Notre alimentation et notre santé sont à la base du métabolisme des différents substrats. La sélection des substrats énergétiques principalement utilisés, soit le glucose ou les acides gras (AG), est modulée entre autre par l'insuline, les niveaux de glycémie et la disponibilité des lipides circulants. Un excès d'apport d'AG aux organes est associé à une série de phénomènes physiopathologiques collectivement désignés par le terme"lipotoxicité". La lipotoxicité sous-tend le développement de la résistance à l'insuline et du diabète mellitus de type 2 (DMT2). Par ailleurs, il est à la base de dysfonctions organiques associées à cette pathologie, notamment la dysfonction du système cardiovasculaire et l'augmentation de la susceptibilité du myocarde diabétique au développement de l'insuffisance cardiaque. Une augmentation de l'apport myocardique d'AG pourrait être en cause dans la grande dépendance du coeur diabétique aux AG comme source pratiquement unique d'énergie. De plus, ceci pourrait mener à une diminution de l'utilisation du glucose au niveau cardiaque, augmentant la susceptibilité du myocarde diabétique aux dommages ischémiques. L'apport tissulaire des AG est un processus très complexe. D'une part, les AG circulant liés à l'albumine plasmatique (acides gras libres--AGL) sont immédiatement disponibles aux tissus par diffusion simple ou facilitée, donc dépendant directement de la concentration circulante et du flot sanguin à l'organe. Le tissu adipeux est le siège du stockage et de la libération des AGL dans la circulation sanguine et ainsi régule la disponibilité de ces substrats aux autres organes. L'autre source d'AG disponible aux tissus, la lipolyse intravasculaire des triglycérides (LIVTG), est régulée par l'activité de la lipoprotéine lipase (LpL). Cette enzyme est présente à la surface luminale de l'endothélium des capillaires des tissus et hydrolyse les TG des chylomicrons et des lipoprotéines de très basse densité (VLDL). Or, le rôle précis joué par la LIVTG dans la régulation de l'utilisation in vivo des substrats énergétiques cardiaques dans les différentes conditions physiologiques et pathologiques n'est pas bien connu. En particulier, la contribution de cette source à la lipotoxicité cardiaque observée dans les états de résistance à l'insuline doit être davantage investiguée. Le but de ce présent mémoire est de mieux connaître le rôle que joue la LIVTG sur la sélection des substrats énergétiques cardiaques en condition normale et dans le DMT2. Nous avons utilisé le rat, un modèle animal chez lequel nous avons pu établir un DMT2 à l'aide d'une diète riche en fructose et en gras et d'une faible dose de streptozotocine. Nous avons inhibé la LIVTG à l'aide de l'injection intraveineuse de Triton WR1339, un détergent non-ionique inhibiteur de la LpL. Nous avons eu recours à des méthodes isotopiques conventionnelles mais aussi à la tomographie par émission de positrons (microTEP) afin de quantifier l'impact de la LIVTG sur le captage myocardique des AGL et des AG dérivés des TG, le flot sanguin coronarien, le métabolisme glucidique (MMRG) et oxydatif total (MVO 2 ) au niveau cardiaque. Ce mémoire a pour rôle de suggérer que la disponibilité des AG via la LIVTG régule de façon complexe l'utilisation des substrats énergétiques myocardiques in vivo chez le rat. Par ailleurs, nous avons pu établir un excellent modèle de DMT2 chez le rat. La disponibilité de ce modèle pourra nous permettre dans un futur rapproché d'examiner le rôle potentiel de la LIVTG dans la régulation du métabolisme énergétique cardiaque dans le DMT2.

Sirt1 (Sirtuine 1) est une protéine histone déacétylase dépendante de NAD+ qui stimule la néoglucogénèse et inhibe la glycolyse dans le foie, et qui augmente l’oxydation des acides gras dans le muscle strié squelettique. Le but de ce travail de thèse a été de définir les fonctions métaboliques de Sirt1 dans le muscle strié squelettique. Nous avons tout d’abord montré, à l’aide d’un modèle de souris déficientes pour le gène Sirt1, que Sirt1 régulait l’expression de l’hexokinase II et de SREBP-1c, protéine régulatrice de l’expression de l’hexokinase. De plus, un modèle d’électrotransfert de gènes permettait de mettre en évidence que Sirt1 régulait l’expression de SREBP-1c de façon LXR dépendante. Enfin, l’inhibition de Sirt1 par l’EX527 aboutissait à une diminution de la consommation de glucose chez des myotubes C2C12. Prises ensemble, ces données suggèrent un rôle important de Sirt1 dans la régulation du métabolisme du glucose dans le muscle strié squelettique. Dans un second temps, nous avons déterminé le rôle potentiel de Sirt1 lors d’un jeûne chez des myotubes C2C12. Un jeûne entraînait une augmentation de l’activité cathepsine B + L et une déphosphorylation des protéines AktS473, GSK3S21/S9, p70S6KT412 et S6 S235/S236 qui précédait une amyotrophie des myotubes. La renutrition aboutissait à une rephosphorylation de ces protéines et à un retour à la normale de la taille des myotubes. L’activité cathepsine B + L restait cependant élevée. Enfin, le niveau en ARNm de Sirt1 était augmenté de façon transitoire lors de la renutrition. D’autres mesures de marqueurs des voies protéolytiques et de l’activité de Sirt1 sont à envisager. Nos données ainsi que celles de la littérature suggèrent que Sirt1 pourrait avoir un rôle dans la régulation de l’autophagie lors du jeûne. Pour conclure, ce travail de thèse met en évidence un rôle pour Sirt1 dans la régulation du métabolisme du glucose dans le muscle strié squelettique et apporte de nouvelles perspectives dans l’étude de la régulation de ce métabolisme en conditions pathologiques / Sirt1 (Sirtuin 1) is a NAD+-dependent histone deacetylase, which stimulates gluconeogenesis and inhibits glycolysis in the liver, and which increases fatty acid oxidation in skeletal muscle. The aim of this thesis was to define the metabolic functions of Sirt1 in skeletal muscle. We first showed, using a mouse model lacking the Sirt1 gene, that Sirt1 regulated expression of hexokinase II and SREBP-1c, a protein that regulates hexokinase expression. In addition, a model of gene electrotransfer allowed us to show that Sirt1 regulated expression of SREBP-1c in a LXR-dependent manner. Finally, inhibition of Sirt1 by EX527 resulted in a decrease of glucose consumption in C2C12 myotubes. Taken together, these data suggest an important role of Sirt1 in the regulation of glucose metabolism in skeletal muscle. Secondly, we determined the potential role of Sirt1 during fasting in C2C12 myotubes. Fasting resulted in an increase in cathepsin B + L activity and a dephosphorylation of AktS473, GSK3S21/S9, p70S6KT412 and S6 S235/S236 preceding a myotubes atrophy. Refeeding led to a rephosphorylation of these proteins and a return to normal size of myotubes. However, cathepsin B + L activity remained elevated. Finally, the level of Sirt1 mRNA was transiently increased during refeeding. Other measures of proteolytic pathways and Sirt1 activity markers will be determined. Our data and those of the literature suggest that Sirt1 could play a role in autophagyregulation during fasting. To conclude, this thesis highlights a role for Sirt1 in the regulation of glucose metabolism in skeletal muscle and provides new perspectives in the study of regulation of this metabolism in pathological conditions

Sirt1 (Sirtuine 1) est une protéine histone déacétylase dépendante de NAD+ qui stimule la néoglucogénèse et inhibe la glycolyse dans le foie, et qui augmente l'oxydation des acides gras dans le muscle strié squelettique. Le but de ce travail de thèse a été de définir les fonctions métaboliques de Sirt1 dans le muscle strié squelettique. Nous avons tout d'abord montré, à l'aide d'un modèle de souris déficientes pour le gène Sirt1, que Sirt1 régulait l'expression de l'hexokinase II et de SREBP-1c, protéine régulatrice de l'expression de l'hexokinase. De plus, un modèle d'électrotransfert de gènes permettait de mettre en évidence que Sirt1 régulait l'expression de SREBP-1c de façon LXR dépendante. Enfin, l'inhibition de Sirt1 par l'EX527 aboutissait à une diminution de la consommation de glucose chez des myotubes C2C12. Prises ensemble, ces données suggèrent un rôle important de Sirt1 dans la régulation du métabolisme du glucose dans le muscle strié squelettique. Dans un second temps, nous avons déterminé le rôle potentiel de Sirt1 lors d'un jeûne chez des myotubes C2C12. Un jeûne entraînait une augmentation de l'activité cathepsine B + L et une déphosphorylation des protéines AktS473, GSK3S21/S9, p70S6KT412 et S6 S235/S236 qui précédait une amyotrophie des myotubes. La renutrition aboutissait à une rephosphorylation de ces protéines et à un retour à la normale de la taille des myotubes. L'activité cathepsine B + L restait cependant élevée. Enfin, le niveau en ARNm de Sirt1 était augmenté de façon transitoire lors de la renutrition. D'autres mesures de marqueurs des voies protéolytiques et de l'activité de Sirt1 sont à envisager. Nos données ainsi que celles de la littérature suggèrent que Sirt1 pourrait avoir un rôle dans la régulation de l'autophagie lors du jeûne. Pour conclure, ce travail de thèse met en évidence un rôle pour Sirt1 dans la régulation du métabolisme du glucose dans le muscle strié squelettique et apporte de nouvelles perspectives dans l'étude de la régulation de ce métabolisme en conditions pathologiques

La grossesse induit de profonds changements hémodynamiques et métaboliques de l’organisme maternel qui ont des conséquences sur le cœur. L’adaptation du cœur à cette condition physiologique nécessite un remodelage de sa structure et par conséquent des ajustements de sa fonction. Les mécanismes responsables de ces adaptations sont en grande partie inconnus. Cependant, ces connaissances sont essentielles pour la compréhension des complications cardiovasculaires, telle que l’hypertension gestationnelle (HG), qui constituent un risque pour la santé de la mère et du fœtus. Afin de caractériser les adaptations du cœur lors de la grossesse, l’originalité de notre approche expérimentale consistait à étudier le remodelage à l’échelle des cardiomyocytes du ventricule gauche. Ainsi, notre premier objectif était de déterminer les modifications structurales et fonctionnelles des cardiomyocytes chez la rate en vue d’identifier les altérations lors de l’HG. Chez les rates gestantes, le remodelage structural des cardiomyocytes se caractérise par une hypertrophie cellulaire avec une augmentation proportionnelle des dimensions. L’HG a été induite par un supplément sodique (0.9% NaCl) dans la diète. L’inadaptation structurale lors de l’HG se traduit par une diminution du volume cellulaire. L’étude des modifications fonctionnelles a révélé que lors de la gestation le fonctionnement contractile des cellules est dépendant de l’adaptation du métabolisme maternel. En effet, les substrats énergétiques, lactate et pyruvate, induisent une augmentation de la contractilité des cardiomyocytes. Cet effet est plus faible dans les cellules des rates hypertendues, ce qui suggère des anomalies du couplage excitation-contraction, dans lequel les courants calciques de type L (ICa-L) jouent un rôle important. Paradoxalement, le lactate et le pyruvate ont induit une augmentation de la densité des courants ICa-L seulement chez les rates hypertendues. Le récepteur aux minéralocorticoïdes (RM) est connu pour son implication dans le remodelage structuro-fonctionnel du cœur dans les conditions pathologiques mais pas dans celui induit par la grossesse. Notre deuxième objectif était donc de déterminer le rôle du RM dans l’adaptation de la morphologie et de la contractilité des cardiomyocytes. Des rates gestantes ont été traitées avec le canrénoate de potassium (20 mg/kg/jr), un antagoniste des RM. L’inhibition des RM pendant la gestation empêche l’hypertrophie cellulaire. De plus, l’inhibition des RM bloque l’effet du lactate et du pyruvate sur la contractilité. Chez la femme, la grossesse est associée à des changements des propriétés électriques du cœur. Sur l’électrocardiogramme, l’intervalle QTc est plus long, témoignant de la prolongation de la repolarisation. Les mécanismes régulant cette adaptation restent encore inconnus. Ainsi, notre troisième objectif était de déterminer le rôle du RM dans l’adaptation de la repolarisation. Chez la rate gestante, l’intervalle QTc est prolongé ce qui est corroboré par la diminution des courants potassiques Ito et IK1. L’inhibition des RM pendant la gestation empêche la prolongation de l’intervalle QTc et la diminution des courants Ito. Les travaux exposés dans cette thèse apportent une vision plus précise du remodelage cardiaque induit par la grossesse, qui est permise par l’étude à l’échelle cellulaire. Nos résultats montrent que lors de la gestation et de l’HG les cardiomyocytes subissent des remodelages morphologiques contrastés. Notre étude a aussi révélé que lors de la gestation, la fonction contractile est tributaire des adaptations métaboliques et que cette relation est altérée lors de l’HG. Nos travaux montrent que la régulation de ces adaptations gestationnelles fait intervenir le RM au niveau de la morphologie, de la relation métabolisme/fonctionnement contractile et de la repolarisation. En faisant avancer les connaissances sur l’hypertrophie de la grossesse, ces travaux vont permettre d’améliorer la compréhension des complications cardiovasculaires gestationnelles. / Pregnancy is characterized by marked hemodynamic and metabolic changes, which have consequences on the heart. The adaptation of the heart to this physiological situation requires a remodeling of its structure, and consequently functioning adjustments. Mechanisms responsible for these adaptations are largely unknown. However, this knowledge is essential for the understanding of cardiovascular complications, such as gestational hypertension (GH), which represents a risk for the mother and the fœtus. To characterize cardiac adaptations to pregnancy, our experimental approach consisted in studying this remodelling at the level of left ventricle cardiomyocytes. Therefore, our first objective was to determine structural and functional modifications of cardiomyocytes in pregnant rats to be able to identify their variations in GH. In pregnant rats, structural remodelling of cardiomyocytes was characterized by a proportional volume expansion. GH was induced by a high sodium supplement (0.9% NaCl). In hypertensive rats, we observe significant cell volume shrinkage. The study of functional modifications elicited a strong relationship between metabolic adaptations and cell contractility. According to our results, in pregnant rats cardiomyocyte contractility was increased in presence of energy substrates lactate and pyruvate. This effect was weaker in the cells from hypertensive rats. This suggested modifications of the excitation-contraction coupling, in which L-type calcium currents (ICa-L) play an important role. Unexpectedly, lactate and pyruvate induced a significant increase in ICa-L only in hypertensive rats. In pathological conditions, mineralocorticoid receptors (MR) have been shown to mediate structural as well as functional remodelling of the heart. Our study is the first to investigate MR involvement in cardiac remodelling during pregnancy. Thus, our second objective was to determine MR involvement in cardiomyocyte remodelling. For this study, pregnant rats were treated with potassium canrenoate of (20 mg / kg / day), a MR antagonist. Our results revealed that MR inhibition during the pregnancy elicited a significant decrease of cell volume. MR inhibition has also affected metabolism and cellular functioning relationship. Indeed, plasma concentration of lactate was lower, which was in correlation with its blunted effect on cell contractility. In women, pregnancy-induced hypertrophy is associated with changes in electrical properties of the heart. Indeed, repolarisation is prolonged, which is characterised by a longer duration of QTc interval on the electrocardiogram. Regulation mechanisms involved in this adaptation are still largely unknown. Our third objective was therefore to determine the role of MR in the adaptation of repolarisation to pregnancy. Pregnancy induced a prolongation in QTc interval, which correlates with a decrease in potassium currents Ito and IK1. MR inhibition prevented QTc interval prolongation and the lowering of Ito. Our study gives a new insight of pregnancy-induced cardiac hypertrophy, which is provided by investigations at the cellular level. Our results demonstrate that pregnancy and GH are characterised by opposite remodellings. Moreover, in pregnancy the contractile function is dependent on metabolic adaptations. This is all the more glaring in GH as metabolic alterations induced modifications of electric properties to maintain contractile functioning. Furthermore, our work reveals MR involvement in the regulation of morphology, metabolism/contractility relationship, and repolarisation. By improving the knowledge of hypertrophy during pregnancy, this work contributes to improve the understanding of pregnancy-induced cardiac complications.

L’objectif de la thèse était d'identifier s’il existait des différences d’utilisation digestive et métabolique des glucides alimentaires entre deux lignes de truite sélectionnées pour leur teneur divergente en lipides intramusculaires: la lignée maigre (L) à faible taux de lipides dans le muscle et la lignée grasse (F) à teneur élevée de lipides musculaires. Dans ce but les deux lignées ont été nourries avec deux aliments, un contenant des glucides alimentaires (20% d’amidon), l’autre ne contenant pas. Chez les deux lignées, la présence d’amidon dans les régimes n’a pas eu d’effets sur la croissance, a été associée à une épargne protéique, et a provoqué une hyperglycémie postprandiale modérée, en induisant les acteurs impliqués dans la signalisation cellulaire (TOR/AMPK). Aucune différence entre les deux lignées n’a été observée pour la digestion de l'amidon, le niveau d’expression des gènes codant les transporteurs de glucose dans l’intestin, la glycémie postprandiale et l'utilisation périphérique du glucose (muscle et tissu adipeux). Par contre, la lignée F se caractérise par une croissance et une efficacité alimentaire plus faibles, des capacités plus élevées de stockage du glucose sous forme de glycogène hépatiques et de lipogenèse (sans impact sur l’utilisation des glucides) et un métabolisme lipidique spécifique (plus faible catabolisme des acides gras, plus fortes capacités à synthétiser des chylomicrons et à bio-convertir des acides gras). Dans une seconde étude, le remplacement de l'huile de poisson de l’aliment par un mélange d'huiles végétales a supprimé la plupart des différences moléculaires observées précédemment entre les deux génotypes. Toutefois, l’apport de glucides alimentaires a alors entrainé des modifications métaboliques au niveau intestinal et hépatique avec, par exemple, l’induction des capacités moléculaires de bioconversions des acides gras. Globalement, nos données ont donc démontré qu’il existait des différences métaboliques importantes entre les deux lignées mais que cela n’aboutissait pas à une meilleure utilisation des glucides alimentaires. En outre, nos travaux soulignent l'importance de la composition des aliments dans les réponses' des différents génotypes de poissons. / The aim of the thesis was to characterise the differences in digestive and metabolic utilisation of dietary carbohydrates between two lines of rainbow trout divergently selected for muscle fat content (Fat-F and Lean-L), when fed diets with (20%) or without gelatinised starch. In both lines, starch intake did not adversely affect growth, resulted in a moderate postprandial hyperglycemia, enhanced protein/lipid retention and a distinct intracellular signalling pattern in the liver involving the energy sensor AMPK and nutrient sensor TOR-S6. No difference between the two lines was observed for the apparent digestibility of starch, the mRNA levels of genes encoding glucose transporters in the intestine, regulation of postprandial glycemia and utilisation of glucose in the peripheral tissues (muscle and adipose tissue). However when compared to the L line, the F line was characterised by lower growth and feed efficiency; better capacity to store excess glucose as indicated by higher glycogen levels and mRNA levels of lipogenic markers in the liver (with no impact on glucose homeostasis); and a specific lipid metabolism (a greater potential to synthesise chylomicrons and to bioconvert fatty acids, coupled with a lower potential to oxidise fatty acids). In a separate study, replacement of fish oil in the diet with a blend of vegetable oils was found to suppress most of the molecular differences previously observed between the two genotypes. Starch intake under the vegetable oil diet regime led to different metabolic changes in the intestine and liver, for example, elicited a higher transcriptional response of key desaturase and elongase enzymes in both lines. Overall, our data demonstrated the existence of significant metabolic differences between the two trout lines, but it did not lead to better utilisation of dietary carbohydrates. In addition, our work highlights the importance of diet composition in the growth and metabolic response of different genotypes of fish.

La truite arc-en-ciel carnivore (Oncorhynchus mykiss) est considérée comme une espèce pauvre utilisatrice de glucides alimentaires. Des études récentes ont montré qu'une hypométhylation globale de l'ADN hépatique induite par un régime alimentaire riche en glucides et pauvre en protéines pourrait être impliquée dans l'établissement / le maintien du de ce phénotype chez la truite, mais le détail des mécanismes sous-jacents reste inconnu. La thèse vise à étudier les mécanismes épigénétiques sous-jacents à ce phénotype de faible utilisation des glucides alimentaire chez la truite et à examiner si le métabolisme du glucose et l’épigénome chez les juvéniles peuvent être programmés par un stimulus hypoxique précoce. Nous avons d’abord identifié tous les gènes paralogues liés aux voies de méthylation / déméthylation de l’ADN (dnmt, tet et tdg) dans le génome de la truite, clarifié leurs histoires évolutives et analysé leurs profils d’expression au cours de la gamétogenèse et de l’embryogenèse chez la truite. Nous avons ensuite étudiés plus en détail les processus et les mécanismes potentiellement à l’origine de l'hypométhylation de l'ADN hépatique global constatée chez la truite après un régime riche en glucides et pauvre en protéines. Les résultats ont montré pour la première fois qu'une diminution du taux deprotéines et une augmentation du taux de glucides dans l’aliment induisent de manière indépendante et en interaction une hypométhylation hépatique globale chez la truite, qui semble établie par le biais d'une voie de déméthylation active. Nous avons également constaté qu’une forte hyperglycémie induite par une injection de glucose induit une hypométhylation globale de l’ADN au niveau des sites CmCGG dans le foie de la truite. Les mécanismes détaillés de ces processus de déméthylation restent à élucider. Enfin, grâce à la stratégie de programmation métabolique, nous avons pour la première fois confirmé que l’utilisation d’un stimulus non nutritionnel au début de la vie, l’hypoxie, pouvait moduler de façon persistante la transcription des gènes liés au métabolisme du glucose chez la truite juvénile sans nuire aux performances de croissance. De plus, selon sa nature chronique ou aigue, l’hypoxie, a tendance à induire des effets de programmation opposés sur les gènes codants pour les transporteurs au glucose notamment dans le foie et le muscle de la truite juvénile. Dans son ensemble, la thèse met en avant notre compréhension du rôle du méthylome dans la contribution à la faible capacité d'utilisation des glucides alimentaires chez la truiteLa thèse met aussi en lumière le potentiel d'utilisation de l'hypoxie comme stimulus pour programmer le métabolisme du glucose, l'épigénome et l'utilisation des glucides alimentaires chez la truite arc-en-ciel. / The carnivorous rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) is considered as a poor user of dietary carbohydrates. Recent studies showed that a high-carbohydrate/low protein diet inducing hepatic global DNA hypomethylation could be involved in the establishment/maintenance of the poor dietary carbohydrates utilisation phenotype in trout, but the detail mechanisms remain unclear. The present thesis aimed at investigating the epigenetic mechanisms underlying this poor dietary carbohydrate utilisation phenotype in trout, and exploring if the glucose metabolism and the epigenome in juveniles can be programmed through a hypoxic stimulus during early life. We first identified all the paralogous genes related to DNA methylation/demethylation pathways (dnmt, tet and tdg) in trout genome, clarified their molecular evolution histories and monitored their transcriptional expression patterns during gametogenesis and embryogenesis in trout. Besides, we investigate further the causes, processes and potential mechanisms about the hepatic global DNA hypomethylation in trout after feeding a high carbohydrate/low protein diet. Results for the first time demonstrated that a decrease in protein content and an increase in carbohydrate content in the diet can independently as well as interactively induce hepatic global hypomethylation in trout. This global loss of methylation is probably established through an active demethylation pathway. We also found that a strong hyperglycaemia induced by glucose injection induces global CmCGG hypomethylation in the liver of trout. The detailed mechanisms of these demethylation processes remain to be elucidated. Finally, through metabolic programming strategy, we confirmed for the first time that using a non-nutritional stimulus, hypoxia, during early life stage persistently modulates the transcription of glucose metabolism-related genes in juvenile trout without negative effects on growth performance. Moreover, acute and chronic hypoxia tended to induce opposite programming effects on glucose-transporter encoding genes in both liver and muscle of juvenile trout. Together, the present thesis brings forward our understandings about the roles of epigenetics in contributing to the low ability to use dietary carbohydrates in trout, and sheds light on the potential of using hypoxia as the stimulus in metabolic programming strategy to tailor the glucose metabolism, the epigenome and dietary carbohydrate utilisation in rainbow trout.

La grossesse induit de profonds changements hémodynamiques et métaboliques de l’organisme maternel qui ont des conséquences sur le cœur. L’adaptation du cœur à cette condition physiologique nécessite un remodelage de sa structure et par conséquent des ajustements de sa fonction. Les mécanismes responsables de ces adaptations sont en grande partie inconnus. Cependant, ces connaissances sont essentielles pour la compréhension des complications cardiovasculaires, telle que l’hypertension gestationnelle (HG), qui constituent un risque pour la santé de la mère et du fœtus. Afin de caractériser les adaptations du cœur lors de la grossesse, l’originalité de notre approche expérimentale consistait à étudier le remodelage à l’échelle des cardiomyocytes du ventricule gauche. Ainsi, notre premier objectif était de déterminer les modifications structurales et fonctionnelles des cardiomyocytes chez la rate en vue d’identifier les altérations lors de l’HG. Chez les rates gestantes, le remodelage structural des cardiomyocytes se caractérise par une hypertrophie cellulaire avec une augmentation proportionnelle des dimensions. L’HG a été induite par un supplément sodique (0.9% NaCl) dans la diète. L’inadaptation structurale lors de l’HG se traduit par une diminution du volume cellulaire. L’étude des modifications fonctionnelles a révélé que lors de la gestation le fonctionnement contractile des cellules est dépendant de l’adaptation du métabolisme maternel. En effet, les substrats énergétiques, lactate et pyruvate, induisent une augmentation de la contractilité des cardiomyocytes. Cet effet est plus faible dans les cellules des rates hypertendues, ce qui suggère des anomalies du couplage excitation-contraction, dans lequel les courants calciques de type L (ICa-L) jouent un rôle important. Paradoxalement, le lactate et le pyruvate ont induit une augmentation de la densité des courants ICa-L seulement chez les rates hypertendues. Le récepteur aux minéralocorticoïdes (RM) est connu pour son implication dans le remodelage structuro-fonctionnel du cœur dans les conditions pathologiques mais pas dans celui induit par la grossesse. Notre deuxième objectif était donc de déterminer le rôle du RM dans l’adaptation de la morphologie et de la contractilité des cardiomyocytes. Des rates gestantes ont été traitées avec le canrénoate de potassium (20 mg/kg/jr), un antagoniste des RM. L’inhibition des RM pendant la gestation empêche l’hypertrophie cellulaire. De plus, l’inhibition des RM bloque l’effet du lactate et du pyruvate sur la contractilité. Chez la femme, la grossesse est associée à des changements des propriétés électriques du cœur. Sur l’électrocardiogramme, l’intervalle QTc est plus long, témoignant de la prolongation de la repolarisation. Les mécanismes régulant cette adaptation restent encore inconnus. Ainsi, notre troisième objectif était de déterminer le rôle du RM dans l’adaptation de la repolarisation. Chez la rate gestante, l’intervalle QTc est prolongé ce qui est corroboré par la diminution des courants potassiques Ito et IK1. L’inhibition des RM pendant la gestation empêche la prolongation de l’intervalle QTc et la diminution des courants Ito. Les travaux exposés dans cette thèse apportent une vision plus précise du remodelage cardiaque induit par la grossesse, qui est permise par l’étude à l’échelle cellulaire. Nos résultats montrent que lors de la gestation et de l’HG les cardiomyocytes subissent des remodelages morphologiques contrastés. Notre étude a aussi révélé que lors de la gestation, la fonction contractile est tributaire des adaptations métaboliques et que cette relation est altérée lors de l’HG. Nos travaux montrent que la régulation de ces adaptations gestationnelles fait intervenir le RM au niveau de la morphologie, de la relation métabolisme/fonctionnement contractile et de la repolarisation. En faisant avancer les connaissances sur l’hypertrophie de la grossesse, ces travaux vont permettre d’améliorer la compréhension des complications cardiovasculaires gestationnelles. / Pregnancy is characterized by marked hemodynamic and metabolic changes, which have consequences on the heart. The adaptation of the heart to this physiological situation requires a remodeling of its structure, and consequently functioning adjustments. Mechanisms responsible for these adaptations are largely unknown. However, this knowledge is essential for the understanding of cardiovascular complications, such as gestational hypertension (GH), which represents a risk for the mother and the fœtus. To characterize cardiac adaptations to pregnancy, our experimental approach consisted in studying this remodelling at the level of left ventricle cardiomyocytes. Therefore, our first objective was to determine structural and functional modifications of cardiomyocytes in pregnant rats to be able to identify their variations in GH. In pregnant rats, structural remodelling of cardiomyocytes was characterized by a proportional volume expansion. GH was induced by a high sodium supplement (0.9% NaCl). In hypertensive rats, we observe significant cell volume shrinkage. The study of functional modifications elicited a strong relationship between metabolic adaptations and cell contractility. According to our results, in pregnant rats cardiomyocyte contractility was increased in presence of energy substrates lactate and pyruvate. This effect was weaker in the cells from hypertensive rats. This suggested modifications of the excitation-contraction coupling, in which L-type calcium currents (ICa-L) play an important role. Unexpectedly, lactate and pyruvate induced a significant increase in ICa-L only in hypertensive rats. In pathological conditions, mineralocorticoid receptors (MR) have been shown to mediate structural as well as functional remodelling of the heart. Our study is the first to investigate MR involvement in cardiac remodelling during pregnancy. Thus, our second objective was to determine MR involvement in cardiomyocyte remodelling. For this study, pregnant rats were treated with potassium canrenoate of (20 mg / kg / day), a MR antagonist. Our results revealed that MR inhibition during the pregnancy elicited a significant decrease of cell volume. MR inhibition has also affected metabolism and cellular functioning relationship. Indeed, plasma concentration of lactate was lower, which was in correlation with its blunted effect on cell contractility. In women, pregnancy-induced hypertrophy is associated with changes in electrical properties of the heart. Indeed, repolarisation is prolonged, which is characterised by a longer duration of QTc interval on the electrocardiogram. Regulation mechanisms involved in this adaptation are still largely unknown. Our third objective was therefore to determine the role of MR in the adaptation of repolarisation to pregnancy. Pregnancy induced a prolongation in QTc interval, which correlates with a decrease in potassium currents Ito and IK1. MR inhibition prevented QTc interval prolongation and the lowering of Ito. Our study gives a new insight of pregnancy-induced cardiac hypertrophy, which is provided by investigations at the cellular level. Our results demonstrate that pregnancy and GH are characterised by opposite remodellings. Moreover, in pregnancy the contractile function is dependent on metabolic adaptations. This is all the more glaring in GH as metabolic alterations induced modifications of electric properties to maintain contractile functioning. Furthermore, our work reveals MR involvement in the regulation of morphology, metabolism/contractility relationship, and repolarisation. By improving the knowledge of hypertrophy during pregnancy, this work contributes to improve the understanding of pregnancy-induced cardiac complications.

Situé dans le noyau suprachiasmatique (SCN) de l’hypothalamus, l'horloge principale contrôle les rythmes des processus comportementaux et métaboliques chez les mammifères. Par exemple, les rythmes quotidiens de veille-sommeil, d'alimentation-jeûne, de glycémie, de tolérance au glucose et de sensibilité à l'insuline sont régulés par l'horloge SCN. La lumière est le synchroniseur principal du SCN, même si de nombreux facteurs autres que la lumière, tels que l'éveil comportemental ou des facteurs métaboliques, peuvent également moduler la phase ou la période des SCN. L'objectif de cette thèse était d'étudier différents aspects des interactions entre l'éveil comportemental, les rythmes circadiens et le métabolisme du glucose. Dans la première partie, nous avons déterminé l'action centrale du Gastrin-Releasing Peptide (GRP), un neuropeptide synthétisé dans le SCN, sur le métabolisme du glucose. Nos résultats indiquent qu’une injection icv de GRP induit une hyperglycémie prolongée. Nous avons également montré qu’une privation de sommeil à court terme conduit à une détérioration de la tolérance au glucose. Dans la deuxième partie, nous avons démontré que l'éveil comportemental induit par la privation de sommeil ou une injection de caféine améliore l’entraînement photique de l'horloge SCN chez un rongeur diurne : le rat roussard du Soudan, Arvicanthis ansorgei. Ces réponses circadiennes chez une espèce diurne qui sont opposées à celles précédemment mises en évidence chez les rongeurs nocturnes pourraient avoir des applications biomédicales. / Located in the hypothalamic suprachiasmatic nucleus (SCN), the master clock generates rhythms of behavioural and metabolic processes in mammals. For example, daily rhythms of sleep-wake, fasting-feeding, plasma glucose concentration, glucose tolerance and insulin sensitivity are regulated by the SCN clock. Light is the primary synchronizer of SCN pacemaker though many light-independent factors such as behavioural arousal and metabolic cues also have phase and period resetting properties. The aim of thesis was to study different aspects of the interactions between behavioural arousal, circadian rhythms and glucose metabolism. In the first part, we extended the study of brain control of glucose metabolism by investigating the central action of gastrin-releasing peptide (GRP), a neuropeptide synthesized in the SCN, on glucose metabolism. Our result indicates that central GRP induces long-lasting hyperglycemia. We also showed that acute sleep deprivation leads to impaired glucose tolerance. In the second part, we demonstrated that behavioural arousal induced by sleep deprivation or caffeine treatment enhances photic-entrainment of the SCN clock in the diurnal Sudanian grass rat, Arvicanthis ansorgei. These circadian responses in a diurnal species are opposite to the earlier findings in nocturnal rodents and may have biomedical applications.

La progression tumorale repose sur l'acquisition progressive d'anomalies génétiques qui vont conduire à la prolifération dérégulée de ces cellules. Il existe cependant des systèmes de protection contre cette progression tumorale que l'on appelle systèmes de sauvegarde. Ainsi, pour se transformer, la cellule tumorale doit franchir ces barrières anti-tumorales. Les résultats de mon travail de thèse, qui avait pour objectif initial d'identifier les altérations moléculaires précoces de l'oncogenèse, m'ont permis de mettre en évidence un nouveau mécanisme de sauvegarde anti-tumoral. Pour cette étude, un modèle d'étude in vitro de l'initiation et de la progression tumorale déclenchée par l'oncogène RET développé par notre équipe a été utilisé. Grâce à l'utilisation de ce système, nous avons pu montrer que le Réticulum Endoplasmique (RE) est un senseur efficace de l'altération du métabolisme glucidique déclenchée par les signalisations oncogéniques, et que le stress qu'il subit alors, conduit à l'apoptose. Ce travail a permis de mettre mis en évidence que les cellules malignes qui franchissent cette barrière peuvent alors bénéficier d'un effet pro-tumorale du SRE. Ainsi, les résultats présentés dans ce manuscrit offrent une meilleure compréhension du rôle complexe que joue le SRE dans la cancérogénèse / Carcinogenesis involves not only inactivation of tumourigenesis barriers, but also alterations in energy metabolism to fulfil the synthetic and bioenergetic requirements for fast and uncontrolled growth. Our study supports a model in which the ER acts as a node between altered glucose metabolism and tumourigenesis barriers. This major site in the cell for protein folding and maturation, can sense glucose limitation that results from oncogenic-mediated increased glucose demand, and consequently trigger unfolded protein response-dependent apoptosis. As such, the ER functions as a surveillance mechanism that suppresses the emergence of tumour cells. Overcoming this early barrier involves a specific attenuation of the pro-apoptotic PERK-CHOP branch of the unfolded protein response, a cellular adaptation that in turn may favour malignant progression. These observations bring new insights into the complex role of the unfolded protein response during tumourigenesis

Les oxydants infusés avec la nutrition parentéral (NP) néonatale induisent une modification du métabolisme des lipides et du glucose, donnant lieu à l’âge adulte à un phénotype de carence énergétique (faible poids, baisse de l’activité physique). L’hypothèse qu’une diète précoce riche en glucose prévient ces symptômes plus tard dans la vie, fut évalué chez le cobaye par un ANOVA en plan factoriel complet à deux facteurs (p < 0:05) : NP du jour 3 à 7, suivit d’une nourriture régulière (chow) (NP+) vs. chow à partir du 3ième jour (NP-), combiné avec une eau de consommation enrichie en glucose (G+) ou non (G-) à partir de la 3ième semaine. Les paramètres suivant ont été mesurés à l’âge de 9 semaine: taux de croissance, activité physique, activité de phosphofructokinase-1 et glucokinase (GK), niveau hépatique de glucose-6-phosphate (G6P), glycogène, pyruvate et potentiel redox du glutathion, poids du foie, glycémie, tolérance au glucose, concentrations hépatiques et plasmatiques en triacylglycérides (TG) et cholestérol. Le groupe G+ (vs. G-) avait un taux de croissance plus bas, une activité de GK et une concentration en G6P plus élevée, et un potentiel redox plus bas (moins oxydé). Le niveau plasmatique de TG était moins élevé dans le groupe NP+ (vs. NP-). Les traitements n’eurent aucun effet sur les autres paramètres. Ces résultats suggèrent qu’indépendamment de la NP, une alimentation riche en glucose stimule la glycolyse et déplace l’état redox vers un statut plus réduit, mais ne surmonte pas les effets de la NP sur le phénotype physique de carence énergétique. / Neonatal exposure to oxidant molecules from total parenteral nutrition (TPN) alters future lipid and glucose metabolism, resulting in an energy deficient phenotype characterized by lower body weight and physical activity. Using a guinea-pig model, the hypothesis that early diet supplementation with glucose could overcome such symptoms at week 9 of age was tested in a two-factor full-factorial ANOVA design (p<0:05): TPN day 3-7, chow thereafter (TPN+) vs: chow from day 3 (TPN-), combined with glucose-enriched diet from week 3 (G+) vs: plain chow throughout (G-). The growth rate, physical activity, phosphofructose kinase-1 and glucose kinase (GK) activities, glucose-6-phosphate (G6P), glycogen and pyruvate concentrations, relative liver weight, fasting blood glucose, glucose tolerance, hepatic and plasma triacylglyceride and cholesterol levels, individual glutathione levels and GSH/GSSG-based redox potential were determined at 9 weeks. Glucose supplementation (vs: the lack thereof) resulted in a lower growth rate, higher GK activity, and higher G6P concentration at week 9. Plasma triacylglycerides at week 9 were lower in TPN+ (vs: TPN-) subjects. Hepatic GSH=GSSG-derived redox potential shifted to a more reduced state in G+ (vs: G-) subjects. No other parameters showed significant differences. Independently of TPN, an early glucose-rich diet stimulated the glycolysis pathway, shifted the redox potential towards a more reduced status ; however, it did not overcome the effects of TPN on future physical and metabolic phenotype.