Le traitement de l’obésité est devenu un problème majeur de santé publique aussi bien dans les pays industrialisés que dans les pays en voie de développement. La leptine est une hormone clé dans le contrôle de l’homéostasie énergétique et glucidique en agissant au niveau du noyau arqué de l’hypothalamus (ARC). La résistance à la leptine au niveau de ce noyau hypothalamique contribue au développement de l’obésité. Par conséquent, prévenir son installation et lever cette résistance constitue un enjeu thérapeutique majeur. Notre laboratoire à récemment mis en évidence que la protéine Endospanine 1 est un régulateur négatif des fonctions du récepteur de la leptine (OB-R). En effet, cette protéine, exprimée à partir du même gène qu’OB-R, est capable d’interagir avec ce récepteur et de le retenir dans le compartiment intracellulaire. L’extinction d’Endospanine 1 spécifiquement au niveau de l’ARC prévient l’installation d’une obésité induite par un régime gras. Ces données démontrent donc, in vivo, l’importance de cette protéine dans la régulation des fonctions d’OB-R. Suite a ces résultats prometteurs, l’objectif premier de ma thèse a été d’approfondir nos connaissances sur le rôle joué, in vitro et in vivo, par Endospanine 1, ainsi que par son homologue Endospanine 2, dans la régulation des fonctions d’OB-R. Le second objectif de ce travail de thèse a été d’identifier de nouveaux composés capables de sensibiliser la réponse à la leptine chez les individus obèses. Ce travail a permis de montré que des souris rendues obèses par un régime gras présentaient une surexpression d’Endospanine 1 dans l’ARC suggérant ainsi une potentielle implication de cette protéine dans le développement de la résistance à la leptine. D’autre part, nous avons démontré que l’extinction d’Endospanine 1, dans l’ARC, permet de prévenir l’installation d’une obésité et de la corriger chez des souris obèses et conduit à une altération de la sécrétion d’insuline par le pancréas. Cet effet double sur le poids corporel et sur la glycémie pourrait être expliqué par l’effet différentiel de l’extinction d’Endospanine 1 sur l’activation des voies STAT3 et PI3K/AKT. En effet, en absence d’Endospanine 1 la voie STAT3 est suractivée tandis que la voie PI3K est inhibée. De façon surprenante, l’extinction d’Endospanine 2, second membre de la famille des Endospanines, inhibe de façon drastique l’activation de la voie STAT3 suggérant que ces protéines pourraient jouer des rôles différents dans la régulation des fonctions d’OB-R. Ce travail a également permis de décrire, pour la première fois, les conséquences d’une déficience en Endospanine 1 chez l’Homme. Nos données suggèrent qu’Endospanine 1 ne régule pas les fonctions d’autres protéines, définissant ainsi Endospanine 1 comme une cible thérapeutique hautement spécifique dans la correction de la signalisation leptine.La dernière partie de cette étude a consisté en l’identification de nouveaux composés capables d’activer OB-R ou d’augmenter son expression de surface. Deux tests de criblages ont permis d’identifier de telles molécules. Après validation et caractérisation, de tels composés pourraient être utilisés comme outils thérapeutique afin de restaurer la sensibilité à la leptine perdue chez les individus obèses. / Obesity is one of the greatest current public health challenges, not only in industrialized countries but also in developing countries. The hypothalamic arcuate nucleus (ARC) is a major integration centre for energy and glucose homeostasis that responds to peripheral hormones such as leptin. Resistance to leptin in the ARC is an important component of obesity development and its prevention or reversal represents a major therapeutic goal. Our laboratory recently described endospanin 1 as a negative regulator of the leptin receptor (OB-R) that by interacting with OB-R retains the receptor inside the cell. Interestingly, both proteins are expressed from the same promoter. Silencing of endospanin 1 in the ARC prevented the development of diet-induced obesity demonstrating the importance of this protein on OB-R in vivo function.Based on these encouraging findings the first aim of this thesis was to extend our understanding of the in vitro and in vivo role of endospanin 1 and its homologue, endospanin 2, on OB-R function. The second aim consisted in the identification of chemical compounds able to sensitize the leptin response in obese patients. We show here that endospanin 1 is up-regulated in the ARC of obese mice suggesting a potential contribution of this protein to the development of leptin resistance. Its silencing in the ARC of naïve and obese mice reverses obesity development and impairs pancreatic insulin secretion. This dual effect correlates with the differential effect of endospanin 1 on OB-R signaling, inhibition of the STAT3 pathway and activation of the AKT pathway. Intriguingly, endospanin 2, the second member of the endospanin family, promotes efficient STAT3 activation suggesting differential roles of both endospanins on OB-R function.We characterized an obese patient carrying a homozygous deletion in the chromosomal 1p31.3 region coding for endospanin 1. This is the first report defining the consequences of endospanin 1-deficiency in humans. Our data suggest that endospanin 1 has no major OB-R-independent functions thus defining endospanin 1 as an attractive and highly specific therapeutic target for the improvement of impaired leptin signaling.In the last part of the thesis two screening assays were developed to identify compounds that either activate OB-R or promote its cell surface expression. Primary screens were successfully performed for both assays and positive hits identified. Validated hits might be useful to resensitize the impaired leptin response in obese patients.

Πολλές μελέτες έχουν συνδέσει τη λεπτίνη με την παθοφυσιολογία των νεοπλασιών. Εμείς ερευνήσαμε την άμεση επίδραση της λεπτίνης σε κακοήθη αιματοποιητικό ιστό που περιελάμβανε κύτταρα οξείας μυελογενούς λευχαιμίας (AML) και λευχαιμικές κυτταρικές σειρές. Τα PBMC, τα Τ κύτταρα, τα Β κύτταρα και τα μονοκύτταρα από υγιείς δότες χρησιμοποιήθηκαν ως δείγματα αναφοράς. Προσδιορίσαμε τα πρότυπα έκφρασης των OB-R ισομορφών στα AML κύτταρα και σε λευχαιμικές κυτταρικές σειρές σε σύγκριση με τα κύτταρα αναφοράς με RT-PCR. Η ανασυνδυασμένη λεπτίνη αύξησε την έκφραση του OB-R και την ενδογενή λεπτίνη στους AML βλάστες και σε συγκεκριμένες κυτταρικές σειρές, μα όχι στα κύτταρα αναφοράς. Η CBA ανάλυση προ- και αντι-φλεγμονωδών κυτταροκινών έδειξε ότι η ανανσυνδυασμένη λεπτίνη αυξάνει την έκφραση της IL-6 από τα ΑΜL κύτταρα, πολλών κυτταροκινών από τις λευχαιμικές κυτταρικές σειρές που εξετάστηκαν, και έκκριση της IL-10 από τα PBMC κύτταρα. Ανάλυση western αποκάλυψε ότι η επίδραση της ανασυνδυασμένης λεπτίνης ήταν ανεξάρτητη από τα JAK-2/phospho-JAK-2 πρωτεϊνικά επίπεδα. Προτείνουμε πως το σύστημα λεπτίνης/ υποδοχέα επιδρά άμεσα και ισχυρά στην υποστήριξη ανάπτυξης αιματοποιητικών ανωμαλιών. / Several studies have implicated leptin in the pathophysiology of neoplasias. We investigated the direct effect of leptin on malignant hematopoietic tissue that included primary acute myeloid leukemia (AML) cells και leukemic cell lines. PBMC, T-cells, B-cells and monocytes from healthy subjects served as controls. We defined the patterns of OB-R isoform expression in AML cells and leukemic cell lines in comparison to control cells by RT-PCR. rLeptin upregulated the expression of OB-R and endogenous leptin in AML blasts and certain cell lines but not in control cells. Cytometric Bead Array analysis of pro- and anti-inflammatory cytokines showed that rleptin upregulates IL-6 secretion by AML cells, various cytokines by the leukemic cell lines tested and IL-10 secretion by control PBMC, contributed by monocytes. Western immunoblotting revealed that the effect of rleptin was independent of JAK-2/phospho-JAK-2 protein levels. We propose that the leptin/OB-R system is strongly and directly involved in supporting the growth of hematopoietic malignancies.

Η λεπτίνη είναι μια ορμόνη 16 kD που κωδικοποιείται απότογονίδιο obκαι παράγεται από τα λιποκύτταρα ρυθμίζοντας το ενεργειακό ισοζύγιο. Τα επίπεδα λεπτίνης στο πλάσμα είναι ανάλογα με το δείκτη σωματικής μάζας (BMI), ενώ η έκφρασή της εξαρτάται από τη νηστεία και τη σίτιση, την ινσουλίνη, τα γλυκοκορτικοειδή, καθώς και από προφλεγμονώδεις κυτταροκίνες, κύριως τον TNF-α και την IL-1. Το μόριο της λεπτίνης παρουσιάζει ομοιότητες με τη μακριά έλικα των κυτταροκινών και δρά μέσω του υποδοχέα της (OB-R), ο οποίος ανήκει στην υπεροικογένεια των υποδοχέων των κυτταροκινών και εμφανίζεται σε ποικιλία ισομορφών ενώ εκφράζεται σε διάφορους ιστούς και κύτταρα του νευροενδοκρινικού, αναπαραγωγικού, αιματοποιητικού και ανοσοποιητικού συστήματος. Η λεπτίνη εμπλεκεται και σε αυτοάνοσες καταστάσεις με το να προάγει τη διατήρηση παθογόνων Th1 κυτταρικών υποπληθυσμών. Στην παρούσα μελέτη προκειμένου να διερευνήσουμε το ρόλο της λεπτίνης σε αυτοάνοσες καταστάσεις μετρήσαμε τα επίπεδα αυτής και του υποδοχέα της σε ασθενείς με ρευματοειδή αρθρίτιδα, μια χρόνια συστεμική αυτοάνοση νόσο, για να δούμε εάν αυτά σχετίζονται με το στάδιο της νόσου ή τη θεραπεία. Ακόμη μελετήθηκε η εμπλοκή της λεπτίνης στην έκφραση προ- και αντιφλεγμονωδών κυτταροκινών στον ορό ασθενών και μαρτύρων. Τα αποτελέσματα δείχνουν πως τα επίπεδα λεπτίνης είναι υψηλά στους ασθενέις με ΡΑ. Επιπλέον τα επίπεδα λεπτίνης δεν βρέθηκε να σχετίζονται με το στάδιο της νόσου ή τη χορηγούμενη θεραπεία. Παρόλα αυτά τα αυξημένα επίπεδα λεπτίνης σε ασθενείς με ρευματοειδή αρθρίτιδα καταδεικνύουν ενδεχομένως έναν παθογενετικό ρόλο της λεπτίνης. / Leptin is a 16 kD peptide hormone, encoded by the ob gene and synthesized mainly by adipocytes to regulate the energy balance. In humans, leptin plasma levels are strongly correlated with body mass index (BMI) and the expression of leptin is regulated by fasting and feeding, insulin, glucocorticoids and pro-inflammatory cytokines, mainly TNFa and IL-1. Leptin is structurally similar to long-chain helical cytokines and it signals through its receptor, OB-R, which is a member of the cytokine receptor superfamily. OB-R comes in a variety of protein isoforms, and is expressed in several tissues and cells of the neuroendocrine system as well as the reproductive, hematopoietic and immune systems. Leptin has also been implicated in the pathogenesis of autoimmunity. It has also been suggested that leptin may promote the expansion and maintenance of pathogenic Th1-cell populations in autoimmune diseases. In this study to investigate the role of leptin in human autoimmunity, we measured leptin and OB-Rs levels inthe sera of patients suffering from rheumatoid arthritis (RA), a common chronicsystemic inflammatory disease, and tested for a possible correlation with disease activity and type of treatment. In addition, we studied whether leptin has an effect on the expression patterns of pro- and anti-inflammatory cytokine genes in PBMC isolated from RA patients and controls.Our results showed significantly elevated serum leptin levels in the rheumatoid population compared to the healthy controls.In addition, there was an absence of correlation between serum leptin levels and disease activity, as well as the nature and quantity of the medications administered to the patients. The absence of correlation between serum leptin levels and disease activity, coupled with the significantly and stably elevated levels of this hormone in the rheumatoid sera compared to the controls, are probably indicative of an insiduous pathogenetic role of leptin in rheumatoid arthritis.

Diese Arbeit beinhaltet Untersuchungen zu den unterschiedlichen Isoformen des Leptinrezeptors und dessen Regulation in primären humanen Hepatozyten. Leptin und der Leptinrezeptor nehmen in der Physiologie des menschlichen Energiehaushaltes eine wesentliche Funktion ein und sind an der Pathogenese der Adipositas mit Folgeerkrankungen wie der Entwicklung einer Fettleber beteiligt. Es wird erstmalig geprüft inwieweit das Modellsystem primärer humaner Hepatozyten für Analysen der Leptinrezeptor-Expression und der Abspaltung von löslichem Leptinrezeptor geeignet ist. Weiterhin werden untersucht, welchen Einfluss endokrine Regulatoren wie Dexamethason, Leptin und Glucagon auf die isoformspezifischen Rezeptormengen in primären Hepatozyten haben und wie der Rezeptor unter Apoptose reguliert ist, welche durch die lipotoxischen Effekte der freien Fettsäure Palmitat und den Apoptoseinduktor Staurosporin induziert wird. Hierdurch können Rückschlüsse auf eine möglicherweise veränderte Wirksamkeit des Leptins in der Leber gezogen werden.

Orientador: Patricia Fernanda Felipe Pinheiro / Resumo: A programação fetal (PF) é o resultado permanente do organismo na presença de estímulos ocorridos durante os períodos críticos de desenvolvimento. Vários fatores ambientais podem levar à PF. Entre eles, podemos citar a restrição alimentar materna ou a deficiência específica de nutrientes. De acordo com a janela de programação fetal masculinizante (MPW), os andrógenos agem para assegurar o desenvolvimento normal dos órgãos reprodutores do macho, assim, foram estudados os efeitos da restrição proteica materna durante a gestação e lactação sobre o desenvolvimento da próstata ventral de ratos Wistar. Para isto, dois grupos de ratas gestantes foram alimentadas com dietas isocalóricas, sendo um grupo normoproteico (NP) e o outro grupo hipoproteico (RP). Os grupos NP e RP tiveram livre acesso à dieta durante os períodos de gestação e lactação. Após o desmame, metade da prole de machos foi eutanasiada. A outra metade da prole de machos recebeu dieta padrão de animais de laboratório até os 120 dias de idade. A próstata ventral foi estudada por imuno-histoquímica para a avaliação da localização do antígeno de proliferação celular (PCNA), da proteína p63, dos receptores de andrógeno (AR), de estrógeno alfa (ER-α), de grelina (GHSR-1a), de leptina (Ob -R). Os pesos corpóreo, da próstata ventral, dos testículos e do tecido adiposo e os níveis de testosterona e estradiol foram obtidos. A PF determinou atraso no crescimento somático dos animais do grupo RP e diminuição do estradiol plasmáti... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Fetal programming (FP) is the permanent result of the organism in the presence of stimuli during the periods of development. Several environmental factors can lead to FP. Among them, we can mention the maternal food restriction or deficiency of specific nutrients. According to the masculinization programming window (MPW) in which androgens act to ensure normal development of the male reproductive organs, we studied the effects of maternal protein restriction during pregnancy and lactation period on the development of the Wistar rat ventral prostate. Dams of the group (NP) were fed diet containing 17% protein; Dams of the group (RP) were fed diet containing 8% protein. The NP and RP groups had free access to diet during pregnancy and lactation period. After weaning, half of the male pups was killed. The other half of male pups received a standard laboratory diet until 120 days old. The ventral prostate was studied immunohistochemically to evaluate the expression of cell proliferation antigen (PCNA), p63 protein, androgen (AR), alpha estrogen (ER-α), ghrelin (GHSR-1a), leptin (Ob -R) receptors. The body, ventral prostate, testes and adipose tissue weights, testosterone and estradiol levels were determined. FP determined a delay somatic growth of the RP group and decrease of the plasmatic estradiol of the adult animals of the RP group. At 21 days of age, the RP group presented less intense immunostaining for ER-α, GHSR-1a, and Ob-R when compared to the NP group. At 120 days, the... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Diese Arbeit beinhaltet Untersuchungen zu den unterschiedlichen Isoformen des Leptinrezeptors und dessen Regulation in primären humanen Hepatozyten. Leptin und der Leptinrezeptor nehmen in der Physiologie des menschlichen Energiehaushaltes eine wesentliche Funktion ein und sind an der Pathogenese der Adipositas mit Folgeerkrankungen wie der Entwicklung einer Fettleber beteiligt. Es wird erstmalig geprüft inwieweit das Modellsystem primärer humaner Hepatozyten für Analysen der Leptinrezeptor-Expression und der Abspaltung von löslichem Leptinrezeptor geeignet ist. Weiterhin werden untersucht, welchen Einfluss endokrine Regulatoren wie Dexamethason, Leptin und Glucagon auf die isoformspezifischen Rezeptormengen in primären Hepatozyten haben und wie der Rezeptor unter Apoptose reguliert ist, welche durch die lipotoxischen Effekte der freien Fettsäure Palmitat und den Apoptoseinduktor Staurosporin induziert wird. Hierdurch können Rückschlüsse auf eine möglicherweise veränderte Wirksamkeit des Leptins in der Leber gezogen werden.