Le concept de DOHaD (Developmental Origins of Health and Disease) qui découle de la théorie de Barker, replace l’origine des maladies métaboliques de l’adulte au moment du développement fœtal et/ou périnatal. De nombreuses données épidémiologiques indiquent qu’une dysnutrition maternelle (dénutrition, surnutrition) a des répercussions sur la croissance fœtale qui se traduisent par une anomalie du poids à la naissance (retard de croissance intra utérin : RCIU / gros poids de naissance : Macrosomie) et prédisposent l’individu au développement des maladies métaboliques. Afin de mieux comprendre les mécanismes susceptibles de transmettre de génération en génération cette vulnérabilité métabolique, nous avons développé un modèle transgénérationnel chez le rat associant la programmation fœtale chez la F0 par dénutrition maternelle (modèle FR30) et une dysnutrition chez la F1 avec un régime alimentaire hyperlipidique.Nos résultats montrent qu’une restriction alimentaire de 70% durant toute la grossesse (modèle FR30) contribue à une sensibilité accrue chez la descendance F1 femelle au développement de traits de syndrome métabolique. Les femelles F1 issues de mères dénutries présentent à l’âge adulte une intolérance au glucose et une hyperleptinémie. Les femelles de la F1 soumises à un régime hyperlipidique « high fat » (HF) ne présentent pas d’obésité que ce soit celles issues de mères contrôle que de mères dénutries. La faible appétence du régime, et la carence en hydrates de carbone qui l’accompagnent ne permettent pas le développement de l’obésité. En revanche, ce régime accentue les perturbations métaboliques chez des animaux sensibilisés par la programmation.Lorsque les femelles F1 sont mises en reproduction, on observe qu’en réponse à la programmation fœtale (FR) et/ou au régime alimentaire (Standard ou HF) la trajectoire de croissance dans la descendance F2 conduit à des phénotypes différents à la naissance. Les nouveau-nés de mères F1 issues de mères C ou FR et ayant suivi un régime HF en prégestation et en gestation (C HF-HF et FR HF-HF) ont un RCIU. A l’inverse, les nouveau-nés issus de mères F1 issues de mères dénutries et ayant eu un régime HF en prégestation puis un régime standard durant la gestation (FR HF-S) ont une macrosomie. Les perturbations métaboliques et hormonales des mères F1 ne pouvant expliquer à elles seules la survenue de ces phénotypes, nous nous sommes intéressés à l’organe situé à l’interface entre les compartiments maternels et fœtaux permettant le dialogue entre la mère et le fœtus : le placenta.L’analyse morphologique et moléculaire du placenta nous indique que cet organe est non seulement sensible aux modifications métaboliques de la mère, mais s’adapte à la demande du fœtus. On observe de fortes variations géniques qui se traduisent par une surexpression ou sous expressions géniques selon le phénotype observé RCIU ou macrosomie. Il est important de noter que les variations présentent un dimorphisme sexuel. Nos travaux suggèrent donc que les phénotypes de RCIU ou macrosomie sont le résultat d’anomalies métaboliques et hormonales maternelles mais également de l’adaptation génique placentaire sexe-spécifique. / The concept of DOHaD (Developmental Origins of Health and Disease) which derives from the theory of Barker, replace the origin of metabolic diseases in adults during fetal development and / or perinatal period. Many epidemiological data indicate that maternal dysnutrition (undernutrition, overnutrition) affects fetal growth showing abnormal birth weight (intrauterine growth retardation : IUGR / large birth weight macrosomia) and predispose individuals to development of metabolic diseases. To better understand the mechanisms invovle in transmission of the metabolic vulnerability from one generation to another, we have developed a model combining transgenerational rat fetal programming in the F0 by maternal undernutrition (model FR30) and dysnutrition in F1 with an hyperlipidic diet.Our results show that dietary restriction of 70% throughout pregnancy (FR30 model) contributes to emphasize development of metabolic syndrome traits into female F1 progeny. F1 females from undernourished mothers have an adult glucose intolerance and hyperleptinemia. These metabolic disturbances will be increase by a high fat diet (HF) but will not lead to obesity in female F1 regardless of the mother (F0) diet/statut. This can be explain by the low palatability of the diet, and the lack of carbohydrates largely involve in the development of obesity. These F1 phenoypes conduce to different F2 phenotypes at birth depending of fetal growth trajectory.Newborns from F1 mothers C or FR with HF diet during pregestation and gestation (C HF-HF and FR HF-HF) present IUGR. In contrast, infants born from F1 undernourished mothers with HF diet during pregestation following by standard diet during pregnancy (FR HF-S) show macrosomia. Like metabolic and hormonal disturbances into F1 mothers can not explain themselves the occurrence of these phenotypes, we studied the organ at the interface between maternal and fetal compartments in charge of the crosstalk between mother and fetus : the placenta. Morphological and molecular analysis indicate that placenta is not only sensitive to metabolic changes in the mother, but also able to adapt to the fetus needs. We observe strong correlation between gene expression (decrease or increase) and phenotype (IUGR/macrosomia) with gender specificity.Our work therefore suggests that IUGR or macrosomia phenotypes are not only depending on maternal hormonal and metabolic abnormalities but also in the sex-specific placental gene response to these exposure.

Le concept de DOHaD (Developmental Origins of Health and Disease) qui découle de la théorie de Barker, replace l'origine des maladies métaboliques de l'adulte au moment du développement fœtal et/ou périnatal. De nombreuses données épidémiologiques indiquent qu'une dysnutrition maternelle (dénutrition, surnutrition) a des répercussions sur la croissance fœtale qui se traduisent par une anomalie du poids à la naissance (retard de croissance intra utérin : RCIU / gros poids de naissance : Macrosomie) et prédisposent l'individu au développement des maladies métaboliques. Afin de mieux comprendre les mécanismes susceptibles de transmettre de génération en génération cette vulnérabilité métabolique, nous avons développé un modèle transgénérationnel chez le rat associant la programmation fœtale chez la F0 par dénutrition maternelle (modèle FR30) et une dysnutrition chez la F1 avec un régime alimentaire hyperlipidique.Nos résultats montrent qu'une restriction alimentaire de 70% durant toute la grossesse (modèle FR30) contribue à une sensibilité accrue chez la descendance F1 femelle au développement de traits de syndrome métabolique. Les femelles F1 issues de mères dénutries présentent à l'âge adulte une intolérance au glucose et une hyperleptinémie. Les femelles de la F1 soumises à un régime hyperlipidique " high fat " (HF) ne présentent pas d'obésité que ce soit celles issues de mères contrôle que de mères dénutries. La faible appétence du régime, et la carence en hydrates de carbone qui l'accompagnent ne permettent pas le développement de l'obésité. En revanche, ce régime accentue les perturbations métaboliques chez des animaux sensibilisés par la programmation.Lorsque les femelles F1 sont mises en reproduction, on observe qu'en réponse à la programmation fœtale (FR) et/ou au régime alimentaire (Standard ou HF) la trajectoire de croissance dans la descendance F2 conduit à des phénotypes différents à la naissance. Les nouveau-nés de mères F1 issues de mères C ou FR et ayant suivi un régime HF en prégestation et en gestation (C HF-HF et FR HF-HF) ont un RCIU. A l'inverse, les nouveau-nés issus de mères F1 issues de mères dénutries et ayant eu un régime HF en prégestation puis un régime standard durant la gestation (FR HF-S) ont une macrosomie. Les perturbations métaboliques et hormonales des mères F1 ne pouvant expliquer à elles seules la survenue de ces phénotypes, nous nous sommes intéressés à l'organe situé à l'interface entre les compartiments maternels et fœtaux permettant le dialogue entre la mère et le fœtus : le placenta.L'analyse morphologique et moléculaire du placenta nous indique que cet organe est non seulement sensible aux modifications métaboliques de la mère, mais s'adapte à la demande du fœtus. On observe de fortes variations géniques qui se traduisent par une surexpression ou sous expressions géniques selon le phénotype observé RCIU ou macrosomie. Il est important de noter que les variations présentent un dimorphisme sexuel. Nos travaux suggèrent donc que les phénotypes de RCIU ou macrosomie sont le résultat d'anomalies métaboliques et hormonales maternelles mais également de l'adaptation génique placentaire sexe-spécifique.

Au cours des dernières années, de nombreuses études ont porté sur les relations entre le microbiote intestinal et l'obésité. Des groupes bactériens ont été incriminés et des hypothèses proposées mais les mécanismes liant microbiote et obésité restent en grande partie inconnus. Le microbiote intestinal est constitué de plusieurs centaines d’espèces et est spécifique de chaque individu. Récemment, il a été révélé l’implication potentielle de ce microbiote dans le développement de l’obésité. Lors d’une étude précédente, notre équipe a ainsi montré que les souris sans germes (dites « axéniques ») sont résistantes à l’obésité et aux désordres métaboliques induits par un régime hypercalorique (Roy et al. 2012). Par ailleurs, nous avons observé que certaines souris conventionnelles soumises à un tel régime développent une obésité et une insulinorésistance importantes (phénotype dit répondeur) tandis que d'autres restent minces et tolérantes au glucose (phénotype dit non répondeur) indépendamment de la quantité de nourriture consommée. Les mécanismes expliquant cette hétérogénéité de phénotype sont actuellement peu connus. Ce projet de thèse vise donc à élucider les mécanismes liant le microbiote intestinal au développement de l'obésité et des désordres associés en partant du principe que l'hétérogénéité (en termes de composition et de fonctions) du microbiote intestinal, spécifique de chaque individu (aussi bien chez l'homme que chez le rongeur), joue un rôle dans ces réponses différentes à un même régime hypercalorique. Pour ce faire, des souris conventionnelles ont reçu un régime contrôle ou un régime hyperlipidique pendant 12 semaines. A l’issu de ce régime, des souris ont été sélectionnées en tant que répondeuses ou non-répondeuses Une approche par métagénomique à partir d’échantillons fécaux prélevés avant et après régime hyperlipidique et issus des souris répondeuses et non-répondeuses ont été analysés. Les profils de microbiotes avant et après régime hyperlipidique ont été comparés afin de déterminer les effets de ce régime sur le microbiote intestinal. De plus, le profil du microbiote des souris répondeuses a été comparé à celui des souris non-répondeuses afin de détecter des espèces bactériennes, des gènes ou des voies métaboliques sous- ou sur-représentés dans les deux phénotypes. Par ailleurs, des échantillons de fèces, d’urine et de plasma prélevés avant et après le régime hyperlipidique ont été analysés par métabolomique et nous avons ainsi analysé les fluctuations métaboliques induites par l’effet du régime. L’ensemble de ces travaux a eu pour but d’identifier s’il existe un microbiote de prédisposition au développement ou à la résistance du développement d’une obésité induite. Au cours de ce projet de thèse nous avons utilisé l’approche de métagénomique à partir d’échantillon fécaux afin d’identifier les profils du microbiote intestinal des souris NR et des souris R avant et après régime hyperlipidique en vue de mesurer l’impact de ce type de régime sur le microbiote, et surtout de détecter les espèces bactériennes, les gènes ou les voies métaboliques potentiellement sous- ou sur-représentés dans les deux phénotypes. D’autre part, l’approche de métabolomique a été utilisée sur des échantillons d’urine, de fèces et de plasma avant et après régime afin de visualiser les fluctuations métaboliques induites par l’effet du régime d’une part et d’identifier les métabolites (biomarqueurs) associés à chacun des phénotypes d’autre part. / In recent years, numerous studies have examined the relationship between the gut microbiota and obesity. Bacterial groups have been incriminated but the mechanisms linking microbiota and obesity remain largely unknown. Intestinal microbiota consists of several hundred species and is specific for each individual. Recently, it was revealed that the potential contribution of microbiota in the development of obesity. In a previous study, our team has shown that mice without germs (called "germ-free") are resistant to obesity and metabolic disorders induced by a high calorie diet (Roy et al. 2012). Furthermore, we observed that certain conventional mice subjected to such a plan develop an important obesity and insulin resistance (responder phenotype) while others remain thin and glucose tolerant (non responder phenotype) regardless of the amount of food consumed. The mechanisms explaining this phenotype heterogeneity are currently poorly known. This PhD project aims to elucidate the mechanisms linking the intestinal microbiota in the development of obesity and disorders associated with the assumption that heterogeneity (in terms of composition and functions) of the intestinal microbiota, specific for each individual ( both in humans than in rodents), plays a role in these different responses to the same high-fat diet. To do this, conventional mice received control diet or a high fat diet for 12 weeks. At the end of this diet, mice were selected as a responder or non-responder A metagenomics approach from fecal samples taken before and after high fat diet and from responder and non-responder mice were analyzed. Microbiota profiles before and after fat diet were compared to determine the effects of this diet on the intestinal microbiota. In addition, the profile of the microbiota of responder mice was compared to that of non-responder mice in order to detect bacterial species, genes or pathways under- or over-represented in both phenotypes. Furthermore, samples of feces, urine and plasma collected before and after fat diet were analyzed by metabolomics and we have analyzed the metabolic changes induced by the effect of diet. All of this work has been aimed to identify if there is a predisposition microbiota to the development or the resistance of induced obesity. In this PhD project we used the metagenomic approach from fecal sample to identify the profiles of the intestinal microbiota in mice NR and R mice before and after fat diet in order to measure the impact of this type of diet on the microbiota, and especially to detect bacterial species, genes or metabolic pathways potentially under- or over-represented in both phenotypes. On the other hand, the approach of metabolomics has been used on samples of urine, feces and plasma before and after diet in order to visualize the metabolic changes induced by the effect of diet on the one hand and to identify metabolites (biomarkers) associated with each other hand phenotypes.

Les maladies métaboliques telles que l’obésité ou le diabète de type 2 sont multifactorielles et multigéniques. Ces dernières décennies, la prévalence de ces pathologies notamment chez les enfants et les jeunes adultes a drastiquement augmenté, désignant ainsi l’environnement comme un élément-clé de ces pathologies. Ainsi, un environnement métabolique et/ou endocrinien déséquilibré pendant les périodes de gestation et/ou lactation prédispose la descendance à certaines pathologies à l’âge adulte. Ces phénotypes sont souvent associés, dans l’hypothalamus, structure impliquée dans la régulation de l’homéostasie énergétique, à des modifications de l’expression d’ARNm ou de protéines. Les microARNs (miARNs), régulateurs post-transcriptionnels majeurs, apparaissent donc comme des candidats intéressants pour l’exploration des mécanismes moléculaires sous-tendant les dysfonctionnements hypothalamiques. Le but du ce travail de thèse a été de caractériser le phénotype ainsi que le profil hypothalamique d’expression des miARNs chez des rats adultes nés et/ou allaités dans deux contextes différents de programmation métabolique. Dans un premier temps, nous avons étudié les conséquences à long-terme du blocage de la leptine postnatale, hormone contrôlant la mise en place du métabolisme et l’établissement de connexions hypothalamiques. Les rats traités avec un antagoniste de la leptine présentent un surpoids quel que soit le régime (normal ou hyperlipidique). Ces animaux présentent des signes de résistance à l’insuline dès le sevrage. Leur profil hypothalamique d’expression des microARNs est modifié notamment en ce qui concerne l’expression de certains miARNs associés à l’insulino-résistance périphérique. Dans un second temps nous avons étudié l’impact d’un régime maternel hyperlipidique. Ce régime maternel induit un moindre poids chez la descendance dès le deuxième jour postnatal. A l’âge adulte, les mâles présentent une sensibilité normale à l’insuline et à la leptine et ne sont pas prédisposés au surpoids lorsqu’ils sont soumis à un régime hyperlipidique. Les femelles présentent le même phénotype associé à une meilleure tolérance au glucose. Nous avons étudié le profil d’expression des miARNs dans les noyaux arqué et paraventriculaire de l’hypothalamus des mâles. L’expression de certains miARNs abondants est modulée chez les animaux nés de mères soumises au régime hyperlipidique. Les travaux de cette thèse ouvrent la voie à une étude systématique des profils hypothalamiques d’expression des miARNs dans un contexte de programmations métaboliques diverses. / Epidemiological studies have demonstrated that the incidence of metabolic diseases in adults such as hypertension, insulin resistance, obesity and the metabolic syndrome is markedly increased when maternal nutrition is altered at critical periods of foetal development. Numerous studies in humans and rodents have demonstrated the importance of the perinatal environment in metabolic programming. Thus, a metabolic or endocrine unbalanced environment predisposes offspring to various metabolic diseases in adulthood. These phenotypes are often associated with changes in mRNA or protein expression in the hypothalamus, a central structure involved in the regulation of energy homeostasis. In this context, microRNAs (miRNAs) appear as attractive candidates for exploration of the molecular mechanisms underlying hypothalamic dysfunction observed during metabolic programming. The aim of my project was to characterize the phenotype and the hypothalamic profile of miRNAs in the adult offspring in two contexts of metabolic programming. First, we studied the long-term consequences of early postnatal leptin blockade, a hormone described to be involved in the establishment of metabolism and hypothalamic connections. Rats treated with a leptin antagonist exhibit overweight (under chow and high-fat diet) and are also subjected to insulin resistance. As signs of insulin resistance appeared as soon as weaning, we analyzed at this age by microarray the hypothalamic miRNAs expression profile which reveals modification of hypothalamic miRNA expression pattern including miRNAs previously linked to peripheral insulin-résistance. In the second part of my thesis, we have demonstrated that a maternal high-fat diet induced a lower weight in the offspring from the second postnatal day. In adulthood, these animals exhibit similar insulin and leptin sensitivities as compared to controls and are not predisposed to overweight when exposed to a high fat diet. This phenotype is associated with changes in the miRNA expression profile in arcuate and paraventricular hypothalamic nuclei. In conclusion, we show for the first time that metabolic programming is associated with altered hypothalamic expression of miRNAs, which could contribute, at least partially, to the establishment of the offspring phenotype.

Le récepteur activé par les proliférateurs de peroxysomes (PPAR) b/d est un facteur de transcription impliqué dans l’activation de la voie d’oxydation des lipides qui possède également une fonction anti-inflammatoire. Étudié chez les macrophages, son rôle reste très peu connu dans d’autres cellules immunitaires comme les lymphocytes T. Nous avons généré un nouveau modèle murin où PPARb/d est surexprimé spécifiquement dans les lymphocytes T (souris Tg T-PPARb), afin d’étudier l’effet de sa surexpression sur le développement ainsi que la fonction des lymphocytes T grâce à deux types de challenges : métabolique et immunitaire. Nos résultats ont permis de mettre en évidence un rôle de PPARb/d dans le développement des lymphocytes T ab (blocage de leur développement) mais pas des lymphocytes T gd. On observe alors une diminution de 70% du nombre de lymphocytes T ab dans les organes lymphoïdes conduisant à une diminution du ratio de Lymphocytes T ab/gd. Les lymphocytes T ab qui arrivent tout de même à se développer ne surexpriment pas PPARb/d. Au cours d’un challenge métabolique (régime hyperlipidique), nous avons observé que les souris Tg T-PPARb sont partiellement protégées contre l’obésité. Elles présentent également une amélioration de leur phénotype métabolique (sensibilité à l’insuline et au glucose, stéatose hépatique) et inflammatoire (diminution de l’inflammation des dépôts de tissus adipeux). Au cours d’un challenge immunitaire (injection de LPS), nous observons une diminution du nombre de macrophages pro-inflammatoires M1 dans la cavité péritonéale des souris Tg T-PPARb dès 1h post-injection. Chez les souris contrôles, ce phénomène est visible à partir de 3h postinjection de LPS. Il semble ainsi que la réponse immunitaire des souris Tg T-PPARb soit plus précoce que celle des souris contrôles en réponse à un challenge immunitaire. En conclusion, la surexpression de PPARb spécifiquement dans les lymphocytes T semble provoquer une altération des populations de lymphocytes T ainsi qu’une potentielle modification de leur fonction qui pourraient expliquer que les souris Tg T-PPARb réagissent mieux que les souris contrôles lorsqu’elles sont soumises à différents types de challenges (immunitaire ou métabolique). / The Peroxisome Proliferator Activated Receptor (PPAR) b/d is a transcription factor involved in the activation of the lipid oxidation pathway that also has an anti-inflammatory function. While well-studied in macrophages, its role in other immune cells like in T cells remains largely unknown. We have generated a new mouse model in which PPARb/d is specifically overexpressed in T cells (Tg T-PPARb mice) and studied the effect of its overexpression on the development and the function of T cells through two types of challenge: metabolic and immune. Our results show a role of PPARb/d in the development of ab T cells (blocking their development) but not gd T cells. There is then a 70% decrease in the number of ab T cells in lymphoid organs leading to a decrease in the ab/gd T cell ratio. ab T cells that are still able to develop do not overexpress PPARb/d. During a metabolic challenge (high fat diet), we observed that Tg T-PPARb mice are partially protected against high fat diet inducedobesity. They also show an improvement in their metabolic (insulin and glucose sensitivity, hepatic steatosis) and inflammatory phenotype (decrease in inflammation in adipose tissue depots). During an immune challenge (LPS injection), we observed a decrease in pro-inflammatory M1 macrophage number in the peritoneal cavity of Tg TPPARb mice at 1h post-injection. In control mice, this phenomenon is seen at 3h post-injection of LPS. Thus, it appears that the immune response in Tg T-PPARb mice is faster than the one in control mice in response to an immune challenge. In conclusion, PPARb/d overexpression specifically in T cells appears to cause an alteration in T cell population as well as a potential change in their function which could explain that Tg T-PPARb mice respond better than control mice when they are subjected to different types of challenges (immune or metabolic).

Abstract : Pro-inflammatory cytokines play a key role in pathogenesis of obesity and non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). IL-15 is a pro-inflammatory cytokine, which signals through a receptor complex composed of the IL-15 receptor (IL-15R) alpha chain, the IL-2/IL-15R beta chain and the common gamma chain. The functions of IL-15 have been extensively described in immune cells but less is known about its functions in others tissues such as the liver. The aim of this thesis is to investigate the role of IL-15 in fatty liver disease. C57BL/6 wildtype (WT) and IL-15 knockout (Il15[superscript -/-]) mice were maintained on high fat diet (HFD) or normal control diet (NCD). After 16 weeks, body weight, liver mass, fat accumulation in the liver, serum lipid levels and gene expression in the liver were evaluated. Intrahepatic lymphocytes (IHL) were also analysed. Primary hepatocytes were stimulated with IL-15 and chemokines gene expression was studied. IHLs were examined in WT, Il15[superscript -/-] and Il15ra[superscript -/-], as well as in macrophage- and hepatocyte-specific Il15ra[superscript -/-] mice. We found that IL-15 deficiency prevents weight gain and accumulation of lipids in the liver. Circulating levels of cholesterol and non-esterified fatty acids were elevated in WT mice but not in Il15[superscript -/-] mice. Hepatic expression of chemokines such as Ccl2, Ccl5 and Cxcl10 was increased in WT mice under HFD, but not in Il15[superscript -/-] mice. The livers of Il15[superscript -/-] and Il15ra[superscript -/-] mice also showed decreased expression of Tnfa and iNOS, and macrophage markers Cd68 and F4/80. Accordingly, stimulation of primary hepatocytes with IL-15 induced chemokine gene expression in WT but not in Il15ra[superscript -/-] hepatocytes. Furthermore, hepatocyte-specific ablation of IL-15Rαreduced infiltration of NK and NKT cells in the liver, suggesting that IL15Rα expression in the hepatocytes is needed for the recruitment and/or maintenance of the NK cell population in the liver. In conclusion, IL-15 promotes fat accumulation in the liver, and this is associated with increased inflammatory response in the liver. Increased availability of IL-15 in obesity may stimulate hepatocytes to secrete chemokines that promote hepatic inflammation resulting in fatty liver disease. IL-15Rα expression in hepatocytes appears to play a role in the maintenance of NK, NKT and iNKT cells. // Résumé : Les cytokines pro-inflammatoires jouent un rôle important dans la pathogenèse de l’obésité et la stéatose hépatique. L'IL-15 est une cytokine pro-inflammatoire qui est trans-présentée par l'IL-15Rα aux chaines IL-2/IL-15Rβ et γc. La fonction de l'IL-15 a été largement décrite dans les cellules immunitaires, mais ses fonctions dans d'autres tissus sont moins connues. Le but de ce mémoire est d'élucider le rôle de l'IL-15 dans la stéatose hépatique. Les souris C57BL/6 de type sauvage (WT) et Il15[indice supérieur -/-] ont été soumises à un régimehyperlipidique (HFD) ou à un régime normal. Après 16 semaines, le poids corporel, lamasse hépatique, l'accumulation de lipides dans le foie, les taux de lipides sériques et l'expression des différents gènes reliés à l’inflammation et au métabolisme dans le foie ont été évalués. Les lymphocytes intra-hépatiques (IHL) ont été également étudiés. Des hépatocytes primaires ont été stimulés avec IL-15, et l'expression génique de chimiokines a été déterminée. Les populations de IHLs ont été également caractérisées chez les souris WT, Il15[indice supérieur -/-] et Il15ra[indice supérieur -/-], ainsi que chez des souris dont la déficience dans l’expression d’IL-15Rα est ciblée aux macrophages ou aux hépatocytes. Nos résultats montrent que la déficience en IL-15 empêche l'accumulation de lipides dans le foie. Les taux de cholestérol et d’acides gras non estérifiés dans le sang étaient élevés chez les souris WT, mais pas chez les souris Il15[indice supérieur -/-]. L'expression hépatique des chimiokines Ccl2, Ccl5, Cxcl10 et des marqueurs de macrophages était augmentée chez les souris WT sous HFD, mais pas chez les souris Il15[indice supérieur -/-]. La stimulation des hépatocytes primaires avec l'IL-15 induit l'expression des gènes des chimiokines chez les hépatocytes WT, mais pas chez les Il15ra[indice supérieur -/-]. En outre, nous avons trouvé une infiltration réduite des cellules NK et NKT dans le foie des souris déficientes en Il15ra[indice supérieur -/-] dans les hépatocytes, ce qui suggère que l'expression d’IL15Rα chez les hépatocytes est nécessaire aurecrutement des cellules NK, NKT et / ou à leur maintien. En conclusion, nous proposons que l’IL-15 favorise l'accumulation de lipides dans le foie, et que ceci est associée à une réponse inflammatoire accrue. La disponibilité accrue de l'IL-15 dans l'obésité pourrait stimuler les hépatocytes à secréter des chimiokines ce qui favorise l'inflammation hépatique et conduirait à la stéatose hépatique. L’expression de l'IL-15Rα dans les hépatocytes semble jouer un rôle principal dans l’infiltration des cellules NK, NKT et iNKT dans le foie.

L‟obésité est principalement du à la surconsommation d‟aliments riches en énergie, en particulier les aliments hyperlipidiques (HL). En plus des comorbidités comme le diabète et les maladies cardiovasculaires, l‟obésité est associée à des troubles émotionnels et cognitifs. La prévalence de l‟obésité chez les enfants et les adolescents augmente sans cesse et ceci est inquiétant car ce sont des périodes cruciales pour la maturation de structures cérébrales comme l‟hippocampe et l‟amygdale, indispensables à la mise en place des processus cognitifs et émotionnels pour le restant de la vie. Il est donc déterminant d‟évaluer l‟impact de la consommation d‟un régime HL obésogène durant ces périodes développementales sur les processus cognitifs et émotionnels. Dans une première étude nous mettons en évidence chez le rat que l‟exposition à un régime HL durant la période périnatale (gestation et lactation) entraine l‟atrophie dendritique des neurones pyramidaux du CA1 de l‟hippocampe et de l‟amygdale basolatérale (BLA) des descendants adultes. Ces résultats sur l‟hippocampe enrichissent les données comportementales déjà existantes indiquant des altérations de la mémoire dépendante de l‟hippocampe suite au régime HL périnatal. Nous montrons également que les changements morphologiques du BLA s‟accompagnent d‟un déficit spécifique de la mémoire aversive olfactive, qui dépend fortement de l‟intégrité du BLA. Ceci démontre pour la première fois les effets délétères, cellulaires et comportementaux, d’un régime HL périnatal sur les fonctions amygdaliennes. La seconde étude se focalise sur les perturbations de la mémoire induites par la consommation d‟un régime HL pendant l‟adolescence et vise à approfondir la compréhension des mécanismes impliqués. Dans un premier temps, nous montrons que la consommation d‟un régime HL du sevrage à l‟âge adulte (couvrant l‟adolescence) chez la souris perturbe la consolidation de la mémoire de reconnaissance d‟objet (MRO) lorsque le contexte est nouveau lors de l‟apprentissage. Ceci s‟accompagne d‟une libération plus importante de glucocorticoïdes au niveau circulant et d‟endocannabinoides (eCB, anandamide en particulier) au niveau hippocampique chez les souris HL. Le blocage des récepteurs aux glucocorticoïdes (GR) ou des récepteurs aux cannabinoïdes de type 1 (CB1R) juste après l‟apprentissage améliore la MRO à long-terme des souris HL. Ces traitements normalisent également la sur-activation c-Fos de l‟hippocampe suite à l‟apprentissage chez les souris HL soulignant l‟importance de cette structure. En effet, la délétion spécifique des CB1R hippocampique améliore fortement la MRO à long-terme des souris HL et nous mettons en évidence que la plasticité synaptique in vivo de la voie CA3-CA1 hippocampique représente un mécanisme perturbé par l‟activation des CB1R suite à l‟apprentissage chez ces souris. Enfin l‟inactivation des neurones glutamatergique hippocampique par une approche pharmacogénétique (DREADD-Gi) améliore la MRO à long-terme chez les souris HL, de façon similaire au blocage ou à la délétion des CB1R suggérant une levée d‟inhibition de ces neurones par l‟activation des CB1R chez les souris HL qui conduirait à leur déficit de MRO à long-terme. Nos résultats indiquent que la consommation d’un régime HL pendant l’adolescence modifie le système eCB de l’hippocampe conduisant à des perturbations de la plasticité synaptique et de la consolidation de la mémoire. Dans leur ensemble ces données permettent d‟améliorer notre compréhension des effets délétères de l‟exposition précoces aux régimes HL obésogènes sur les fonctions mnésiques. / Clinical and experimental studies have established that obesity, resulting mainly from consumption of energy-dense food such as high-fat diet (HFD), is associated with adverse cognitive and emotional outcomes. The prevalence of obesity during childhood and adolescence has reached epidemic levels. This is particularly worrisome since these periods are crucial for hippocampal and amygdala maturation, two brain structures necessary for shaping memory and emotional functions. It is thus critical to determine the impact of HFD exposure during these early developmental periods on memory and emotional processes. First, we show that perinatal HFD exposure (throughout gestation and lactation), leads to dendritic shrinkage of pyramidal neurons in the CA1 of the hippocampus but also in the basolateral amygdala (BLA) in adult rats. These results add to the growing literature indicating changes in hippocampal-dependent memory after perinatal HFD exposure. Regarding amygdala, perinatal HFD exposure specifically impairs odor aversion memory, a task highly dependent on BLA function, without affecting olfactory or malaise processing. These results are the first to show that perinatal HFD exposure impairs amygdala functions, at cellular and behavioral levels. Next, we investigated the cellular mechanisms underlying memory impairment induced by adolescent HFD consumption. We first show that HFD consumption from weaning to adulthood (covering adolescence) impairs long-term, but not short-term, object recognition memory (ORM) in novel context condition which was associated with higher circulating corticosterone and enhanced hippocampal endocannabinoid levels (anandamide in particular) in HFD-fed mice. Systemic post-training blockade of glucocorticoid receptors (GR) or cannabinoid receptors type 1 (CB1R) prevented HFD-induced memory deficits. These treatments also normalized training-induced c-Fos over-activation specifically in hippocampus in HFD group stressing the importance of this structure. Indeed, hippocampal CB1R deletion improved memory in HFD-fed mice. Moreover, we identified changes of in vivo hippocampal synaptic plasticity after training as a potential mechanism impaired by HFD in a CB1R-dependent manner. Finally, chemogenetic inhibition of hippocampal glutamatergic cells improved memory in HFD group similarly to CB1R deletion or blockade suggesting CB1R-dependent disinhibition of these neurons in HFD-fed mice. These results indicate that high-fat diet consumption during adolescence alters the hippocampal eCB system leading to impairment of hippocampal synaptic plasticity and deficit in recognition memory consolidation. Taken together, our results provide new evidences of how HFD consumption during early developmental periods exerts its deleterious effects on cognitive functions and identify the endocannabinoid system as a potential target for treating cognitive impairment associated with obesity.

Le diabète de type 2 constitue un enjeu majeur de santé publique et la mise au point de stratégies insulino-sensibilisantes est un défi permanent pour les scientifiques. Cette étude montre qu’un traitement chronique au myo-inositol améliore la sensibilité à l’insuline, réduit l’accrétion adipeuse et augmente la capacité de survie des souris au paraquat. L’effet insulino-sensibilisant semble passer, au moins en partie, par un effet direct sur la voie de signalisation insuline (éventuelle implication de médiateurs de type inositol glycanes). La diminution de l’accrétion adipeuse semble, quant à elle, liée à une réduction de l’activité de lipogenèse de novo et doit probablement aussi contribuer à l’effet insulino-sensibilisant sur le long terme. Une supplémentation en myo-inositol a également amélioré la sensibilité à l’insuline et réduit l’accrétion adipeuse chez la souris sous régime riche en graisses, mais n’a pu prévenir le dévelopement d’une obésité et d’une insulino-résistance associée à une lipotoxicité. Par ailleurs, chez des souris âgées obèses et au contrôle glycémique altéré, la supplémentation en myo-inositol fut inefficace. Cette réduction ou perte d’effet insulino-sensibilisant dans ces deux modèles murins pourrait être liée à la perte d’efficacité du myo-inositol sur la réduction de la masse adipeuse dans un contexte d’obésité déjà installée (souris âgées) et d’activité de lipogenèse de novo réduite (régime gras). De plus, la génération de messagers secondaires putatifs de l’insuline de type inositol glycanes est probablement réduite en cas d’insulino-résistance et pourrait aussi expliquer la perte d’efficacité du myo-inositol dans ces deux cas. Finalement, le myo-inositol seul et/ou utilisé dans le contexte d’une suralimentation chronique n’est pas une stratégie viable de prévention ou de traitement de la résistance à l’insuline. Par contre, son association avec d’autres stratégies insulino-sensibilisantes pourrait potentialiser son/leurs action(s) et éventuellement aider à réduire l’utilisation de stratégies médicamenteuses. / Insulin resistance is the first step in the development of type 2 diabetes so finding insulin-sensitizing strategies is challenging for scientists. Some inositol isomers or derivatives have been reported to exert insulin-mimetic activity. myo-Inositol being the most abundant stereoisomeric form of inositol in foodstuffs, we tested its insulin-mimetic potential in the long term and as a nutritional strategy for insulin resistance prevention and/or treatment. This study demonstrates that chronic myo-inositol treatment improves insulin sensitivity, reduces white adipose tissue accretion and improves mice survival mice to paraquat challenge. The insulin-sensitizing effect seems to be related to a direct effect on insulin signaling pathway. Reduction in adipose tissue mass also probably contribute to the long term effect of myo-inositol on insulin sensitivity. Myo-Inositol supplementation also improved insulin sensitivity and reduced white adipose tissue deposition in mice fed a high fat diet, but did not prevent insulin-resistance or obesity development. On one year-old mice with established obesity and altered glycemic control, myo-inositol supplementation showed no beneficial effect. myo-Inositol apparently acts on adipose tissue through reduction of de novo lipogenesis rather than stimulation of lipolysis. This may explain the lack or loss of myo-inositol efficiency in reducing adipose tissue mass in contexts of already well-established obesity (old mice) or reduced de novo lipogenesis (high fat diet feeding). Generation of inositol glycan putative insulin second messengers is probably reduced in context of insulin resistance which may explain the reduced effect of myo-inositol in both obese mice models. Moreover, myo-Inositol did not prevent lipotoxicity and so the associated insulin-resistance in high fat diet fed mice. In conclusion, myo-inositol alone and/or in a context of overnutrition is not a suitable strategy for the prevention or treatment of insulin resistance. Combining it with other insulin sentitizing strategies may however potentiate their action and help reducing insulin-sensitizing drugs use.

Introduction : L'obésité est causée par un déséquilibre prolongé entre les apports énergétiques et l'activité physique, dépendant du métabolisme de base, de la production de chaleur et des effets thermogéniques du régime et de l'activité physique. Chez les rongeurs, l'obésité induite par le régime peut être obtenue par différents régimes et approches. A cet égard, les régimes hyperlipidiques sont considérés comme les régimes de référence pour générer des modèles de l'obésité chez le rongeur et engendrent des pathologies similaires à celles rencontrées chez l'homme. Cependant, ce régime alimentaire est loin d'être standardisé et a été critiqué sur le fait que la prise énergétique totale et non uniquement les lipides régissait l'accumulation de graisse corporelle chez l'homme. Ainsi, les régimes cafétéria ont été introduits : en offrant en plus d'un régime non purifié un choix de plusieurs aliments appétants, de composition, d'apparence et de texture différentes, ils permettent le développement de l'obésité en déclenchant l'hyperphagie. Objectif : L'objet de ces travaux a été de comparer chez des souris obèses les effets d'un régime hyperlipidique à ceux d'un régime cafétéria sur la prise de nourriture, la prise de poids et les déterminants du métabolisme et de l'homéostase énergétique. Résultats : Nos résultats démontrent qu'un régime hyperlipidique et un régime cafeteria permettent tous deux d'obtenir un phénotype obèse mais sans causer nécessairement les mêmes changements métaboliques. Le régime cafétéria, caractérisé par un contenu en glucides (principalement le sucrose) plus élevé et un contenu en lipides plus faible, semble avoir des conséquences plus néfastes pour le foie et provoque des changements plus prononcés au niveau du microbiote intestinal. Malgré un contenu en cholestérol plus faible que dans le régime hyperlipidique, les souris nourries au régime cafétéria présentaient une cholestérolémie similaire. Les niveaux d'expression des gènes impliqués dans le métabolisme du cholestérol dans l'intestin grêle et le foie suggèrent une augmentation de la synthèse de cholestérol de novo et une modification de son transport, ces effets étant plus marqués chez les souris nourries au régime hyperlipidique. Conclusion : Ces résultats remettent en question le statut des régimes hyperlipidiques pour déclencher l'obésité et pour générer ses pathologies associées. Les régimes cafétéria sont aussi efficaces à cet égard et sont plus proches des régimes consommés chez l'homme.