Très peu de données sont aujourd’hui disponibles sur le rôle des nutriments et de leurs interactions in vivo dans la régulation de l’autophagie. L'objectif principal de cette thèse était donc d’étudier l’effet de la qualité nutritionnelle de l’aliment sur le contrôle de cette fonction cellulaire. Une première étude a permis de montrer que les différents ratios en protéines et en glucides influencent significativement les mécanismes de contrôle de l’autophagie dans le muscle de truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss). Ces résultats ont été renforcés par une étude sur culture primaire de myoblaste de truite montrant que l’addition d’acides aminés dans le milieu de culture inhibe l’autophagie alors que le glucose à un effet inverse (article 1). Une seconde étude a porté sur la fraction protéique de l’aliment et notamment sur la teneur en méthionine, dont le niveau est trop faible dans les aliments pour poissons à base de végétaux. Les résultats obtenus indiquent que la machinerie autophagosomale mais également les principaux facteurs du renouvellement des protéines musculaires sont sensible aux variations de la teneur en méthionine de l’aliment et que la réponse qui en résulte peut fortement affecter la croissance (article 2). L’ensemble des données obtenues dans les deux premières études reposaient sur la mesure du taux d’un marqueur de l’autophagie (LC3-II) qui est à la fois produite et dégradée au cours du processus (flux) autophagique. Ainsi, dans l’optique de préciser les résultats obtenus dans les deux premiers articles, une troisième étude a été effectuée afin de déterminer s’il est possible de bloquer le flux autophagique dans le muscle de truite par l’emploi de différents agents pharmacologiques (inhibiteurs du flux autophagique). Il s’agissait également de déterminer les limites de l’utilisation de tels inhibiteurs chez cette espèce. Les essais effectués n’ont pas permis de mesurer le flux autophagique dans le muscle. En revanche, l’injection intrapéritonéale de colchicine a bien bloqué le flux autophagique dans le foie, ouvrant ainsi un nouveau champ d’investigations sur le rôle de l’autophagie dans le métabolisme intermédiaire. En conclusion, l’ensemble de ces travaux montre que l’autophagie n’est pas uniquement sensible à l’état nutritionnel (jeûne/nourris) mais également à la nature des aliments consommés. Outre leurs intérêts agronomique et thérapeutique, ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour une meilleure compréhension des mécanismes d’action de l’autophagie au niveau cellulaire et métabolique mais également de son rôle dans l’adaptation des espèces au cours l’évolution. / Few data has been published on the role of nutrients and their interactions in vivo in the regulation of autophagy. The main objective of this thesis was therefore to characterize the response of the autophagic/lysosomal pathway to the macronutrients composition of the diets. The first study showed that different ratio of proteins and carbohydrates in the diet significantly affect the controls of autophagy in the muscle of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). These results were strengthened by study on primary culture of trout myoblasts showing that the addition of amino acids in cell culture medium inhibited the formation of autophagosomes, whereas the addition of glucose had an opposite effect (paper 1). A second study focused on the protein fraction of the diet and specifically on the content of methionine, whose the levels are low in fish feed plant-based diets. The obtained results showed that both autophagy machinery and the main factors of muscle protein turnover are significantly sensitive to change in dietary methionine levels and the resulting response may strongly affect growth and feed utilization (paper 2). The data obtained in these two first studies were based on measuring the level of autophagy marker (LC3-II), which is both produced and degraded during autophagic (flux) process. Thus, in view to clarify the results obtained in the two first studies, we conducted a third study to determine whether it is possible to block the autophagic flux in trout muscle by using different lysosomotropic agents (autophagic flux inhibitors). The objective was also to determine the limits of autophagic flux inhibitors utilisation in vivo. Different tests failed to measure autophagic flux in the muscle of rainbow trout. In contrast, intraperitoneal injection of colchicine blocked the autophagic flux in the liver. This study allowed us to investigate the function of autophagy in the intermediary metabolism. In conclusion, these studies show that autophagy is not only sensitive to the nutritional status (fasting/fed) but also to the nature of the consumed diets. In addition to their therapeutic and agricultural interests, these results open new perspectives to better understand the mechanisms of autophagy at metabolic and cellular level but also its role in the adaptation of species during evolution.

Les relations entre le stress et l'alimentation sont l'objet d'interactions complexes et multiples. Le lien habituellement admis entre le stress et le gain de poids passe par une modification du comportement alimentaire. Plusieurs travaux indiquant l'impact du stress sur la prise alimentaire ont donné cependant des résultats variables, engendrant selon les sujets une réduction ou un accroissement de la prise alimentaire sans préciser quel(s) est (sont) le(s) macronutriment(s) modifié(s). Dans la première partie de cette thèse nous avons montré l'influence du stress sur le gain de poids et sur le choix en macronutriments, étude réalisée sur le modèle rat soumis à deux situations alimentaires différentes (expérience 1 : les rats ont reçu l'aliment ad-lib ; expérience 2 : les rats sont soumis à une restriction alimentaire( 2 épisodes alimentaires par jour)). Les résultats de ces deux protocoles expérimentaux ont montré qu'un stress aigu (15 min de nage par jour pendant 3 jours consécutifs) appliqué juste avant la phase active entraîne une diminution du gain de poids journalier chez les rats Wistar mâles et femelles. Les mesures de consommations examinées à différents intervalles de temps durant la phase nocturne ont révélé une dépression de la prise alimentaire durant les 3 premières heures après le stress (expérience 1) et durant la 1ere période alimentaire (expérience 2) quel que soit le sexe. Le stress a entraîné aussi une augmentation de la corticostéronémie et une diminution de l'insulinémie. Ces résultats démontrent un dimorphisme sexuel quant au choix en macronutriments en réponse au stress. On conclue donc que les stress induit, en plus d'un effet quantitatif, des effets qualitatifs sur la prise alimentaire. Dans la deuxième partie nous nous sommes intéressés à la variabilité génétique de l'axe corticotrope en relation avec la régulation du métabolisme énergétique entre deux souches consanguines de rats : Fischer F344 obèse et Lou maigre. Les comparaisons neuroendocrinienne, nutritionnelle et métabolique ont révélé que la souche F344 présentait (i) des perturbations de son axe corticotrope qui se traduisent par une forte sécrétion de corticostérone et (ii) une forte vulnérabilité à développer l'obésité liée au régime par augmentation de l'adiposité et diminution du métabolisme de base comparée à la souche Lou. Dans la dernière partie de cette thèse nous avons utilisé une « approche nutraceutique » : testant l'influence, sur le stress, d'un aliment fonctionnel (extrait de levure). A partir de notre modèle de stress mis au point dans la première partie, nous avons pu montrer les propriétés protectrices de l'apport alimentaire de l'extrait de levure sur les perturbations comportementales et alimentaires induites par le stress. Ces résultats ouvrent une perspective sur la relation entre le stress et le comportement alimentaire mais aussi sur une meilleure compréhension de la résistance à l'obésité chez le rat Lou impliquant l'axe corticotrope.

Ces travaux de thèse ont porté sur le développement de nouveaux engrais à relargage contrôlé grâce à la mise en œuvre d’un procédé de mechanosynthèse à partir de mélanges contenant des composés lamellaires soit naturels (montmorillonite, talc et chrysotile) soit synthétiques (les Hydroxydes Doubles Lamellaires (HDL) à base de Mg, d’Al et de Fe) et de monohydrogénophosphate de potassium. Ce sel est déjà utilisé en agriculture en tant que fertilisant conventionnel. Toutefois sa forte solubilité en solution aqueuse induit des pertes importantes lors de l’épandage via des procédés de lixiviation, de volatilisation ou encore de fixation dans les sols, limitant ainsi l’efficacité des nutriments pour les plantes. Il est alors nécessaire d’en utiliser des quantités excessives pour observer une efficacité en agriculture. Aussi la principale alternative est de contrôler l’apport en éléments venant d’une part du sel soluble mais également des constituants chimiques des matrices lamellaires impliquées. Une telle approche pourrait réduire les coûts en permettant une fertilisation accrue tout en en diminuant la solubilité des ions impliqués. La méthode utilisée consiste à broyer les réactifs ensemble en modifiant les conditions de broyage utilisées. Afin d’évaluer les modifications structurales induites par le broyage, les échantillons obtenus sont caractérisés à l’aide de différentes techniques de caractérisation du solide, en fonction des éléments chimiques impliqués. La diffraction des rayons X (PXRD), la microscopie électronique à balayage couplé avec un analyseur (SEM-EDX) et les méthodes spectroscopiques SSNMR, FTIR, RAMAN, RPE…) se sont avérées pertinentes pour réaliser le suivi des réactions de mechanosynthèse et mettre en évidence une amorphisation des matrices précruseurs et éventuellement la formation de nouvelles phases cristallisées. La microscopie montre sytématiquement une modification importante de la taille des particules avec perte de la morphologie des matériaux précurseurs et parfois apparition de nouveaux cristaux de forme bien définie ayant une composition chimique différente. Grâce à la spectroscopie RMN à l’état solide il est possible de mettre en évidence de fortes modifications de l’environnement chimique après mechanosynthèse, suggérant la formation de composés métastables impliquant des cations métalliques issus des phases lamellaires, du phosphore et de l’oxygène. Les composés obtenus ont ensuité été étudiés dans des conditions de relargage mettant en évidence des propriétés de realargage contrôlé quelle que soit la matrice lamellaire précurseur impliquée dans le procédé. La vitesse de relargage des nutriments est influencée par la nature et la composition chimique de la matrices de départ, sachant qu’en fonction de leur composition chimique des produits différents peuvent être formés. / The present work describes the development of slow release fertilizers from the mechanochemical activation of of natural (montmorillonite, talc, chrysotile) and synthetic (Layered Double Hydroxides (LDH) MgAl and MgFe) lamellar matrix mixtures with potassium monohydrogen phosphate. This salt is used in agriculture as a conventional fertilizer and is highly soluble in aqueous solution, which implies large losses due to leaching processes, volatilization or even fixation in the soil, limiting the efficiency of the nutrients for the plants. Due to these characteristics, there is a need to apply large quantities of these products in agriculture. Therefore, the main idea is to control the supply of both the elements coming from the soluble salt as well as the constituting elements of the lamellar matrices. Such approach could reduce costs with exacerbated fertilization, potentiating the use of the products and decreasing the solubility of the ions involved. The methodology used basically consists of the milling of the reagents varying the processing conditions. For the characterization of the samples, several techniques were used according to the nature of the compounds involved. Particularly, PXRD, SEM / EDX and spectroscopic (SSNMR, FTIR, RAMAN, EPR…) techniques proved to be highly efficient for the monitoring of the mechano-chemical reaction, and to highlight the amorphization of the precursors and/or the formation of a distinct crystalline phase. SEM/EDX showed after the mechanochemical activation the changes in particle size, the disappearance of precursor morphologies, and the formation of particles with distinct morphologies and different chemical composition. Using solid state NMR measurements significant changes in the chemical environments involved were evidenced, suggesting the formation of metastable compounds between metal cations from the lamellar matrices, phosphorus and oxygen, as well as other possible compounds as products. After the mechanochemical reaction, in the nutrient release assays, the slow release behavior was observed for all the matrices analyzed. The release rate can be influenced by the chemical composition of the starting matrices, since each matrix can produce similar and distinct products, for example, SiO2 from natural clays which is not possible in the LDH products.

L’étude du microbiote intestinal et de ses produits de sécrétion est un domaine de recherche en expansion en raison des perspectives thérapeutiques que cela peut ouvrir pour les maladies nutritionnelles telles que l’obésité ou les TCA. La Caseinolytic peptidase B (ClpB) est une protéine bactérienne produite par les entérobactéries qui présente un mimétisme moléculaire avec l’α-MSH, un neuropeptide anorexigène signalant la satiété au niveau de l’hypothalamus. Des études récentes ont cherché à évaluer si la protéine ClpB pouvait induire des effets anorexigènes similaires à ceux de l’α-MSH, en situation physiopathologique et dans des modèles de troubles nutritionnels. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse a été d’étudier les potentiels effets pharmacologiques de la protéine ClpB, intacte ou fragmentée sur les différents mécanismes de régulation de la prise alimentaire impliquant l’axe microbiote-intestin-cerveau et l’influence des nutriments. La première étude a évalué in vitro l’impact de trois macronutriments sur la production et l’expression de la protéine ClpB par les bactéries E. coli : seul l’apport protéique augmentait significativement la production de ClpB. Nous avons montré que la ClpB augmentait la sécrétion de PYY par les cellules entéro-endocrines intestinales de rat en culture. La deuxième d’étude a été réalisée chez des souris dans un modèle d’anorexie (ABA). La restriction alimentaire, avec ou sans activité physique, augmentait la concentration plasmatique de ClpB, qui était associée à une augmentation de la proportion d’entérobactéries dans le microbiote, ce qui suggère son implication possible dans la physiopathologie de l’anorexie mentale. Enfin, la troisième étude a évalué in vivo chez le Rongeur, les effets pharmacologiques de la protéine ClpB sur la prise alimentaire. La prise alimentaire était réduite par l’injection de ClpB intacte ou fragmentée, mais pas par son fragment de 25 kDa. Ces résultats confortent le rôle de la protéine ClpB, produite par les entérobactéries, dans la régulation physiologique de la prise alimentaire et incitent à poursuivre l’étude de son implication dans les troubles anorexiques et son application thérapeutique dans les situations d’excès de poids. / The study of the gut microbiota and especially the effect of its secretory products is an expanding field of research in order to open therapeutic perspectives for nutritional diseases such as obesity or TCA. Among these molecules, the Caseinolytic peptidase B (ClpB) is a bacterial protein having a molecular mimicry in common with α-MSH, a neuropeptide whose anorectic actions are peripheral and central and possible via a microbiota-intestinal-brain communication. Current studies attempt to demonstrate whether this molecular mimicry can confer similar anorectic effects at the ClpB protein. The aim of this thesis was studied the potential pharmacological effects of ClpB protein the regulation of eating behavior. Given that the composition of the gut microbiota is dependent on the food present, the first study was evaluated in vitro the impact of three types of macronutrients on the production and expression of the ClpB protein by E. coli bacteria. Then, it was evaluated whether this protein could influence the secretion of satietogenic peptides like PYY by intestinal enteroendocrine cells using a primary culture of rat intestinal cells. Previous studies of U 1073 laboratory have shown that this protein has been found at the plasma level, the second study was performed in mice submitted to an anorexia model (ABA) to clarify the impact of dietary restriction on the ClpB protein, to better understand its possible involvement in the physiopathology of anorexia nervosa. Finally, the third study was evaluated the pharmacological effects of ClpB protein on food intake in vivo in rodents. The impact of the natural fragmentation of this protein and particularly of one of its fragments on food intake was also evaluated.