR/FOXA2 cobinding zones is increased when FXR is activated and/or more present in the chromatin evoking a potential interaction between these two factors. We demonstrate that FXR and FOXA2 interact physically and that FOXA2 is a repressor of FXR transcriptional activity using different approaches and cellular models. Finally, we show that FOXA2 is implicated in glucagon-induced repression of FXR transcriptional activity on Shp gene.To conclude, our results show for the first time that the fasting key regulator of lipid and cholesterol homeostasis FOXA2 is a repressor of FXR transcriptional activity through a plausible mechanism involving “tethering” process. This work gives a novel mechanism by which FXR activity can be modified by nutritional status in a gene-specific manner.