Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les attentes sociétales s’orientent vers une consommation saine, et provenant de systèmes agricoles durables. En filière cunicole, la maîtrise des pathologies digestives nécessite le recours à l'antibiothérapie curative ou préventive. La recherche d’alternatives à l’utilisation d’antibiotiques en élevages cunicoles est donc primordiale pour augmenter la durabilité de cette production. Les stratégies de limitation de la quantité d’aliment ingérée sont une des solutions possibles à ce problème, puisqu'elles améliorent la résistance du jeune lapin aux troubles digestifs. Ce travail de thèse a pour objectif d’étudier les mécanismes sous-jacents à cet effet favorable des stratégies de rationnement, et aussi d'analyser le comportement alimentaire du lapin restreint en relation avec son bien-être. Cet objectif se scinde en deux parties étudiées. La première partie a pour but de déterminer quelle caractéristique de la restriction alimentaire limite les troubles digestifs en engraissement. La seconde partie s’intéresse aux paramètres biologiques potentiellement influencés par cette stratégie d’alimentation. Les paramètres considérés sont reliés à plusieurs domaines de biologie : enzymologie, histométrie, écosystème bactérien cæcal. Une restriction de l'ingéré de -25% réduit la croissance mais améliore significativement l’efficacité digestive (de 4 à 6% entre 28 et environ 50 jours d'âge) des lapins en engraissement, qui peut s'expliquer par une plus forte digestibilité des fractions protéique (4,5%), énergétique (5,3%) et fibreuses (NDF : 8,9%, ADF : 9,7%, hémicelluloses: 7,9%, cellulose : 11,5%). Cependant, la structure, la diversité et la densité de la communauté bactérienne cæcale sont peu modifiées chez l'animal restreint sain. Des modifications du comportement alimentaire ont été soulignées au cours de ce travail. Ainsi, le rythme d’ingestion, fonction du rythme nycthéméral pour les lapins nourris à volonté, est dépendant du moment de distribution de l’aliment pour les animaux restreints. Après 18 jours de restriction, les lapins ingèrent un tiers de la quantité qui leur est distribuée en 2 heures, et la totalité en moins de 10 heures. Mais aucune agressivité ou compétition n’a été observée entre les animaux restreints. Plusieurs pistes peuvent expliquer l’efficacité de cette stratégie d’alimentation sur la santé digestive du lapereau. Ainsi, les résultats obtenus au cours de la reproduction d’une colibacillose (Escherichia coli O128:C6) suggèrent une stabilisation de l’écosystème iléal par la restriction alimentaire après l’infection. D'autre part, au niveau cæcal l'activité des communautés bactériennes serait modulée, même si pour ce modèle, l'effet d'une ingestion limitée semble faible sur le statut sanitaire. Enfin, l’alternance de périodes de satiété et de périodes de faim stimule la libération sanguine d’hormones (ghréline notamment) qui pourraient moduler la fonction immunitaire. En perspectives, il serait pertinent d'étudier plus précisément les fonctions liées au statut immunitaire ou endocrinologique. De plus, l'étude plus approfondie de la communauté bactérienne cæcale, en ciblant certaines espèces, pourrait apporter un complément d’informations sur les interactions entre ingestion et symbiote digestif et lors d'une approche comparée de 2 modèles pathogèniques : EPEC vs. EEL. / Societal expectations are moving towards healthy food from sustainable farming systems. In rabbit industry, control of digestive diseases requires the use of curative or preventive antibiotics. The search for alternatives to the use of antibiotics in rabbit breeding is thus crucial to improve sustainability of this production. Strategies for limiting the amount of feed ingested are one possible solution to this problem, since they improve the digestive resistance of young rabbits. This thesis aims to study the mechanisms underlying this positive effect of restriction strategies, and also to analyze the feeding behaviour of restricted rabbit in relation to their welfare. This objective is divided into two parts. The first part aims to determine which characteristic of feeding restriction limits the digestive disorders in fattening. The second part deals with the biological parameters potentially influenced by this feeding strategy. The parameters considered are related to several areas of biology: enzymology, histometry, digestive bacterial ecosystem A reduction of feed intake of -25% reduced growth, but significantly improved digestive efficiency (4 to 6% between 28 and 50 days old) of fattening rabbits which can be explained by a higher protein digestibility (4.5%), energy (5.3%) and fibres (NDF: 8.9%, ADF: 9.7%, hemicellulose 7.9%, cellulose: 11.5%). However, the structure, diversity and density of the caecal bacterial community are little changed in the healthy animal fed restricted. Changes in eating behaviour were highlighted during this work. Thus, the rhythm of intake, depending on the circadian rhythm in rabbits fed ad libitum, is function of the feed distribution time for restricted animals. After 18 days of restriction, rabbits ingest in 2 hours the third of the quantity supplied, and the entire amount within 10 hours. No aggression or competition was observed between animals. Several hypotheses could explain the effectiveness of this strategy on digestive health in young rabbit. Thus, the results obtained during the reproduction of colibacillosis (Escherichia coli O128: C6) suggest a stabilization of the ileal ecosystem after infection. On the other hand, the main activity of bacterial communities of caecum would be modulated, even if for this model a limited intake moderately modified the sanitary status. Finally, the alternation of periods of satiety and hunger may stimulate the release of hormones (e.g. ghrelin) that could modulate immune function. In perspective, it would be appropriate to study more precisely the functions related to immune or endocrine status.In addition, a deeper study of the caecal bacterial community by targeting some species could provide additional informations on the interactions between intake and digestive symbiote, and on a comparative approach of the two pathogenic models: EPEC vs. REE.

Le vieillissement et les maladies associées constituent une préoccupation croissante des sociétés modernes. En effet, l'espérance de vie augmente rapidement et ceci n'est pas accompagné par une fécondité accrue. Par conséquent, la proportion de personnes âgées augmente et la science doit fournir des solutions pour traiter les maladies liées à l'âge. Dans ce travail, nous avons étudié une partie du réseau génétique qui a un impact sur la durée de vie par le biais du régime alimentaire. Nous nous sommes concentrés en particulier sur le rôle d'un gène conservé qui code pour la sphingosine kinase (SPHK), et nous décrivons ici pour la première fois son rôle dans la longévité induite par la restriction alimentaire. Cette thèse se compose de deux parties. Dans la première partie, C. elegans a été utilisé pour comprendre le rôle que la sphingosine kinase (sphk-1) joue dans le vieillissement. Nous rapportons que les vers porteur d'une mutation dans le gène sphk-1 vivent plus longtemps que des vers sauvages et ne répondent pas à une restriction alimentaire (RA) et ressemblent à des animaux sauvages soumis à RA. De plus, nos données suggèrent que la longévité causée par une mutation du gène sphk-1 nécessite la présence du facteur de transcription SKN-1b, connue pour son rôle dans la RA. De plus, sphk-1 et skn-1b sont tout deux exprimés dans les neurones de la tête. Nos travaux suggèrent également que la voie TOR/autophagie est impliquée dans la longévité de sphk-1 mutants. Nous avons également montré que d'autres gènes dans la voie de synthèse des céramides ont un effet similaire sur la longévité suggérant que cette voie toute entière est capable d’affecter la longévité.La deuxième partie de ce travail a été réalisée sur un modèle de souris de la maladie d’Alzheimer (MA) pour tester le rôle des gènes SPHK dans la MA et la dégénérescence neuronale. Nous avons constaté que le niveau d'expression de SPHK était significativement augmenté dans nos modèles de souris par rapport à leurs contrôles de la même portée dès l’âge de 6 mois. Un inhibiteur de la SPHK (SKI-II) a été administré à ces souris et ce traitement a permis une amélioration des performances des souris dans des tests de marche sur balancier et une augmentation du poids de cerveau, mais pas d'amélioration de la mémoire dépendante de l'hippocampe. Un autre traitement de SKI-II sur des souris de type sauvage n'a pas montré d’amélioration significative, mais la restriction calorique (RC) a réduit les niveaux de SPHK chez les souris sauvage, ce qui suggère que la sphingosine kinase a des fonctions conservées dans les voie de signalisation liés au sensing des nutriments. / Advances in medical technology and hygiene standards have increased human life expectancy at unprecedented rates worldwide. Nevertheless, one of the consequences of a growing elderly population is an increased prevalence of age-related disease. A scientific understanding of the underlying biological mechanisms of aging is essential to develop effective treatments for age-related diseases and to provide adequate health care to the elderly. In this study, we investigated part of the genetic network that mediates lifespan extension resulting from dietary restriction. We focused on the contribution of a conserved gene encoding the enzyme sphingosine kinase, and describe for the first time its role in diet-mediated longevity.This thesis is composed of two parts. In the first part, we used the nematode Caenorhabditis elegans as a model organism to investigate the role of the sphingosine kinase gene (sphk-1) in aging. We found that worms carrying a sphk-1 null mutation (sphk-1(ok1097)) are long-lived and do not benefit from further lifespan extension upon dietary restriction (DR), a regimen that extends the lives of wild-type worms. sphk-1(ok1097) animals exhibit many phenotypes displayed by animals subjected to DR, suggesting that sphk-1(ok1097) acts through the DR longevity pathway. In support of this, sphk-1(ok1097)-mediated lifespan extension requires the essential DR regulator, SKN-1b, and, similar to SKN-1b, sphk-1 is expressed in head neurons. A search for possible sphk-1(ok1097)-associated longevity determinants suggested the involvement of the TOR/autophagy pathway. Moreover, we found that mutations in ceramide pathway genes other than sphk-1 have similar effects on longevity. Finally, we discovered that sphk-1 mutants fail to reduce germ cell numbers in response to DR. Because such a reduction appears to be an essential feature of DR-mediated lifespan extension, we propose that this failure to reduce germ cell numbers may explain why sphk-1(ok1097) mutant longevity is not extended when nutrient levels are low.The second part of this study investigated the role of sphingosine kinase in brain function during normal and pathologic aging. We examined the expression of sphingosine kinase genes in wild-type mice and in a mouse model of Alzheimer’s disease (AD)-like neurodegeneration. Expression of both mouse SphK genes was increased in the brains of AD-like mice as early as 6 months of age. Chronic administration of an SphK inhibitor elevated the brain weight of AD-like mice and improved their performance in the beam walking test, but not in hippocampus-dependent memory tasks. Treatment of wild-type mice with SKI-II had little effect, but calorie restriction reduced the expression of SphK mRNA in the brain, suggesting that sphingosine kinase may play some conserved roles in nutrient sensing pathways. / 在工业化水平越来越高的当今社会，人口的老龄化正逐渐成为一个严重的社会问题。医疗手段的发展、生活水平的提高使得人们的寿命在不断增加，而与此同时生育率并没有同步增加，这就导致老年人口在整个社会人口中的比重快速增长，因此，衰老以及一些相关的疾病就得到了人们越来越多的关注，也正在成为一个越来越热门的科研领域。从科研工作者的角度，我们希望能够通过实验手段破解衰老及其相关疾病的机制从而寻找延缓衰老或治疗相关疾病的方法。在本论文中，我们研究了一个通过限制饮食来调控寿命的基因网络的一部分。我们的主要研究对象是编码鞘氨醇激酶的基因（SphK），我们第一次发现了它在饮食介导的寿命调控中的作用。本论文由两个章节组成。在第一章中，我们使用秀丽隐杆线虫作为模式动物来研究鞘氨醇激酶基因（sphk-1）在其衰老调控过程中的作用。在研究中，我们发现，携带一种sphk-1 删除突变（sphk-1(ok1097)）的突变体线虫的平均寿命显著延长，而饮食限制（DR）并不能进一步延长它的寿命。另外，这种突变体还表现出一系列与受饮食限制调控的动物相类似的表型，尽管并不是全部。这些结果都表明sphk-1 基因通过饮食介导的途径参与线虫的寿命调控。我们随后的研究显示，由sphk-1 突变引起的寿命延长依赖于DR 的一个调控因子：SKN-1b；并且，与skn-1b 类似，sphk-1 表达的位置也在线虫头部的神经元。对于其它DR 相关因子的研究还发现线虫sphk-1(ok1097)突变引起的寿命延长可能与TOR 及自噬通路的作用有关。此外，我们还发现，不仅是sphk-1，神经酰胺通路中的其它基因对于寿命调控也有类似的效果。最后，我们的研究结果显示，DR 未能减少sphk-1(ok1097)突变体线虫的生殖细胞数量，这一发现或许能够解释为什么DR不能够进一步延长sphk-1(ok1097)突变体线虫的寿命。在第二章中，我们使用了一种模拟阿尔茨海默症（AD）的小鼠模型来测试哺乳类SphK 基因在神经退行性病变中的作用。我们发现，在模型小鼠脑组织中，两种哺乳类SphK 基因的表达水平与它们的同窝对照相比显著增加，而这一显著差异早在6 月龄的小鼠脑中就能发现。在后续的实验中，我们给这些小鼠喂食了一种SphK 的抑制剂——SKI-II。这种抑制剂显著改善了模型小鼠在平衡木实验中的表现，并且显著增加了它们的脑重量，但对于海马依赖性的记忆并没有改善。在另一个实验中，给野生型小鼠注射SKI-II 并没有表现出明显的差异，但热量限制（CR）降低了野生小鼠脑中两种SphK基因的表达量，这一与线虫中类似的结果提示，鞘氨醇激酶在营养通路中可能有一些进化保守的功能。

Le but de ce travail était de déterminer les effets de la pratique d'activité physique sur le phénotype osseux et l'adiposité médullaire en cas d'insuffisance pondérale selon deux approches complémentaires, chez l'humain et chez les souris. La première étude a été menée sur 24 femmes normo-pondérées et 13 femmes en sous-poids âgées entre 20 et 35 ans. Cette étude a montré que les femmes en sous-poids présentent une faible masse osseuse au niveau du corps entier, rachis lombaire et col fémoral et une altération de la géométrie du col fémoral par rapport aux femmes normo-pondérées, et un score de l'os trabéculaire sur la limite inférieure de la normale. La VO₂ₘₐₓ (L/min) était parmi les principaux déterminants des paramètres osseux chez les jeunes femmes quel que soit leur indice de masse corporelle. Les résultats de cette première étude suggèrent que l'augmentation de la VO₂ₘₐₓ (L/min) sont essentiels pour prévenir la perte osseuse chez les jeunes femmes en sous-poids. La deuxième étude a été menée sur des souris femelles jeunes adultes soumises à un exercice physique volontaire dans une roue combinée à une restriction alimentaire (restriction de 50% de l'apport ad libitum) pendant 15 et 55 jours. Cette étude a démontré que la perte pondérale liée à la restriction alimentaire présente des répercussions négatives sur l'os cortical avec peu d'effets néfastes sur l'os trabéculaire et est associée à une augmentation du nombre des adipocytes médullaires dès 15 jours de restriction. Cette étude a également démontré que l'exercice physique volontaire dans une roue ne protège pas contre les modifications de l'architecture osseuse et l'accumulation de l'adiposité médullaire liées à la restriction alimentaire. Parce que la ghréline est apparue comme régulateur potentiel de l'adiposité médullaire, la troisième étude a été menée sur des souris femelles jeunes adultes dépourvues du récepteur de la ghréline (Growth Hormone Secretagogue Receptor, Ghsr-/-) soumises à une restriction alimentaire (restriction de 50% de l'apport ad libitum) combinée à un exercice physique volontaire dans une roue de 21 jours. Cette étude a démontré que la ghréline est un médiateur clé de l'expansion de l'adiposité médullaire associée à la restriction alimentaire suite à l'activation du GHSR et que la restriction alimentaire est nécessaire pour révéler certaines différences dans la microarchitecture osseuse associée à l'invalidation du GHSR. / The aim of this work was to determine the effects of physical activity on bone phenotype and bone marrow adiposity in underweight conditions using two complementary approaches, on human and on mice. The first study was conducted on 24 normal weight women and 13 underweight women aged 20-35 years. This study showed that underweight women have appropriately lower bone mass at the whole body, lumbar spine and femoral neck and altered femoral neck geometry compared to normal weight women, and a trabecular bone score on the lower limit of normal. VO₂ₘₐₓ (L/min) was considered as strong determinant of bone parameters in young adult women regardless of their body mass index. The results of this first study suggest that increasing VO₂ₘₐₓ (L/min) is essential to prevent bone loss in underweight young women. The second study was conducted on young adult female mice subjected to voluntary wheel running and food restriction (50% of ad libitum intake) during 15 and 55 days. This study demonstrated that weight loss related to food restriction has a negative impact on cortical bone with few adverse effects on trabecular bone and is associated with an increase in the number of bone marrow adipocytes already after 15 days of restriction. This study also showed that voluntary wheel running exercise does not protect against changes in bone architecture and accumulation of bone marrow adiposity related to food restriction. Because ghrelin appeared as a potential regulator of bone marrow adiposity, the third study was conducted on young adult mice lacking the ghrelin receptor (Growth Hormone Secretagogue Receptor, Ghsr-/-) subjected to voluntary wheel running and food restriction (50% of ad libitum intake) during 21 days. This study demonstrated that ghrelin is a key mediator of food restriction - associated bone marrow adiposity expansion through activation of GHSR and that food restriction is necessary to reveal some differences in bone microarchitecture associated to GHSR invalidation.

Une restriction alimentaire améliore la qualité du vieillissement et augmente la durée de vie chez de nombreuses espèces, y compris certains primates. Cependant, cette intervention s'accompagne souvent d'une baisse significative des capacités reproductives. Il est donc légitime de se demander si des signaux provenant du système reproductif contribuent aux effets positifs de la restriction alimentaire sur la longévité. Durant ma thèse, j'ai montré que l'expression de DAF-9/CYP27A1 et la production de l'hormone stéroïdienne D7- acide dafachronique (DA) sont augmentées chez C. elegans lorsque les vers sont soumis à une restriction alimentaire. De plus, la signalisation à l'acide dafachronique via le récepteur hormonal nucléaire NHR-8/NHR et la kinase let-363/mTOR est essentielle à l'augmentation de la durée de vie par restriction alimentaire. La signalisation stéroïde affecte également la plasticité de la lignée germinale en condition de jeûne. De plus, nous montrons que cette plasticité est nécessaire à l'augmentation de la longévité dans ce context de restriction. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent que la signalisation des hormones stéroïdes est activée par le manque de nutriments et est requise pour l'augmentation de la longévité par la voie mTOR. En effet, chez un animal sauvage, le niveau d’expression de let-363/mTOR diminue en condition de jeûne. Ceci n’est pas observé lorsque les hormones stéroïdes sont absentes. De plus, le nombre de cellules de la lignée germinale au sein de la zone proliférative n'est plus affecté par le jeûne chez des animaux pour lesquels la synthèse d'hormones stéroïdes est inhibée. Une réduction artificielle du nombre de cellules germinales suffit à rétablir une réponse normale à la restriction alimentaire. Ceci suggère donc qu'il existe un lien étroit entre la lignée germinale et la longévité induite par une restriction alimentaire, et que ce lien repose en partie sur la signalisation des hormones stéroïdes. La kinase let-363/mTOR joue également un rôle central dans l'intégration de signaux nutritionnels et reproductifs. Nos données suggèrent également l'existence d'un signal entre lignée germinale et soma produit en condition de restriction alimentaire. L'augmentation de la durée de vie par restriction alimentaire implique donc une réponse systémique coordonnée qui implique l'appareil reproducteur. / Dietary restriction (DR) increases healthspan and longevity in many species, including primates, but it is often accompanied by impaired reproductive function. Whether signals associated with the reproductive system contribute to or are required for DR effects on lifespan has not been established. In my doctoral thesis presented here, we show that expression of DAF-9/CYP27A1 and production of the steroid hormone ∆7-dafachronic acid (DA) are increased in C. elegans subjected to DR. DA signaling through the non-canonical nuclear hormone receptor NHR-8/NHR and the nutrient-responsive kinase let-363/mTOR is essential for DR-mediated longevity. Steroid signaling also affects germline plasticity in response to nutrient deprivation and this is required to achieve lifespan extension. Results presented in my thesis demonstrate that steroid signaling is activated by nutrient scarcity and is required for DR effects on lifespan extension through TOR signaling. In the absence of proper steroid signaling, let-363/mTOR levels remain high during starvation and the number of germ cells within the proliferative zone of the germ line is no longer affected by nutrient availability. Interestingly, genetic reduction of germ cells alleviates the requirement for steroid signaling for DR-mediated lifespan extension. Genetically lowering the germ cell count mimics the response of the germ line to DR. These data demonstrate that steroid signaling links germline physiology to lifespan when nutrients are limited, and establish a central role for let-363/mTOR in integrating signals derived from nutrients and steroid hormones. We speculate that this induces a signal that is usually emitted when nutrients are scarce and the germ line becomes less active. Taken together, this thesis work suggests that, diet-induced lifespan extension is part of a coordinated response that involves reproductive phenotypes.

Dans un contexte de limitation de l'utilisation des antibiotiques, de nouvelles stratégies doivent être mises en place pour préserver la santé des animaux, en particulier lors du sevrage. En cuniculture, les stratégies de limitation de l'ingestion permettent de réduire les troubles digestifs en post sevrage et améliorent l'efficacité alimentaire, mais induisent inévitablement un retard de croissance et une baisse du rendement à l'abattage. Ce travail de thèse avait pour objectif d'une part d'optimiser les performances de croissance et de rendement à l'abattage des animaux soumis à une restriction alimentaire via une modulation de la quantité et de la qualité énergétique des aliments et d'autre part d'expliciter les mécanismes physiologiques sous-jacents aux effets bénéfiques d'une ingestion restreinte sur la santé et l'efficacité alimentaire. Nous avons démontré que dans le cadre d'une stratégie de restriction alimentaire un aliment riche en énergie digestible permet d'optimiser la croissance (+2%), le rendement à l'abattage (+0,6 points) et l'efficacité alimentaire (+11%), via notamment une amélioration de l'efficacité digestive, sans pénaliser les paramètres sanitaires, mais ne permet de rattraper que partiellement le retard de croissance induit par la restriction alimentaire (-3% de poids à l'abattage par rapport aux animaux nourris à volonté). Un aliment riche en amidon était favorable à la croissance de ces animaux et en particulier au rendement à l'abattage et n'avait pas d'effet délétère sur les paramètres sanitaires. La restriction alimentaire et la concentration énergétique alimentaire dans une moindre mesure, modulaient la réponse immunitaire via une réduction de la réponse humorale digestive (IgA intestinaux) et systémique (IgA et IgG circulants) sans modification de la réponse inflammatoire. L'activité du microbiote caecal était quant à elle modulée par la masse d'aliment ingérée alors que le profil de la communauté bactérienne caecale, sa diversité et sa richesse ne semblaient pas modifiés par la restriction alimentaire. Toutefois l'abondance relative de certaines familles (Eubacteriaceae, Peptococcaceae et Christensenellaceae) et genres montraient des variations spécifiques à la restriction ou à la concentration énergétique de l'aliment. L'ensemble de ces résultats indiquent que les relations entre les mesures physiologiques et les effets bénéfiques de la restriction alimentaire sur la santé digestive restent complexes et suggèrent l'implication d'autres paramètres métaboliques non évalués. Des hypothèses complémentaires de travail doivent ainsi être envisagées Toutefois nos travaux établissent l'intérêt économique de la restriction alimentaire, quel que soit le contexte sanitaire, et celui de l'utilisation d'aliments à haute valeur énergétique sur les performances zootechniques. Notre étude ouvre dès lors des perspectives de recherches complémentaires d'optimisation des stratégies alimentaires via une modulation de la durée de restriction alimentaire et de la qualité énergétique des aliments. / With the reduction in antibiotic use new strategies are required in order to preserve animal health, particularly around weaning. In rabbit breading feed restriction strategies allow for the reduction of post-weaning digestive disorders and improve feed efficiency, but are inevitably responsible for a reduced growth and carcass yield at slaughter. This work aimed to optimize the growth performances and slaughter yield of restricted fed rabbits through a modulation of the dietary energy concentration and quality. The second objective of this work was to explain the physiological mechanisms underlying the beneficial effects of feed restriction upon health and feed efficiency. We demonstrated that, under a restriction strategy, a diet rich in digestible energy increased growth (+2%), slaughter yield (+0.6 points) and feed efficiency (+11%), through an improved digestive efficiency, without penalizing the sanitary parameters. The reduced growth induced by feed restriction was however only partially compensated for (-3% in final weight compared to the ad libitum fed animals). A diet rich in starch induced a higher growth and slaughter yield and did not penalize the sanitary parameters under a restriction strategy. Feed restriction and, to a lesser extent, the dietary energy concentration, modulated the immune response through a reduced humoral response at the digestive (fecal IgA) and systemic (plasmatic IgA and IgG) levels without modifying the inflammatory response. The cecal microbial activity was modulated by the amount of feed ingested while the cecal bacterial community profile, diversity and richness were not affected by the feed intake level. However, the relative abundance of certain families (Eubacteriaceae, Peptococcaceae and Christensenellaceae) and generas demonstrated specific variations according to the feed intake level and the dietary energy concentration. These results indicate that the relationship between the physiological measurements and the beneficial effects of feed restriction upon health remain complex and suggest the implication of other metabolic parameters that weren't measured. Complementary work hypothesis must therefore be considered. This work however enabled us to establish the economic advantage of feed restriction strategies regardless of the sanitary status and demonstrated the beneficial effects of a high energy diet on growth parameters. Our study opens the door to new complementary research projects regarding the optimization of the feeding strategies through for instance the modulation of the restriction length and the dietary energy quality.

Le système circadien muti-oscillant est constitué de l'horloge suprachiasmatique (SCN), l'horloge principale dans l'hypothalamus antérieur, et de nombreuses horloges périphériques. L'horloge SCN synchronise les horloges périphériques situées dans chaque organe. L'horloge SCN est une horloge circadienne auto-entretenue qui maintient les rythmes quotidiens comportementaux, physiologiques et neuroendocriniens. Les donneurs de temps (zeitgebers), tels que lumière et nourriture, sont des synchroniseurs puissants, respectivement pour le SCN et les horloges périphériques. La thèse visait à mieux comprendre les interactions entre les horloges circadiennes et le comportement alimentaire chez les espèces nocturnes. Nous avons montré dans la première et la seconde partie que l'alimentation ultradienne affecte les horloges centrales et périphériques chez la souris et le rat. Dans la première étude, nous avons conclu que l'alimentation ultradienne chez la souris a un impact majeur sur la sortie de l'horloge SCN et sur l'horloge périphérique dans le foie, tandis que dans la seconde étude, l'alimentation ultradienne chez le rat n'a eu pas d'impact sur l'horloge SCN, mais il a modifié les horloges périphériques et le métabolisme des lipides. Dans la troisième partie, nous avons montré des effets différentiels du régime alimentaire et de la restriction alimentaire temporelle sur les horloges périphériques du tissu adipeux brun et du muscle squelettique. Dans la quatrième partie, nous avons démontré un rôle du gène d'horloge Rev-erbα dans le comportement alimentaire et le métabolisme énergétique en comparant des souris porteuses d’une délétion de Rev-erbα, soit globale, soit limitée au système nerveux central. L’ensemble de ces études révèle l'interdépendance des horloges circadiennes et du comportement alimentaire, ainsi que leurs effets sur le métabolisme énergétique. / The muti-oscillatory circadian system consists of the suprachiasmatic clock (SCN) the master clock, located above the optic chiasm of the anterior hypothalamus, and many peripheral clocks. The SCN clock synchronizes the other peripheral oscillators located in each organ. The SCN clock is a self-sustaining circadian oscillator maintaining the daily behavioural, physiological, and neuroendocrine rhythms. The zeitgebers such as light and food are potent synchronizers for the SCN and other peripheral clocks. The thesis was aimed to understand different aspects of the interactions between circadian clocks and feeding behaviour in nocturnal species. We showed in the first and second parts that the ultradian feeding affects the central and peripheral clocks in mice and rats. In the first part, we concluded that the ultradian feeding in mice has major impacts on the SCN clock output and the peripheral clock in the liver, while in the second part ultradian feeding in rats does not have impact on the SCN clock but it affects peripheral clocks and lipid metabolism. In the third part, we showed the differential effects of diet and time restricted feeding in brown adipose tissue and skeletal muscle peripheral clocks. In the fourth part, we showed the role of clock gene Rev-erbα on feeding behaviour and energy metabolism by comparing between global and brain specific knock-out mice. The present studies reveal the interdependency of the circadian clocks and feeding behaviour, and their effects on whole-body metabolism.

Introduction: La sclérose en plaques (SEP) est une maladie inflammatoire et démyélinisante du système nerveux central (SNC). Les lymphocytes T pro-inflammatoires CD4 TH1/TH17 sont considérés pathogéniques en SEP et dans son modèle animal, l'encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE). La restriction alimentaire en méthionine (MR) est associée à un effet anti-inflammatoire en périphérie. Cependant, l’impact de la disponibilité de la méthionine sur la fonction des lymphocytes T et sur la neuroinflammation centrale médiée par les lymphocytes T dans la SEP et l'EAE n’est pas connu. Il a été récemment découvert que le métabolisme de la méthionine est induit dans les lymphocytes T murins activés in vitro et que la restriction en méthionine affecte les fonctions effectrices et la prolifération des lymphocytes TH17. Nous formulons donc l’hypothèse que la manipulation du métabolisme des lymphocytes T via la restriction diététique en méthionine représente une nouvelle voie thérapeutique pour contrôler les maladies neuroinflammatoires telles que la SEP. Méthode: Des femelles C57BL/6 sont exposées à une diète contrôle ou réduite en méthionine puis immunisées au MOG35-55 pour induire une EAE active. Un suivi clinique et des expériences de cytométrie en flux permettent de caractériser le profil et l’activation immunitaire. Le prélèvement d'échantillons fécaux et le séquençage de l'ARNr 16S permettent d’évaluer l'influence de la diète sur la composition du microbiome intestinal. Résultats: La MR est associée à un délai significatif de l'apparition des déficits neurologiques chez les femelles C57BL/6 immunisées au MOG. Ceci est associé à une réduction du nombre de cellules immunitaires et de lymphocytes T pro-inflammatoires dans la rate au 7e jour post-induction (présymptomatique) et dans le SNC aux jours 10-13 (début) et 15-16 (pic). Nos résultats préliminaires suggèrent que le microbiome intestinal des souris sous la MR est différent de celui des souris sous la MC et est enrichi de bactéries ayant des effets bénéfiques en inflammation. Conclusion: Nos résultats suggèrent un impact bénéfique de la MR sur l'évolution clinique et les processus neuroinflammatoires dans un modèle animal de SEP. / Introduction: Multiple Sclerosis (MS) is an inflammatory and demyelinating disease of the central nervous system (CNS). Pro-inflammatory CD4 TH1/TH17 are considered pathogenic in MS and its animal model, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). Dietary methionine restriction (MR) is associated with an anti-inflammatory impact in the periphery. However, little is known about how methionine availability can affect the function of T lymphocytes and impact T-lymphocytes mediated central neuroinflammation in MS and EAE. It was recently discovered that methionine pathway is upregulated in activated murine T lymphocytes in vitro and that methionine restriction affects the effector functions and proliferation of TH17 lymphocytes. We therefore hypothesize that the manipulation of T lymphocyte metabolism via the restriction of dietary methionine intake represents a new therapeutic avenue for controlling neuroinflammatory diseases such as MS. Method: Active MOG35-55-EAE is induced in C57BL/6 female mice exposed to low methionine vs. control diet. Clinical evaluation and flow cytometry studies are used to characterize immune cells phenotype and activation. Fecal samples are collected and 16S rRNA sequencing is used to assess the influence of the diet on the composition of the intestinal microbiome. Results: Dietary MR is associated with a significantly delayed onset of neurological deficits in active EAE (female mice). This is paralleled by a lower number of immune cells and pro-inflammatory T lymphocytes in the spleens at day 7 post-induction (presymptomatic) and in the CNS at day 10-13 (onset) and 15-16 (peak). Our preliminary results suggest that the intestinal microbiome of mice under dietary MR is different from that of mice under control diet and is enriched for bacteria with beneficial effects on inflammation. Conclusion: Our results suggest a beneficial impact of MR on clinical course and neuroinflammation in an animal model of MS.

Les facteurs de risque des maladies cardiovasculaires, telle, que la détérioration du profil lipidique, deviennent plus prononcés après la ménopause, ce qui fait de la maladie coronarienne, l’une des principales causes de décès chez les femmes ménopausées. Une proportion importante de femmes prennent du poids après la ménopause en particulier dans la région abdominale entraînant par conséquent des perturbations métaboliques. Des données récentes suggèrent également que l’absence des œstrogènes observée à la ménopause favorise le développement de la stéatose hépatique. Cette dernière a été incriminée pour incriminée dans le développement de la résistance à l'insuline, et est de ce fait considérée comme une composante hépatique du syndrome métabolique. Il est impératif d'établir des stratégies visant à contrecarrer l'accumulation de graisse dans le foie et l’accroissement du tissu adipeux chez les femmes ménopausées, en tenant compte que l'utilisation de l'hormonothérapie substitutive est de nos jours moins soutenue. Les quatre études de la présente thèse ont été conduites pour tenter de fournir des informations sur le traitement et la prévention de l’augmentation de la masse graisseuse et de la stéatose hépatique qu’entraîne la suppression des œstrogènes, à travers les modifications du mode de vie (diète et exercice physique) chez la rate ovariectomizée (Ovx); un modèle animal de la ménopause. Dans les deux premières études nous nous sommes concentrés sur l’augmentation de la masse graisseuse et sa reprise suite à une perte de poids. Dans la première étude, nous avons montré que les rates Ovx qui ont suivi un programme de restriction alimentaire (FR) ont diminué significativement (P < 0.01) leur poids corporel, leur contenu en graisses intra-abdominales ainsi que leurs triacylglycérols (TAG) hépatiques, comparativement aux rates Ovx nourries à la diète normale. De plus, l’entraînement en résistance (RT) a prévenu la reprise de poids corporel ainsi que l’accroissement du tissu adipeux et l’accumulation de lipides dans le foie des rates Ovx, après l’arrêt du régime amaigrissant. Les résultats de la deuxième étude ont confirmé l'efficacité de la restriction alimentaire associée à l’entraînement en résistance (FR + RT) dans la réduction du poids corporel, des lipides dans le foie et le tissu adipeux chez les rates Ovx. Tenant compte des résultats de notre première étude, l’entraînement en résistance seulement a constitué un atout pour atténuer le poids corporel et la masse grasse reprise par les rates Ovx suite à un programme de perte de poids (FR + RT); bien que l'impact ait été moindre comparé au maintien seul de la restriction alimentaire. De la même manière que la supplémentation en œstrogènes, les résultats de la troisième étude indiquent que l'entraînement en endurance mené concurremment avec l’ovariectomie a significativement atténué l'accumulation de lipides dans le foie ainsi que dans le tissu adipeux. Toutefois, l’entraînement en endurance effectué avant l'ovariectomie n'a pas protégé contre l'accumulation des graisses qu’entraîne l'ovariectomie, si celui-ci est interrompu après l'ovariectomie. Enfin, pour compléter les résultats antérieurs, nous avons montré dans la quatrième étude que l’expression des gènes impliqués dans la synthèse de lipide; SREBP-1c, SCD-1, ChREBP, et ACC dans le foie a augmenté après le retrait des œstrogènes, tandis qu’une diminution (P < 0.01) des niveaux d'ARNm de PPAR-α a été observée. De plus, l'expression hépatique des gènes des cytokines pro-inflammatoires incluant IKKβ, IL-6 ainsi que le contenu protéinique de NF-кB étaient augmentés (P < 0.01) chez les rates Ovx par rapport aux rates ayant subi une Ovx simulée (Sham). Toutes ces perturbations ont été améliorées avec la supplémentation en œstrogènes seulement, ainsi qu'avec l'entraînement en endurance seulement. Dans l'ensemble, nos résultats indiquent que l'exercice physique (en résistance ou en endurance) a un impact significatif sur la réduction de l'accumulation des lipides dans le foie et dans le tissu adipeux des rates Ovx. De plus, chez les rates Ovx, l’entraînement en endurance mimerait les effets des œstrogènes sur l'expression des gènes impliqués dans l'accumulation de lipides et l’inflammation préclinique dans le foie. / Cardiovascular disease risk factors, such as lipid profile deterioration, become more pronounced after menopause making coronary heart disease a leading cause of death among postmenopausal women. A large proportion of women after menopause gain weight especially in the abdominal region resulting in several metabolic disturbances. Recent evidence also suggests that loss of estrogen function in menopause is associated with the development of a state of hepatic steatosis. Excessive fat accumulation in hepatocytes has been shown to play an important role in the development of insulin resistance and is even considered as a hepatic component of the metabolic syndrome. There is an important need to establish strategies to counteract fat accumulation in adipocyte and liver in postmenopausal women specifically considering the fact that utilization of hormone replacement therapy is now less supported. The four studies of the present thesis have been conducted in an attempt to provide information on the treatment and prevention of estrogen withdrawal-induced fat mass and hepatic steatosis via lifestyle modifications (diet and exercise training) in an ovariectomized (Ovx) rat model of menopause. In the first two studies we focused on fat mass gain and regain following weight loss. In study 1, we showed that food restriction program (FR) decreased (P < 0.01) body mass, intra-abdominal fat pad weight, and liver triacylglycerol (TAG) levels as compared to normally fed Ovx rats. Moreover, resistance training program (RT) was useful in preventing body weight as well as adipose tissue and liver fat regain in Ovx rats, following diet-induced weight loss. Results of study 2 confirmed the efficiency of the FR + RT program in reducing body weight as well as liver and adipocytes fat accretion in Ovx rats. In line with the findings of our first study, continuation of only RT constituted an asset to attenuate body weight and fat mass regain in Ovx rats following a FR + RT weight loss program, although the impact was less than maintaining FR alone. Similar to estrogen supplementation, results of study 3 indicated that endurance exercise training conducted concurrently with the induction of ovariectomy significantly attenuated liver and adipocyte fat accumulation. However, an endurance exercise training state acquired before ovariectomy did not provide any protective effects against ovariectomy-induced fat accumulation if exercise is discontinued after the ovariectomy. Finally, complementing previous findings we showed in study 4 that liver gene expressions of transcription factors SREBP-1c and ChREBP along with downstream lipogenic enzymes SCD-1 and ACC were increased with estrogens withdrawal conversely to reduced PPAR-α mRNA levels (P < 0.01). Furthermore, gene expressions of pro-inflammatory cytokines including IKKβ and IL-6 as well as protein content of NF-кB were higher (P < 0.01) in the liver of Ovx than in Sham animals. All of these responses were corrected with estrogen supplementation alone as well as with endurance exercise training alone in Ovx rats. On the whole, our results indicate that exercise training (resistance or endurance) has a significant impact on reducing fat accumulation in liver and adipocytes in Ovx rats. In addition, it seems that endurance exercise training in Ovx rats stimulates estrogenic-like effects on the expression of genes involved in lipid accumulation and sub-clinical inflammation in the liver.