Une alimentation HP permet une importante diminution de la prise alimentaire, chez l’Homme et l’animal, par rapport à une alimentation STD. Les précédents travaux du laboratoire montrent que le mécanisme d’action des protéines implique une induction de la PIG chez le rat en période post-absorptive. Ce glucose, libéré et détecté dans la veine porte, permet l’activation de noyaux hypothalamiques impliqués dans la régulation des sensations de satiété. L’objectif de ce travail consistait à mettre en évidence le type de peptides pouvant induire la PIG en régime HP et d’essayer de découvrir leur mécanisme d’action. L’activité de la Glc6Pase et de l’expression des protéines Glc6Pase et PEPCK ont été quantifiées chez des rats nourris en régime STD ou HP et perfusés avec des perfusions d’acides aminés, de peptides µ-opioïdes et des solutions de di- ou tri-peptides. Les résultats montrent que le même mécanisme d’action est utilisé par les protéines et les antagonistes µ-opioïdes pour induire la PIG. Des expériences de dénervation portale et une étude immunohistochimique ont démontré la présence de récepteurs µ-opioïdes dans la veine porte probablement impliqués dans cette induction. Des perfusions de di ou tri-peptides chez le rat ont démontré que la PIG était induite par tous les di ou tri-peptides testés. L’étude phénotypique de la souris KO µ-opioïde nourrie en régime STD, HP ou ayant subi des perfusions portales de di ou tri-peptides, ont confirmé que la PIG pouvait être induite par des di ou tri-peptides et que leur mécanisme d’action nécessitait la présence de récepteurs µ-opioïdes. Cette étude suggère que tous les di- ou tri-peptides produits par la dégradation des protéines pourraient induire la PIG par un mécanisme dépendant des récepteurs µ-opioïdes / Protein feeding promotes an important decrease of food intake in humans and animals, compared on chow diet. Previous data show that this mechanism implicates intestinal glucose production (IPG) induction in rat during the post-absorptive time. Glucose released and detected into the portal vein produces an activation of hypothalamic nuclei implicated in the regulation of satiety sensations. The aim of this study was to highlight peptides which could induce IPG on HP diet and try to discoverer them mechanism. Quantification of Glc6Pase and protein expression of Glc6Pase and PEPCK were assessed in rats fed on chow or HP diet and infused with amino acids, µ-opioïd peptides and di- or tri-peptides. Our results show that the same mechanism is shared by both proteins and µ-opioïd antagonists to induce IGP. Experiments of portal vein denervation and an immunochemistry study showed that µ-opioïd receptors are present in the portal vein, probably implicated in this induction. Di or tri-peptides infusions in rat exhibited that the IGP was induced by all tested di or tri-peptides. Phenotypic study of µ-opioid mice fed on chow, HP diet or having undergone portal vein infusions of di or tri-peptides, confirmed that IGP could be induced by di or tri-peptides and their mechanism takes place with µ-opioïd receptors. This study suggests that all di or tri-peptide produced by protein degradation could induce IGP by a µ-opioïd receptor-dependent mechanism

RESUME: S'il est établi que les acides aminés interagissent à différents niveaux avec les mécanismes de la régulation glycémique, le rôle quantitatif et qualitatif de l'apport protéique dans l'homéostasie du glucose reste controversé. Le stress oxydant joue un rôle important dans la pathogenèse de l'insulino-résistance, mais peu d'études ont exploré les effets de modulations de l'apport en cystéine, substrat limitant de la synthèse de glutathion. Après une étude des données bibliographiques portant sur les relations entre l'apport protéique et la régulation glycémique, avec un intérêt particulier porté à l'apport en acides aminés soufrés, nous présentons les résultats de nos études expérimentales réalisées chez le rat. Nous avons exploré les effets de la consommation de régimes hyperprotéiques sur la composition corporelle, la tolérance au glucose et la sensibilité à l'insuline et nous avons évalué les contributions respectives de la diminution spontanée de l'apport énergétique et de l'augmentation de l'apport protéique dans les effets observés. Par la suite, nous avons étudié les effets d'une augmentation spécifique en aigu et à moyen terme de l'apport en cystéine, apportée par l'intermédiaire d'une source protéique naturellement riche en cystéine (protéines de lactosérum enrichies en αlactalbumine) ou d'un donneur de cystéine (N-acétylcystéine), sur le statut en glutathion et la régulation glycémique chez le rat nourri avec un régime hypersaccharosé, un modèle d'induction nutritionnelle de stress oxydant associé à l'apparition d'une insulino-résistance. Différents paramètres de la régulation glycémique, évaluée à jeun et en dynamique (période postprandiale et provocations glycémiques ou insuliniques), ont été confrontés à des marqueurs du statut redox, du métabolisme du glutathion, de la production et de la biodisponibilité du monoxyde d'azote. L'augmentation de la fraction protéique de l'alimentation réduit le dépôt adipeux et améliore la régulation glycémique chez le rat sain. Chez le rat nourri avec un régime hypersaccharosé, une augmentation spécifique de l'apport en cystéine améliore le statut en glutathion et prévient le stress oxydant, les dysrégulations glycémiques et la réduction de la biodisponibilité du monoxyde d'azote. Ces résultats suggèrent que des conditions alimentaires conduisant à l'apparition d'un stress oxydant modéré pourraient être associées à une augmentation des besoins en acides aminés soufrés et que la non couverture de ces besoins favorise l'apparition de dysfonctions métaboliques.

La production endogène de glucose est une fonction cruciale de l'organisme, permettant de maintenir l'homéostasie glycémique. Alors que la production accrue de glucose par le foie a des effets délétères, la néoglucogenèse intestinale (NGI) exerce des effets bénéfiques sur l'équilibre métabolique de l'organisme. Les régimes hyperprotéiques sont connus pour leurs effets de satiété. Grâce à des travaux physiologiques et moléculaires chez le rat et la souris, nous montrons dans une première partie que l'effet bénéfique des régimes hyperprotéiques passe par une induction de la NGI. Lors de la digestion des protéines alimentaires, des di- et tripeptides sont libérés dans la veine porte. Ces molécules agissent comme des antagonistes des récepteurs μ-opioïdes de la veine porte, initiant un arc réflexe intestin-cerveau induisant la NGI et la satiété. Dans un deuxième temps, nous proposons un modèle rendant compte des effets bénéfiques des régimes riches en fibres, tels que l'amélioration de la sensibilité à l'insuline et l'induction de la dépense énergétique. Les fibres solubles sont fermentées par le microbiote intestinal, produisant des acides gras à chaîne courte (AGCC), acétate, propionate et butyrate, à l'origine des effets métaboliques observés. Nous montrons que le butyrate active directement les gènes de la NGI dans les entérocytes, et que le propionate se lie aux récepteurs FFAR3 dans le système nerveux périportal, initiant un mécanisme de communication entre l'intestin et le cerveau induisant la NGI. De plus, nous montrons que la modification de la composition du microbiote par les fibres alimentaires n'est pas suffisante en soi pour induire les effets bénéfiques en absence de NGI / Endogenous glucose production is a crucial function for the organism, accounting for the maintenance of glucose homeostasis. While an increase in hepatic glucose production has deleterious effects, intestinal gluconeogenesis (IGN) has beneficial effects on the metabolic balance of the organism. Protein-rich diets are knows for their satiety effects. Thanks to physiological and molecular studies on rats and mice, we first show that the beneficial effects of protein-rich diets are dependent on activation of IGN. When dietary protein is digested, di- and tri-peptides are released into the portal vein. These molecules act as μ-opioid receptor antagonists in the portal vein, initiating a gut-brain neural reflex arc inducing IGN and satiety. In a second study, we propose a model accounting for the beneficial effects of fiber-enriched diets, such as increased insulin sensitivity and induction of energy expenditure. Soluble dietary fiber is fermented by the gut microbiota, producing short-chain fatty acids (SCFAs), acetate, propionate and butyrate, which are responsible for the observed metabolic effects. We show that butyrate directly activates IGN in the enterocytes, while propionate binds to FFAR3 receptors in the portal vein nervous system, initiating a gut-brain neural communication mechanism inducing IGN. Moreover, we show that modifications in the microbiota composition by dietary fiber are not sufficient to induce metabolic beneficial effects in the absence of IGN

La production endogène de glucose est une fonction cruciale de l'organisme, permettant de maintenir l'homéostasie glycémique. Alors que la production accrue de glucose par le foie a des effets délétères, la néoglucogenèse intestinale (NGI) exerce des effets bénéfiques sur l'équilibre métabolique de l'organisme. Les régimes hyperprotéiques sont connus pour leurs effets de satiété. Grâce à des travaux physiologiques et moléculaires chez le rat et la souris, nous montrons dans une première partie que l'effet bénéfique des régimes hyperprotéiques passe par une induction de la NGI. Lors de la digestion des protéines alimentaires, des di- et tripeptides sont libérés dans la veine porte. Ces molécules agissent comme des antagonistes des récepteurs μ-opioïdes de la veine porte, initiant un arc réflexe intestin-cerveau induisant la NGI et la satiété. Dans un deuxième temps, nous proposons un modèle rendant compte des effets bénéfiques des régimes riches en fibres, tels que l'amélioration de la sensibilité à l'insuline et l'induction de la dépense énergétique. Les fibres solubles sont fermentées par le microbiote intestinal, produisant des acides gras à chaîne courte (AGCC), acétate, propionate et butyrate, à l'origine des effets métaboliques observés. Nous montrons que le butyrate active directement les gènes de la NGI dans les entérocytes, et que le propionate se lie aux récepteurs FFAR3 dans le système nerveux périportal, initiant un mécanisme de communication entre l'intestin et le cerveau induisant la NGI. De plus, nous montrons que la modification de la composition du microbiote par les fibres alimentaires n'est pas suffisante en soi pour induire les effets bénéfiques en absence de NGI