Parmi les œufs de poisson, qui sont une ressource aquatique nutritionnelle intéressante, ceux de la truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss) contiennent une quantité élevée de protéines et une huile riche en acides gras polyinsaturés (AGPI), avec une proportion très importante de phospholipides. Cependant, l’œuf de poisson présente une capacité élevée d’auto-protection contre les contraintes extérieures, qui limite la destructuration de son réseau protéique par attaque enzymatique. Ainsi, le degré d’hydrolyse des œufs de la truite l’Alcalase®, la Neutrase® et la Protamex® varie entre 3 et 7 %, ce qui est très faible (20 % dans la majorité des protéines animales). L’extraction des lipides après protéolyse partielle est incomplète, probablement en raison d’interactions fortes avec les protéines faiblement hydrolysées. Ils contiennent une teneur élevée en phospholipides (53 % des lipides totaux) et les acides gras polyinsaturés entrent pour 42 % des acides gras totaux. Les AGPI, notamment le DHA, sont situés préférentiellement en position sn-2 sur la molécule de glycérol ce qui est particulièrement intéressant du point de vue nutritionnel. La stabilité à l’oxydation de l’huile a été étudiée par diverses méthodes, dont la spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier. Cette méthode s’est avérée extrêmement intéressante pour une analyse structurale de la dégradation de l’huile en cours d’oxydation. Il peut être conclu que les lipides tirés des œufs de la truite arc-en-ciel ou de poisson en général, ont un réel avenir en matière de complément alimentaire ou nutraceutique, à condition de lever l’obstacle de l’hydrolyse enzymatique des protéines du chorion et du vitellus / Fish eggs, especially those of the rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) in the present study, are an interesting nutritional aquatic source. They contain proteins of high value, as well as an oil rich in polyunsaturated fatty acids (PUFA) with a large percentage of phospholipids. However, they exhibit a high auto-protection capacity against environmental constraints and thus, the degree of hydrolysis of rainbow trout eggs by Alcalase®, Neutrase® and Protamex® proteases varied solely within 3-7 %. This value was low compared with the 20 % obtained in most animal proteins. The phospholipid content was high (53 % of total lipids) and PUFA accounted for 42 % of total fatty acids. Among PUFA, DHA was found preferably at the sn-2 position of the glycerol backbone, which is of special interest about nutritional properties. The oil release by enzymatic hydrolysis was found limited compared with chemical methods, probably because of the strong interactions engaged with the incomplete destructured protein network. The oxidative stability of the oil was studied through several methods in which the infrared Fourier transform appeared as the best tool for structural analysis along the oxidation process. As a conclusion, lipids from fish eggs, especially from rainbow trout, could be a nutritional breakthrough, as far the enzymatic hydrolysis of the vitellus and of the chorion proteins is achieved

La santé des cheptels et la maîtrise des maladies est un enjeu majeur de compétitivité des élevages et de durabilité des filières. Les maladies d'origine bactérienne sont responsables de pertes économiques importantes en pisciculture. La bactérie Flavobacterium psychrophilum, qui touche l’ensemble des salmonidés et plus particulièrement la truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss),est très largement distribuée dans le monde et en France. En l'absence de vaccin commercial efficace, la maladie est jusqu’à présent systématiquement combattue à l'aide de traitements antibiotiques. Dans un contexte d’antibiorésistance croissante, il est nécessaire de trouver d’autres moyens de lutte et la sélection d'animaux naturellement plus résistants constitue une priorité pour la filière trutticole française. Si le caractère héritable de la résistance à la maladie est bien démontré chez la truite, une meilleure connaissance de ses différentes composantes et des déterminismes génétiques sous-jacents est nécessaire pour optimiser les modalités d’introduction de la résistance dans les objectifs des schémas de sélection conduits par les entreprises françaises.Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’étudier le déterminisme génétique de différentes composantes de la réponse à l’infection par F. psychrophilum par une approche de cartographie de QTL (quantitative trait locus) ; puis d’évaluer dans quelle mesure ces déterminismes dépendent des protocoles infectieux utilisés pour tester la résistance.Pour ce faire, nous avons combiné les résultats obtenus avec des infections expérimentales par injection et balnéation et une infection naturelleEn utilisant, d’une part des croisements expérimentaux entre lignées isogéniques à la résistance contrastée et d’autre part, avec une lignée commerciale élevée dans une entreprise de sélection française.Nous mettons en évidence que la réponse de la truite arc-en-ciel à l’infection par F. psychrophilum est un caractère complexe, contrôlé par un grand nombre de QTL d’effet modéré et en interaction. Nos résultats suggèrent également que les différentes composantes de la réponse à l’infection (résistance, endurance, résilience, portage) sont en partie contrôlées par des déterminants génétiques différents, et que certains mécanismes de défense contre l’infection par F. psychrophilum dépendent de la voie d’infection (infection par balnéation ou par injection). Cette étude ouvre la voie à une meilleure compréhension des mécanismes immunitaires sous-jacents à la réponse de la truite arc-en-ciel à l’infection par F. psychrophilum, et constitue une première étape vers la mise en place de la sélection génomique pour la résistance à F. psychrophilum dans les populations de truites françaises. / Health management and disease control are of both major economic and environmental concerns for animal production systems. Bacterial diseases are responsible for important economic losses in fish farming. Flavobacterium psychrophilum, the causative agent of bacterial cold water disease (BCWD), affects particularly rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) and is found worldwide where salmonids are raised. As no commercial vaccine is available at the moment, the only way to fight BCWD remains through the use of antibiotic treatments. In a context of growing antibiotic resistance threat, additional methods to tackle fish disease are highly needed. Improving the natural host defense mechanisms against infectious pathogens through selective breeding is one of the priorities for French trout farmers. Moderate heritabilities were estimated for resistance against BCWD, indicating that selective breeding is a promising approach to improve trout defense mechanisms against F. psychrophilum. In order to implement disease resistance in French breeding schemes, we need to better understand the genetic determinism of this trait.In this context, the objective of this PhD is to study genetic determinism of different components of trout response to different infection protocols with F. psychrophilum using a QTL (Quantitative Trait Loci) mapping approach.To do so we used three experimental crosses between isogenic lines of trout with contrasting susceptibility. Finally, a study on a commercial line under selection in a French breeding company was performed after a natural disease outbreak to validate the interest of QTL previously detected.In this study, we showed that an important number of interacting QTL controls rainbow trout response to infection with F. psychrophilum. Our results suggest that different components of response to infection (resistance, endurance, resilience, bacterial load) might be controlled by different genetic determinisms. We also showed that different infection protocols trigger different immune mechanisms that may be specific to the route of entry of the pathogen. This study paves the way toward a better understanding of underlying immune mechanisms of rainbow trout response to F. psychrophilum. Finally, this study is the first step toward implementing genomic selection of resistance to BCWD in French rainbow trout population.

Le phosphore (P) est un nutriment essentiel aux poissons. Il importe d'établir leurs véritables besoins afin de réduire les rejets de P dans les effluents aquacoles. Les besoins nutritionnels (BN) sont estimés avec des indicateurs plus ou moins sensibles et précis (croissance, P sanguin, P non fécal, P osseux). Le régulateur majeur de l'expression des gènes impliqués dans le métabolisme du P chez la truite arc-en-ciel est la concentration du P alimentaire. Peut-être existe-t-il des gènes P-répondants plus sensibles et précis pour estimer les BN ? Le projet vise à étudier l'interaction entre les régimes variant en P et les gènes P-répondants en combinant l'hybridation soustractive suppressive (SSH) et les puces ADNc. Chez le rein de la truite, 54 gènes candidats P-répondants ont été identifiés après 7 semaines d'un régime P-carencé (réactions immunitaires, réponse au stress oxydatif, enzymes, protéines ribosomales et gènes impliqués directement ou indirectement dans le métabolisme du P). Les puces ADNc ont donc un grand potentiel pour identifier les gènes P-répondants. / Phosphorus (P) is an essential nutrient for fish. It is important to establish their true nutritional needs to reduce P discharge in effluent water. The minimum dietary requirement is usually estimated with more or less sensitive and precise indicators (growth, P nonfecal excretion, blood P and bone P levels). Dietary P is the major regulator of genes expression involved in P metabolism in rainbow trout. Maybe there are more sensitive, fast and precise dietary P-responsive genes to estimate the dietary requirement? This project aims at studying the interaction between the diets varying in P and the P-responsive genes by combining subtractive suppressive hybridization (SSH) with cDNA microarray analysis. In trout kidney, 54 putative P-responsive genes was identified after 7 weeks of P-deficient diet (immune reactions, respond to the oxidative stress, enzymes, ribosomal proteins and genes involved directly or indirectly in P metabolism). The cDNA microarray techniques are a method with enormous potential to identify P-responsive genes.

L'aquaculture a connu un développement considérable au cours des dernières décennies. De par leurs disponibilités limitées, la farine de poisson et l'huile de poisson, considérées comme des ingrédients traditionnels de l'alimentation des poissons d’élevage, ont été largement remplacées par des matières premières végétales afin de soutenir le développement durable de l'aquaculture. Cette évolution de la composition des aliments aquacoles a entraîné une réduction importante de la teneur en cholestérol des aliments aquacoles. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse était d’analyser les modifications du métabolisme du cholestérol chez la truite arc-en-ciel en réponse à une alimentation strictement végétale. Nous avons porté une attention particulière aux mécanismes sous-jacents à la régulation du métabolisme du cholestérol, en nous concentrant sur les facteurs de transcription et les microARNs. Enfin, nous avons évalué la possibilité d'utiliser les microARNs comme biomarqueurs non invasifs. Nos études ont montré qu’une alimentation végétale induit chez la truite une hypocholestérolémie associée à une modification de l’expression des gènes impliqués dans la synthèse et dans l'efflux du cholestérol mais aussi des facteurs de transcription SREBP-2 et LXRα. Nous avons également observé une diminution de l’expression du miR-223 dans le foie des truites nourries avec un régime à base de plantes ce qui suggère l'implication de mécanismes post-transcriptionnels dans la régulation de la synthèse du cholestérol chez la truite arc-en-ciel. Nous avons ensuite effectué une étude de la régulation du métabolisme du cholestérol chez une lignée de truite arc-en-ciel sélectionnée pour sa meilleure capacité de croissance sur aliment végétal. Nous avons observé une augmentation de l'expression du miR-33a chez les truites nourries avec un régime à base de plantes et une expression plus importante des miR-122 et 128 chez les truites de la lignée sélectionnée, quel que soit le régime. En analysant l’expression de gènes cibles potentiels des miR-33a, 122 et 128, nous avons pu mettre en évidence une régulation cohérente entre les miR-33a et 128 et leurs cibles potentielles que sont respectivement la caspase 6 apoptosis-related cysteine peptidase like 2 (casp6l2) et la phosphodiesterase 4B cAMP-specific a (pde4ba). Ces résultats mettent en évidence deux nouvelles voies moléculaires affectées par l’alimentation végétale chez la truite. Grâce à la combinaison d’approches in vivo et in vitro, nous avons constaté que l'expression des gènes impliqués dans la synthèse de cholestérol et celle du facteur de transcription SREBP-2 et du miR-33a augmentent chez les truites nourris avec l’aliment végétal et inversement diminuent en culture primaire d’hépatocytes de truite stimulés par du 25-hydroxycholestérol. Il semble donc SREBP-2 et miR-33a agissent en synergie pour réguler la synthèse du cholestérol. Enfin, nous avons détecté avec succès miR-1, miR-33a, miR-122, miR-128 et miR-223 dans le plasma de truite. Nous avons observé que les taux plasmatiques de miR-128 et de miR-223 sont soumis à des variations postprandiales similaires à celles observées pour leurs homologues hépatiques. Des corrélations significatives ont été observées entre les taux hépatiques et plasmatiques des miR-128 et miR-223. D’autres corrélations apparaissent entre les miR-122, 128 et 223 et l'expression de gènes liés à la synthèse et à l'efflux du cholestérol. Ces résultats indiquent que les micrARNs plasmatiques 122, 128 et 223 constituent de potentiels biomarqueurs non invasifs du métabolisme du cholestérol chez la truite arc-en-ciel. / Aquaculture has been subjected to a huge development during the last decades. Due to limiting availabilities, fishmeal and fish oil, the traditional ingredients of fish feed, have been widely replaced with vegetable ingredients in order to support the sustainable development of aquaculture. This evolution of aquafeeds has resulted in a reduction of the cholesterol content of the diets. In this context, the major objective of the thesis was to decipher the physiological changes related to cholesterol metabolism occurring in fish fed the plant-based diet. We furthermore analyzed the mechanisms underlying the regulation of cholesterol metabolism, focusing on transcription factors and microRNAs. Additionally, the possibility of utilizing miRNA as potential noninvasive biomarker was also investigated in the thesis. Our studies have shown that utilization of plant-based diet resulted in hypocholesterolemia and modified the expression of genes involved in cholesterol synthesis and efflux as well as that of their corresponding transcriptional factors SREBP-2 and LXRα. We also observed a lower expression of miR-223 in the liver of trout fed the plant-based diet suggesting the involvement of posttranscriptional mechanisms in the regulation of cholesterol synthesis. We then carried out another experiment using a line of rainbow trout selected for better growth performance on plant-based diet. We found that the hepatic expression of miR-33a increased in trout fed the plant-based diet, while the expression of miR-122 and miR-128 was much higher in the selected line regardless of the diet. By analyzing the expression of putative target genes of miR-33a, 122 and 128, we noticed consistent regulations between miR-33a and 128 and their respective putative targets, which were caspase 6 apoptosis-related cysteine peptidase like 2 (casp612) and cAMP-specific phosphodiesterase 4B a (pde4ba). These results highlighted two new molecular pathways affected by the plant-based diet. Through the combination in vivo and in vitro approaches, we demonstrated that the expression of the genes involved in cholesterol synthesis and that of the transcription factor SREBP-2 and the miR-33a increased in trout fed plant-based diet devoid of cholesterol while conversely decreased in rainbow trout primary cell culture of hepatocytes stimulated by 25-hydroxycholesterol. These data indicate that SREBP-2 and miR-33a act synergistically to control cholesterol synthesis. Finally, we successfully detected miR-1, miR-33a, miR-122, miR-128 and miR-223 in trout plasma. We observed similar postprandial changes between plasma levels of miR-128 and miR-223 and their hepatic counterparts. Significant correlations were observed between hepatic and plasma levels of miR-128 and miR-223. Other correlations appeared between miR-122, 128 and 223 and the expression of genes related to synthesis and efflux of cholesterol. Altogether, these results indicate that plasma microRNAs 122, 128 and 223 are potential non-invasive biomarkers of cholesterol metabolism in rainbow trout.

L’utilisation excessive de pesticides engendre des pollutions et des dégradations importantes de l’environnement y compris sur les écosystèmes aquatiques. L’activité viticole ne fait pas exception à cette règle, et c’est pour cette raison que ce travail de thèse s’est intéressé aux réponses adaptatives ou délétères aux premiers stades de vie de poissons exposés à trois produits phytosanitaires utilisés en viticulture ainsi qu’à leur mélange et à des échantillons environnementaux. La thèse s’intéresse aux stades précoces de développement de la truite arc-en-ciel, mais également à la lignée cellulaire de foie de truite RTL-W1. Les embryons de truite ont été exposés au cuivre, au glyphosate et au chlorpyrifos seuls ou en mélange. Une autre partie de ce travail a consisté à étudier les effets toxiques des échantillons environnementaux d’eau et de sédiment provenant d’un cours d’eau, La Livenne, à proximité de parcelles viticoles. Toutes les expériences ont été faites en conditions contrôlées de laboratoire. Les réponses induites par ces expositions ont été mesurées à différents niveaux d’organisation biologique : au niveau moléculaire, phénotypique et comportemental pour l’étude in vivo (larves de la truite arc-en-ciel) ; et l’analyse des effets cytotoxiques de l’induction des espèces réactives de l’oxygène (ROS) et des dommages à l’ADN pour l’étude in vitro (lignée RTL-W1). Les résultats de ce travail ont montré que l’exposition aux pesticides individuels, ou en mélange, chez les larves de truites arc-en-ciel n’a pas produit d’effets létaux aux concentrations testés. En revanche, ces substances ont provoqués différents effets sub-létaux, selon le composé et les concentrations étudiés, dont des effets tératogènes, des perturbations du comportement natatoire, des effets génotoxiques et l’expression différentielle de gènes cibles. Le cuivre s’est avéré le plus toxique provoquant un échec d’éclosion important. Des effets cytotoxiques et une production d’espèces réactives de l’oxygène (ERO) ont été observés sur cellules de truite exposées à des extraits d’eau de rivière. Par ailleurs, des effets comportementaux ont été observés sur les larves de truites exposées pendant 48 h à des sédiments et de l’eau de la Livenne. En conclusion, ces travaux de thèse ont mis en évidence des effets sub-létaux sur les cellules et les stades précoces de développement de truite arc-en-ciel exposés à des concentrations environnementales de pesticides utilisés en viticulture. / The excessive use of pesticides generates significant pollution and degradation of the environment, including aquatic ecosystems. The viticultural activity is not an exception for this rule, and this is why the aim of this work is to study the adaptive or deleterious responses in the early life stages of fish exposed to three phytosanitary products used in viticulture as well as to their mixture and environmental samples. The thesis focuses on the early stages of development of rainbow trout, but also on the trout liver cell line RTL-W1. Trout embryos were exposed to copper, glyphosate and chlorpyrifos alone or as a mixture. Another part of this work consisted in studying the toxic effects of environmental samples of water and sediment coming from a river, La Livenne, close to vineyard plots. All experiments were done under controlled laboratory conditions. The responses induced by these exposures were measured at different levels of biological organization: at the molecular, phenotypic and behavioral level for the in vivo study (rainbow trout larvae); and the analysis of cytotoxic effects and induction of reactive oxygen species (ROS) and DNA damage for the in vitro study (RTL-W1 line). The results of this work showed that exposure to individual or mixed pesticides in rainbow trout larvae did not produce lethal effects at the tested concentrations. In contrast, these substances caused different sub-lethal effects, depending on the compound and concentrations studied, including teratogenic effects, swim behavior disturbances, genotoxic effects, and differential expression of target genes. Copper was found to be the most toxic causing a major hatching failure. Cytotoxic effects and production of reactive oxygen species (ROS) were observed on trout cells exposed to river water extracts. In addition, behavioral effects were observed on trout larvae exposed for 48 h to sediments and Livenne water. In conclusion, these thesis studies revealed sub-lethal effects on cells and early stages of development of rainbow trout exposed to environmental concentrations of pesticides.

Les téléostéens euryhalins peuvent vivre dans des milieux à salinité très différentes. L'objectif de mon travail est de décrire les processus d'acclimatation à l'eau salée chez la truite arc-en-ciel par une étude couplant approches de génomique fonctionnelle et génétique. A partir d'une première approche cinétique de transcriptomie différentielle menée sur la branchie, une liste de gènes candidats a été établie et la réponse physiologique des poissons étudiée. Les principaux résultats révèlent de bonnes capacités d'euryhalinité et une réponse transcriptomique maximum 24h après le transfert en eau de mer. Des processus biologiques impliqués dans les mécanismes d'acclimatation sont également proposés. Une seconde partie de ce travail consistait en la caractérisation d'un contrôle génétique des processus liés à l'acclimatation à l'eau de mer chez la truite. Utilisant comme caractères, les teneurs plasmatiques en sodium et en chlore mesurées 24h après un transfert d'eau douce en eau salée répété à 2 reprises, ainsi que le poids branchial, des analyses univariées et multivariées ont permis de détecter 18 QTL dont 9 sont qualifiés de robustes. Une dernière étape de détection de QTL d'expression a alors permis de proposer 69 gènes candidats de premier choix. C'est la première fois qu'une approche mêlant transcriptomie différentielle et approche QTL / eQTL est menée chez une espèce d'intérêt aquacole au génome non séquencé pour la capacité d'acclimatation à un milieu osmotique différent. Ces résultats pavent la route pour une investigation précise des bases génétiques des processus d'acclimatation à l'eau de mer chez les téléostéens.

La majorité des polluants organiques persistants, tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), sont hydrophobes et de ce fait s'accumulent au cours du temps dans les sédiments aquatiques. Dans ce contexte, des tests ont été mis en œuvre sur embryons et pro-larves de truite arc-en-ciel Oncorhynchus mykiss et de médaka japonais Oryzias latipes pour étudier la toxicité de ces contaminants. Un sédiment artificiel et de nouveaux critères d'effets sur l'intégrité de l'ADN et l'activité natatoire ont été développés pour améliorer la reproductibilité et la sensibilité des tests. Ces bioessais ont été appliqués à la comparaison de la toxicité de trois mélanges de HAP : un extrait pyrolytique et deux extraits issus d'un pétrole léger Arabian Light et lourd de type Erika. Les trois mélanges de HAP ont été enrobés sur un sédiment artificiel ou sur des graviers à des concentrations comparables à celles retrouvées dans l'environnement. L'exposition des embryons à ces matrices contaminées a provoqué des perturbations de l'expression de gènes impliqués dans le fonctionnement mitochondrial, le métabolisme de la vitamine A, la formation de dommages à l'ADN ainsi que la synthèse d'hormones. Parallèlement ces mélanges ont induit des effets tératogènes, des perturbations de l'activité natatoire et des effets génotoxiques. Le degré de toxicité et le spectre d'effets induits étaient différents selon la composition des mélanges testés. Les mélanges pétrogéniques présentant une forte proportion en HAP de faibles poids moléculaires et HAP alkylés, se sont avérés plus toxiques envers les jeunes stades de développement de poissons que le mélange pyrolytique, composé en majorité de HAP à hauts poids moléculaires non substitués. Des résultats comparables ont été obtenus avec les modèles médaka japonais et truite arc-en-ciel.

Ce travail de thèse avait pour objectif d’étudier la régulation de l’expression des gènes du métabolisme intermédiaire par les acides aminés alimentaires dans le foie de truite arc-en-ciel. Ces études ont permis de caractériser, pour la première fois dans le foie de truite, les principaux acteurs de la voie de signalisation Akt/TOR et leurs régulations. Nos résultats in vitro montrent qu’un mélange d’acides aminés, seul ou avec l’insuline, est capable de réguler l’expression de nombreux gènes impliqués dans la lipogenèse, la néoglucogenèse et la glycolyse. Les régulations observées en présence conjointe d’un mélange d’acides aminés et d’insuline semblent être, pour la plupart, dépendantes de la voie TOR. Par la suite, nous avons étudié l’effet de certains acides aminés comme la leucine (connue pour son effet « signal ») ainsi que la lysine et la méthionine (souvent ajoutées dans les aliments piscicoles riches en matières premières végétales afin d’atteindre l’équilibre en acides aminés). En présence d’insuline, la leucine, contrairement à la lysine et la méthionine, active la voie de signalisation TOR et régule l’expression de certains gènes (néoglucogenèse et lipogenèse) de façon similaire à un mélange d’acides aminés. Parallèlement, in vivo, nous avons étudié la régulation de l’expression des gènes du métabolisme intermédiaire lors d’un remplacement partiel ou total des huiles et farines de poisson par des produits végétaux dans l’aliment piscicole. Cette expérimentation a montré que, ni les voies de signalisation Akt/TOR, ni l’expression des gènes cibles ne sont affectés par ces nouveaux aliments. En conclusion, ces travaux ont montré que les acides aminés semblent jouer un rôle important dans la régulation de l’expression des gènes hépatiques du métabolisme intermédiaire chez la truite arc-en-ciel. / The objective of my PhD was to characterize the regulation of the intermediary metabolism related gene expression by dietary amino acids in the liver of rainbow trout. This work allowed us to characterize, for the first time in the liver of trout, the main proteins of the Akt/TOR signalling pathway and their regulations. In vitro results showed that a mixture of amino acids, in the presence or absence of insulin, is able to regulate the expression of numerous genes involved in lipolysis, gluconeogenesis and glycolysis. Such regulations induced by an amino acid mix together with insulin appear to be, at least partly, TOR-dependent. Afterwards, I studied the effect of specific amino acids known to be a signalling molecule (leucine) or having potential application as supplements to reach essential amino acid balance in plant ingredients-rich diet (lysine and methionine). In the presence of insulin, leucine, in contrast to lysine and methionine, is able to activate the TOR signalling pathway and regulate the expression of several genes involved in gluconeogenesis and lipogenesis in the same way as a mixture of amino acids. Furthermore, we studied in vivo, the effect of partial or total replacement of fish oil and fish meal by plant products in fish feed on .the regulation of intermediary metabolism related gene expression. This study showed that neither Akt/TOR signalling pathway nor the expression of the target genes were affected by such diets. In conclusion, these studies showed that amino acids seem to play an important role in the hepatic regulation of intermediary metabolism gene expression in the rainbow trout.

L'eugénol (2-methoxy-4-(2-propenyl) phénol), produit dérivé du clou de girofle (Eugenia aromatica), fut tout d’abord utilisé en application topique à des fins d’analgésie dentaire. Il produit également une anesthésie chirurgicale lorsque administré en immersion chez les poissons. L’eugénol agit sur les récepteurs vanilloïdes, sensibles à la chaleur, aux protons et à certaines molécules lipidiques. Ces récepteurs jouent un rôle important dans le mécanisme de l’inflammation et de l’hyperalgésie. L’eugénol pourrait également produire ses effets par antagonisme des récepteurs glutamaergiques (NMDA) et par son activation des récepteurs GABAergiques. Considérant que l’eugénol produit des effets analgésiques et anesthésiques, des études de pharmacocinétique et de pharmacodynamie furent réalisées chez la grenouille (Xenopus laevis), le poisson (Oncorhynchus mykiss) et le rat (Rattus norvegicus). Les résultats démontrent que l’eugénol administré par immersion à une dose efficace permet d’atteindre une anesthésie chirurgicale chez les grenouilles (350 mg/L) et les poissons (75 mg/L). Suite à des analyses plasmatiques par LC/MS/MS, la pharmacocinétique des grenouilles, des poissons et des rats montre que la drogue est éliminée et qu’il pourrait y avoir une recirculation entérohépathique plus importante chez la grenouille et le rat. La longue demi-vie chez le rat suggère aussi une accumulation dans les tissus après des administrations répétées. Suite à l’administration intraveineuse d’une dose de 20 mg/kg chez le rat, l’eugénol induit une anesthésie chirurgicale pour une très courte période de temps variant autour de 167 s. Les résultats de sensibilité thermique confirment l’efficacité de l’eugénol pour réduire l’hyperalgésie induite chez des rats neuropathiques. L’effet pharmacologique de l’eugénol a démontré une augmentation progressive constante de l’analgésie sur une période de cinq jours de traitements journaliers. En conclusion, l’eugénol possède des propriétés analgésiques et anesthésiques chez la grenouille africaine à griffes (Xenopus laevis), le poisson (Oncorhynchus mykiss) et le rat (Rattus norvegicus). / Eugenol (2-methoxy-4-(2-propenyl) phenol), derived from cloves, was first used as a topical agent for dental analgesia by dentistry practitioners, and subsequently to induce surgical anaesthesia by immersion in fish. Eugenol binds to vanilloid receptors, which are sensitive to heat, protons and certains lipid molecules. These receptors also play an important role in the mechanisms of inflammation, as well as hyperalgesia (Kanai 2005, and Crotright 2004). Eugenol could also produce its effects via its antagonistic interactions with glutamaergiques receptors (NMDA), and agonistic interactions with GABAergic receptors. Considering that eugenol has analgesic and anesthetic effects, pharmacokinetic and pharmacodynamic studies were performed in frogs (Xenopus laevis), fish (Oncorhynchus mykiss) and rats (Rattus norvegicus). Results show that a surgical anesthetic dose was observed for frogs (350 mg/L) and fish (75 mg/L) with a eugenol solution. Pharmacokinetics were evaluated following LC/MS/MS plasma analysis of frogs, fish and rats. Results show that eugenol was eliminated in all species and that an enterohepathic recirculation was apparent for frogs and rats. The long half-life in rats suggests an accumulation in tissues following repeated administrations. Following an intravenous administration 20 mg/kg of eugenol, a surgical anesthesia of approximately 167 sec was observed in rats. Hargreave’s test results, evaluating hyperalgesia, show that eugenol reduced pain perception in a rat model of neuropathic pain. This pharmacological effect showed an increasing progression of the analgesia over the 5 days of daily treatments. In conclusion, eugenol has analgesic and anesthetic properties in African clawed frogs (Xenopus laevis), trout (Oncorhynchus mykiss) and rats (Rattus norvegicus).

Au cours de ma thèse, nous avons utilisé la truite arc-en-ciel, un poisson carnivore et modèle potentiellement pertinent du diabète, pour étudier des mécanismes de régulation du métabolisme intermédiaire hépatique par les nutriments (acides aminés (AA) et le glucose). Nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux voies de signalisation de l’insuline et des acides aminés (Akt et mTORC1). Grâce à l’utilisation de rapamycine, un inhibiteur pharmacologique de mTORC1, nous avons montré que l'activation de mTORC1 stimule l'expression de gènes de la lipogenèse, de la glycolyse et du catabolisme des acides aminés, tandis que la voie de signalisation Akt inhibe celle des gènes impliqués dans la néoglucogenèse. Ces études ont été conduites dans le foie de truite ou en culture primaire d’hépatocytes de truite arc-en-ciel. En outre, nous avons démontré lors de stimulations à court terme in vivo et in vitro que l'expression hépatique des gènes de la lipogenèse est plus sensible à l'apport de protéines alimentaires ou d’AA qu’à l'apport de glucides ou de glucose. De plus, nous avons observé que des taux élevés d’AA conduisent, par le biais de l’activation de la voie de signalisation mTORC1, à une augmentation de l'expression des gènes lipogéniques mais surtout à une répression de l’inhibition de l’expression des gènes de la néoglucogenèse induite par l’insuline. Cet effet s’accompagne d’une augmentation de la phosphorylation de IRS-1 sur le résidu Ser302 qui pourrait être responsable de la baisse de phosphorylation d'Akt et par conséquent d’une inhibition de l’action de l'insuline. Enfin, en réalisant un test de tolérance au glucose chez des truites préalablement traitées avec de la rapamycine, nous avons conclu que la néoglucogenèse hépatique joue un rôle probablement majeur dans le contrôle de l'homéostasie glucidique chez la truite. Ainsi, une absence d’inhibition de la néoglucogenèse pourrait contribuer au maintien de l'hyperglycémie prolongée et au phénotype d’intolérance au glucose caractéristique des poissons carnivores. Cette thèse met en avant le rôle des protéines/AA dans la régulation du métabolisme intermédiaire de la truite et identifie certaines voies de signalisation cellulaire sollicités par les acides aminés pour réguler le métabolisme. Elle permet ainsi d’éclaircir certaines particularités nutritionnelles de la truite. / During my doctoral study, we used rainbow trout, a representative carnivorous fish and relevant diabetic model, to study the mechanisms underlying the regulation of hepatic intermediary metabolism by nutrients (amino acids (AAs) and glucose), and determine the potential involvement of insulin/Akt and mTORC1 signaling pathways in these regulations. Using acute administration of rapamycin, a pharmacological inhibitor of TOR, we first identified that mTORC1 activation promotes the expression of genes related to fatty acid biosynthesis, glycolysis and amino acid catabolism, while Akt negatively regulates gluconeogenic gene expression in rainbow trout liver and primary hepatocytes. Furthermore, we demonstrated hepatic fatty acid biosynthetic gene expression is more responsive to dietary protein intake/AAs than dietary carbohydrate intake/glucose during acute stimulations in vivo and in vitro. Moreover, we further showed that high levels of AAs up-regulate hepatic fatty acid biosynthetic gene expression through an mTORC1-dependent manner, while excessive AAs attenuate insulin-mediated repression of gluconeogenesis through elevating IRS-1 Ser302 phosphorylation, which in turn impairs Akt phosphorylation and dampens insulin action. Finally, using glucose tolerance test and acute inhibition of rapamycin, we concluded that hepatic gluconeogenesis probably plays a major role in controlling glucose homeostasis, which maybe account for the prolonged hyperglycemia and glucose intolerance phenotype of carnivorous fish. The present thesis brings forward our understandings about the roles of protein/AAs in the regulation of hepatic intermediary metabolism in trout and identifies relevant cellular signaling pathways mediating the action of amino acids on metabolism. It also clarifies some nutritional characteristics of the trout.