Dans le cadre de l’évaluation de la néphrotoxicité métabolique du cadmium, nous avons étudié l'effet du chlorure de cadmium (CdCl2) sur la néoglucogenèse dans les tubules rénaux proximaux murins et humains. Les expériences de dose-effets in vitro montrent que le CdCl2 inhibe l’utilisation de lactate et la production de glucose de façon dose-dépendante. En outre, le CdCl2 induit une diminution importante des concentrations cellulaires de l'ATP et des principaux composés contenant des groupements thiols tels que les coenzymes A et le glutathion réduit. Les mesures enzymatiques et de spectroscopie RMN du carbone 13, montrent que le CdCl2 produit dans les tubules rénaux murins et humains respectivement aux concentrations de 10 et 100 μM, une inhibition des flux à travers la lactate déshydrogénase et l'ensemble de la voie de la néoglucogenèse. Nos résultats sont en faveur d’une action inhibitrice directe du cadmium sur les enzymes intervenant dans la voie de la néoglucogenèse. Toutefois, la baisse intracellulaire en ATP, coenzymes A et glutathion, aurait un effet potentialisateur de cette inhibition. Ainsi, cette étude fournit une base biochimique pour une meilleure compréhension des mécanismes cellulaires des tubulopathies proximales survenant chez l'homme suite à une exposition chronique au cadmium. / As part of the assessment of metabolism nephrotoxicity of cadmium, we have studied the effect of cadmium chloride (CdCl2) on gluconeogenesis in isolated mouse and human renal proximal tubules. The dose-response experiments in vitro have shown that CdCl2 inhibits the use of lactate and glucose production in a dose-dependent fashion. Besides, the CdCl2 induced a significant decrease in cellular concentrations of ATP and the main compounds containing thiol groups such as coenzyme A and reduced glutathione. The enzymatic steps and 13C-NMR spectroscopy showed that CdCl2 produced in mouse and human kidney tubules respectively at concentrations of 10 and 100 μM, an inhibition of fluxes through lactate dehydrogenase and the entire gluconeogenic pathway. Our results are in favor of a direct inhibitory action of cadmium on enzymes involved in the gluconeogenic pathway. However, the decrease in intracellular ATP, glutathione and coenzyme A, would have a potentiating effect of this inhibition. Therefore, this study provides a biochemical basis for better understanding the cellular mechanisms of proximal tubular nephropathy occurring in humans following chronic exposure to cadmium.

Les carcinomes hépatocellulaires (CHC) mutés CTNNB1 ont des caractéristiques phénotypiques propres en termes de polarité et de métabolisme (absence de stéatose). Nous avons émis l’hypothèse que ce phénotype pouvait être secondaire à l’activation du gène suppresseur de tumeurs LKB1 qui code une Ser/Thr kinase multitâches.Nous avons tout d’abord montré qu’il existait effectivement un dialogue complexe entre les voies Wnt/β-Caténine et LKB1 dans le foie. Les mutations de CTNNB1 sont en effet capables d’induire l’expression protéique de LKB1 dans des lignées hépatomateuses humaines, et les CHC mutés CTNNB1 présentent une expression protéique accrue de LKB1 et une signature transcriptionnelle d’activation de LKB1. De plus, dans deux modèles murins d’invalidation hépatospécifique de Lkb1, LKB1 est apparu comme requis pour l’activation complète du programme transcriptionnel de β-Caténine mais de façon dépendante du stade de développement et du contexte nutritionnel. Enfin, la signalisation LKB1 est apparue comme nécessaire à la survie des hépatocytes activés pour β-Caténine dans deux modèles murins différents.Nous avons aussi caractérisé les rôles métaboliques de LKB1 dans le foie. L’invalidation hépatospécifique de Lkb1 induisait une augmentation progressive de la masse grasse corporelle avec utilisation préférentielle des glucides comme substrat énergétique. Il existait une activation de la néoglucogenèse hépatique avec hyperglycémie et une lipogenèse accrue avec accumulation hépatocytaire de lipides. Enfin, nous avons mis en évidence une activation paradoxale de la signalisation AKT dans les hépatocytes, même à jeun, et une dépendance énergétique aux acides aminés. Enfin, nous avons identifié une nouvelle isoforme protéique de LKB1 délétée de son domaine N-Terminal et d’une partie de son domaine kinase. D’expression tissulaire préférentiellement musculaire et myocardique, cette isoforme catalytiquement inactive se comportait comme dominant positif sur l’activation de l’AMPK par la forme conventionnelle mais comme dominant négatif dans l’activité polarisation induite par LKB1. Enfin, elle était capable d’induire, en l’absence de la forme conventionnelle, la prolifération cellulaire et la tumorigenèse chez la souris nude. Elle pourrait exercer des rôles métaboliques particuliers dans les tissus fortement oxydatifs et des rôles oncogéniques dans certains contextes. / CTNNB1-Mutated hepatocellular carcinomas (HCC) share a specific polarity and metabolic phenotype without steatosis. We hypothesized that such phenotype could imply the tumor suppressor gene LKB1 that encodes for a multi-Task Ser/Thr kinase.We first demonstrated that a complex crosstalk indeed exists in the liver between LKB1 and the Wnt/β-Catenin pathway. LKB1 proteic expression was controlled by mutant β-Catenin in hepatomatous cell line and CTNNB1-Mutated HCCs had an enhanced LKB1 proteic expression as well a transcriptomic signature of LKB1 activation. In two mouse model of liver-Specific invalidation of Lkb1, we showed that LKB1 was required for full activation of the β-Catenin transcriptomic program, but it depended on the developmental stage and nutritional context. At least, LKB1 appeared to be required for the survival of β-Catenin activated liver cells in two other mouse models.Then, we wanted to caracterize the metabolic roles of LKB1 in the liver. Liver-Specific invalidation of Lkb1 progressively raised the body fat mass and we observed that carbohydrates were preferred as whole-Body energetic fuel. In the liver, gluconeogenesis and lipogenesis were enhanced, resulting in mild hyperglycemia and lipid accumulation in the hepatocytes. At least, we identified an aberrant activation of the AKT signaling in the liver, even during fasting, and an energetic dependence towards amino acids.At least, we identified a novel LKB1 proteic isoform that is deleted of its N-Terminal domain and part of its kinase domain. Highly expressed in the muscle and in the heart, this catalytically inactive isoform however acted as a positive dominant towards AMPK activation by full length LKB1 but as a negative dominant towards LKB1-Induced cell polarization. This isoform is also able to enhance cell proliferation and to induce tumors in a xenograft model, even when expressed alone. It could play specific metabolic roles in oxidative tissues and could be oncogenic in some contexts.

Le champignon filamenteux Podospora anserina constitue un système modèle pour l’étude de plusieurs processus biologiques, notamment le vieillissement. Une relation de causalité entre le fonctionnement de la chaine respiratoire et la longévité a été établie pour la première fois chez P. anserina et cette relation de causalité semble conservée. Le lien entre fonctionnement de la chaîne respiratoire et longévité pourrait se faire en partie par l’induction d’une régulation rétrograde en réponse à un dysfonctionnement mitochondrial. Les études des régulations rétrogrades mitochondriales et chloroplastiques montrent qu’en réponse à un dysfonctionnement de ces organites, il y a une reprogrammation de l’expression génique qui participe à la plasticité adaptative des espèces en réponse à l’environnement. Un gène cible d’une régulation rétrograde mitochondriale a été identifié chez P. anserina: le gène aox. L’oxydase alternative appartient à une voie respiratoire alternative en conditions de dysfonctionnement de la voie des cytochromes. Deux facteurs de transcription acteurs de cette régulation rétrograde mitochondriale ont été identifiés par une approche génétique. Ces protéines, RSE2 et RSE3, appartiennent à la famille des protéines Zn2Cys6 et sont les régulateurs majeurs du gène aox. Outre le gène aox, ces deux facteurs de transcription corégulent les deux enzymes de la néoglucogenèse FBP (Fructose-1,6-biphosphatase) et PCK (Phosphoénolpyruvate carboxykinase). Des allèles gain de fonction des gènes rse2 et rse3 ont été isolés et le crible pratiquement saturé. L’analyse de ces mutations ainsi que des approches de mutagenèse dirigée, ont permis de proposer l’existence de régions régulatrices dans les séquences protéiques RSE2 et RSE3. Une approche transcriptomique a permis d’identifier de nouvelles cibles de RSE2 et RSE3 activées lors d’un dysfonctionnement mitochondrial : le gène fhb (codant une flavohémoglobine) et le gène Pa_6_4030 (codant une α/β hydrolase). Une approche métabolomique a permis une meilleure compréhension de la reprogrammation métabolique en réponse à un dysfonctionnement de la chaîne respiratoire et du rôle de RSE2/RSE3 dans cette reprogrammation.RSE2 et RSE3 sont donc des acteurs d’une régulation rétrograde mitochondriale responsables de l’activation de voies respiratoires alternatives mais aussi d’une reprogrammation du métabolisme de P. anserina qui permettrait de maintenir une homéostasie cellulaire en condition de dysfonctionnement mitochondrial. / The filamentous fungus Podospora anserina is a model system for the study of many biological processes, including aging. A causal relationship between the respiratory chain efficiency and longevity has been established for the first time in P. anserina. This causal relationship seems to be conserved between species. The link between the respiratory chain efficiency and longevity could be in part explained by the induction of retrograde regulation in response to mitochondrial dysfunction. Studies of mitochondrial and chloroplast retrograde regulation show that in response to a dysfunction of these organelles, there is a reprogramming of gene expression involved in the adaptive plasticity of organisms in response to the environment.A target gene of mitochondrial retrograde regulation was identified in P. anserina: the aox gene. The alternative oxidase belongs to the respiratory alternative pathway induced when the mitochondrial electron transport chain is impaired. Two transcription factors involved in mitochondrial retrograde regulation were identified by a genetic approach. These proteins, RSE2 and RSE3 belong to the family of Zn2Cys6 proteins and are major regulators of aox. Besides the aox gene, these two transcription factors are responsible for the coregulation of two gluconeogenic enzymes: FBP (fructose-1,6-bisphosphatase) and PCK (phosphoenolpyruvate carboxykinase). By a genetic approach, several gain-of-function mutations were isolated in RSE2 and RSE3 and our screen was likely to be saturated. Analysis of these mutations, together with other mutagenesis approaches allowed us to propose the existence of regulatory regions in RSE2 and RSE3 sequences.Microarray transcriptional profiling was conducted on rse2 and rse3 gain of function mutants. This identified new targets of RSE2 and RSE3 activated during mitochondrial dysfunction: FHB (a gene encoding a flavohemoglobin) and Pa_6_4030 (a gene encoding an α / β hydrolase). A metabolomic approach was also used and it gave new insight to the metabolic reprogramming in response to a malfunction of the respiratory chain and the role of RSE2/RSE3 in this reprogramming.Thus we showed that RSE2 and RSE3 play a role in mitochondrial retrograde regulation that is responsible for the activation of the respiratory alternative pathway, and also for the activation of metabolic reprogramming of P. anserina that would maintain cellular homeostasis under conditions of mitochondrial dysfunction.

De nos jours, le changement de style de vie et la consommation excessive d'aliments riches en énergie sont associés avec l'augmentation majeure de l'incidence des maladies métaboliques comme l'obésité et le diabète de type 2. Le diabète de type 2 est caractérisé, entre autre, par une augmentation de la production hépatique de glucose responsable d'une hyperglycémie chronique. Durant ces 10 dernières années, plusieurs études ont suggéré que le microbiote intestinal pouvait être impliqué dans le développement des maladies métaboliques. Le microbiote intestinal est composé de plusieurs milliards de bactéries réparties en plus de 1000 espèces différentes qui colonisent le tractus digestif. Plusieurs études ont montré que certaines pathologies comme le diabète et l'obésité sont caractérisées par des altérations taxonomiques et fonctionnelles du microbiote intestinal. De plus, la colonisation de souris axéniques (i.e. dépourvues de microbiote) par un microbiote intestinal provenant de souris ou d'Hommes obèses/diabétiques est suffisante pour induire la pathologie. Ces résultats suggèrent que les modifications du microbiote intestinal retrouvées chez les patients obèses/diabétiques sont potentiellement impliquées dans le développement des maladies métaboliques. Cependant, l'absence de microbiote intestinal chez les souris axéniques induit des altérations structurelles et fonctionnelles de l'intestin comme une hyperperméabilité intestinale ou un système immunitaire atrophié. Dans ces conditions, il est possible de se demander si les effets délétères induits par la colonisation des souris axéniques avec un microbiote modifié peuvent être observés chez des souris conventionnelles. Pour répondre à cette question nous avons développé un nouveau protocole de transfert de microbiote intestinal dans un modèle de souris conventionnelles. Nous avons transféré le microbiote contenu dans le caecum de souris obèses (" microbiote obèse ") et celui contenu dans le caecum de souris minces (" microbiote mince ") dans des souris conventionnelles non traitées aux antibiotiques. De manière surprenante, le transfert du " microbiote obèse " a induit une diminution de la glycémie à jeun associée à une baisse de la néoglucogenèse hépatique chez les souris transplantées. A l'inverse, le transfert du " microbiote mince " n'a pas modifié la néoglucogenèse. De plus, le transfert du " microbiote obèse " a induit des modifications taxonomiques et fonctionnelles du microbiote intestinal des souris transplantées. De manière intéressante, une fois nourries avec un régime hyperlipidique les souris ayant reçu le " microbiote obèse " ont conservé une glycémie à jeun plus faible que les souris non transplantées. Encore une fois, ce phénotype résulte d'une diminution de la production hépatique de glucose caractérisée par une baisse de l'activité des enzymes néoglucogéniques phosphoenolpyruvate carboxykinase et glucose-6-phosphatase. Par ailleurs, ces souris sont également moins grasses que les souris non transplantées. En conclusion, nous avons montré que le transfert d'un " microbiote obèse " peut moduler le métabolisme hépatique et prévenir l'augmentation de la néoglucogenèse hépatique normalement induite par le régime hyperlipidique chez des souris conventionnelles. Ces travaux de thèse ont montré d'une part, que la modification du microbiote intestinal de souris conventionnelles est possible par transfert de microbiote caecal. D'autre part et contre toutes attentes, ces résultats mettent en lumière que, contrairement aux observations faites chez les souris axéniques, le transfert d'un " microbiote obèse " dans une souris conventionnelle n'induit pas les phénotypes caractéristiques des maladies métaboliques. Par ailleurs, ce modèle de transfert caecal pourrait être utile pour la compréhension du rôle des bactéries intestinales sur le développement des maladies métaboliques. / Nowadays, the change of lifestyle and increase in the consumption of high-calorie foods are associated with a marked rise of the prevalence of metabolic diseases, including obesity and type 2 diabetes. Type 2 diabetes is linked, at least in part, to an increase of hepatic glucose production responsible for a fasting hyperglycemia. In the past decade, an increasing body of evidence has proposed gut microbiota as a new factor contributing to these metabolic alterations. Gut microbiota consists of trillions of bacteria identifying more than 1000 different species that inhabit our intestine. A body of work has demonstrated that multiple pathologies such as type 2 diabetes and obesity are characterized by an altered proportion and activity of the gut microbiota. In addition, the colonization of germ-free mice with the gut microbiota from either obese/diabetic humans or obese/diabetic mice transfers the phenotype. These results suggest that the modifications of the gut microbiota found in obese/diabetic patients are a potential etiologic factor for those diseases. Nevertheless, the lack of microbiota in germ-free mice determines both structural and functional alterations such as gut hyperpermeability and the atrophy of the immune system. Therefore, we could wonder whether the detrimental effects of the gut microbiota from obese/diabetic patients observed in germ-free mice may also be observed in healthy conventional mice. To address this issue, we have developed a new gut microbiota transferring process from conventional mice to other mice. We have transferred the cecal microbiota harvested from either obese ("obese microbiota") or lean ("lean microbiota") mice in antibiotic-free conventional mice. Surprisingly, the mice which received the "obese microbiota" had a reduced fasted glycaemia compared to the mice which received the "lean microbiota". This diminution could be attributed to a decrease of the hepatic gluconeogenesis since conversion from pyruvate to glucose and phosphoenolpyruvate carboxykinase activity were lower in the liver of mice which received the "obese microbiota". Conversely, the transfer of the "lean microbiota" did not affect the hepatic gluconeogenesis. In addition, the transfer of the "obese microbiota" changed gut microbiota composition and the microbiome of recipient mice. Interestingly, mice which received the "obese microbiota" and fed a high-fat diet still exhibited reduced fed and fasted glycaemia. Once again, this phenotype was due to a decrease of hepatic gluconeogenesis characterized by a diminution of phosphoenolpyruvate carboxykinase and glucose-6-phosphatase activity. In addition, the mice which received the "obese microbiota" had less adiposity compared to the non-transferred mice. Finally, we reported that transferring the "obese microbiota" impact on hepatic metabolism and prevent HFD-increase hepatic gluconeogenesis. On the one hand, these thesis works, have demonstrated that it is possible to modify the gut microbiota by our caecal transferring process. On the other hand, our results suggest that the transfer of the "obese microbiota" in conventional mice does not induced some characteristics of metabolic diseases contrary to that it is observed in germ-free mice. Furthermore, this kind of gut microbiota transferring process may be useful for a better understanding of the etiology of metabolic diseases.

L'objectif de cette thèse était de déterminer dans quelle mesure l'équilibre en apports énergétiques et azotés dans la ration de ruminants en croissance (agneaux) pouvait avoir un impact sur l'efficacité d'utilisation de l'azote et en particulier des acides aminés (AA) chez ces animaux. Ce travail s'est particulièrement intéressé à l'utilisation des AA au niveau de l'aire splanchnique (tube digestif et foie) qui est utilisatrice importante d'AA et entre en compétition avec les muscles pour l'utilisation de ces AA. Les résultats montrent qu'une baisse des apports azotés seuls dans la ration relativement aux recommandations alimentaires ne se traduit pas nécessairement par une baisse de croissance, ce qui implique donc une meilleure efficacité d'utilisation de l'azote alimentaire. Ceci s'explique en partie par une diminution du prélèvement hépatique des AA (diminution du catabolisme des AA) et une meilleure efficacité d'utilisation des AA au niveau hépatique. A l'inverse, dans le cas d'une baisse des apports alimentaires en énergie seule dans le régime, la baisse de croissance et de rétention azotée est immédiate, associée à un catabolisme des AA et une uréogenèse intense chez les animaux. Ainsi, les recommandations en terme d'apports azotés chez les ruminants en croissance mériteraient d'être réévalués chez les ruminants afin de maximiser l'efficacité d'utilisation de l'azote dans la ration et limiter les rejets azotés dans l'environnement. A l'inverse, les recommandations énergétiques ne doivent pas être diminuées sous peine de pénaliser la croissance et l'accrétion protéique des animaux.

Dans le cadre de l'évaluation de la néphrotoxicité métabolique du cadmium, nous avons étudié l'effet du chlorure de cadmium (CdCl2) sur la néoglucogenèse dans les tubules rénaux proximaux murins et humains. Les expériences de dose-effets in vitro montrent que le CdCl2 inhibe l'utilisation de lactate et la production de glucose de façon dose-dépendante. En outre, le CdCl2 induit une diminution importante des concentrations cellulaires de l'ATP et des principaux composés contenant des groupements thiols tels que les coenzymes A et le glutathion réduit. Les mesures enzymatiques et de spectroscopie RMN du carbone 13, montrent que le CdCl2 produit dans les tubules rénaux murins et humains respectivement aux concentrations de 10 et 100 μM, une inhibition des flux à travers la lactate déshydrogénase et l'ensemble de la voie de la néoglucogenèse. Nos résultats sont en faveur d'une action inhibitrice directe du cadmium sur les enzymes intervenant dans la voie de la néoglucogenèse. Toutefois, la baisse intracellulaire en ATP, coenzymes A et glutathion, aurait un effet potentialisateur de cette inhibition. Ainsi, cette étude fournit une base biochimique pour une meilleure compréhension des mécanismes cellulaires des tubulopathies proximales survenant chez l'homme suite à une exposition chronique au cadmium.

Trypanosoma brucei est un parasite protozoaire responsable de la trypanosomiase humaine africaine. Il présente un cycle de vie complexe alternant entre des hôtes mammifères et un vecteur insecte, la mouche tsé-tsé. Au cours de ce cycle, il rencontre des environnements radicalement distincts auxquels il s’adapte en régulant son métabolisme. Nous avons étudié le métabolisme intermédiaire et énergétique de la forme procyclique évoluant dans le tractus digestif de l’insecte vecteur. Dans cet environnement dépourvu de glucose, la néoglucogenèse est cruciale pour la croissance et la survie des parasites car elle permet la synthèse d’hexoses phosphates et en particulier du glucose 6-phosphate qui alimente plusieurs voies de biosynthèse essentielles. Nos travaux confirment ce flux néoglucogénique alimenté par la proline mais aussi par le glycérol. Nous montrons que le glycérol est une source de carbone efficacement métabolisée et préférentiellement utilisée par la forme procyclique à défaut de la proline et même du glucose pour alimenter son métabolisme intermédiaire. Cette situation qu in’a jamais été décrite auparavant met en évidence la répression du glycérol sur le métabolisme du glucose. Nous montrons également que l’enzyme fructose 1,6-biphosphatase(FBPase), spécifique de la néoglucogenèse, n’est pas essentielle à la survie du parasite en conditions dépourvues de glucose indiquant qu’il existe une alternative à cette enzyme.Toutefois, FBPase joue un rôle important dans la virulence de T. brucei dans l’insecte.De plus, nous avons mis en évidence une autre stratégie d’adaptation de T. brucei basée sur des réarrangements génomiques qui peuvent mener à la synthèse de gènes chimères. / Trypanosoma brucei is a protozoan parasite responsible for human African trypanosomiasis. His complex life cycle alternates between mammalian hosts and the insect vector, the tsetsefly. During this cycle, the parasite encounters dissimilar environments and adapts to the sechanging conditions by regulating his metabolism. We have studied intermediate and energetic metabolism of the procyclic form living in the midgut of the insect vector. In this glucose-depleted environment, gluconeogenesis is crucial for growth and viability of the parasites. Indeed, it allows the synthesis of hexoses phosphates and in particular glucose 6-phosphate which feeds several essential biosynthetic pathways. Our work has confirmed the existence of a gluconeogenic flux fed by proline and glycerol. We have shown that glycerol is an efficiently metabolized carbon source and is preferentially used by the procyclic form rather than proline or even glucose. This situation never described before highlights glycerol repression on glucose metabolism. We have also showed that the enzyme fructose 1,6-biphosphatase (FBPase), specific of the gluconeogenesis, is not essential for the viability ofthe parasite in glucose-depleted conditions, suggesting that there is an alternative to this enzyme. However, FBPase plays an important role for virulence of T. brucei in the insect. Moreover, we have showed another adaptation strategy developed by T. brucei which is basedo n genomic rearrangements leading to the synthesis of chimeric genes.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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.

Avec une prévalence en constante augmentation, le diabète de type II est devenu un réel enjeu de santé publique. Cette pathologie se caractérise par une hausse de la production hépatique de glucose, reflet d'une néoglucogenèse accrue qui évoluera en hyperglycémie chronique. Le foie est donc un tissu-cible privilégié pour lutter contre les déséquilibres du métabolisme glucidique. Une nouvelle drogue dérivée de la Metformine et dénuée d'effets secondaires, le E008, a été synthétisée par Merck-Santé pour normaliser la glycémie des sujets diabétiques. Le double objectif de notre travail a consisté à (i) étudier les modifications des flux métaboliques au niveau hépatique dans un modèle nutritionnel de rats développant un syndrome métabolique, (ii) analyser les effets de ce nouveau composé médicamenteux et tenter d'élucider ses mécanismes d'action. Le régime enrichi en graisses entraîne une hausse de la néoglucogenèse associée à des perturbations de la fonction mitochondriale : hausse des radicaux libres, inhibition de la respiration, variation du potentiel rédox. Un dénominateur commun à ces évènements pourrait être une altération mutuelle de la composition des lipides membranaires et des quinones. L'administration du nouvel agent antidiabétique E008 à des rats sous régime gras permet de réduire leur production hépatique exacerbée de glucose, en modifiant le contrôle des voies métaboliques. De plus, il induit une inhibition subtile de la respiration cellulaire en agissant à la fois sur la chaîne respiratoire et sur le système phosphorylant (complexe I inhibé et expression réduite de l'ANT). Son action est également liée à une activation de la protéine kinase AMP dépendante (AMPK), par altération des rapports des nucléotides adényliques.