Sirt3, une des sept sirtuines chez les mammifères, est une déacétylase mitochondriale NAD+-dépendante qui joue un rôle dans le contrôle des facteurs clés de plusieurs voies métaboliques. Sirt3 déacétyle et active un grand nombre d'enzymes mitochondriales impliquées dans l'activité de la chaîne respiratoire, la production d'ATP, le cycle de Krebs, ainsi que le cycle de l'urée. Parallèlement à son rôle dans le métabolisme énergétique, l'activité mitochondriale intervient également dans l'induction de l'apoptose ainsi que dans la régulation de la prolifération et la différenciation cellulaires. En particulier les travaux du laboratoire ont montré qu'il existe une véritable régulation de la différenciation myogénique par l'activité mitochondriale. Comme Sirt3 régule l'activité mitochondriale, nous nous sommes intéressés à étudier l'implication de cette sirtuine dans la différenciation des myoblastes. Dans une première partie, nous avons évalué l'expression endogène de Sirt3 au cours de la différenciation des myoblastes murins C2C12, puis étudié l'effet de son inhibition sur le processus de différenciation et sur l'activité mitochondriale. Nous avons montré que l'expression de Sirt3 endogène augmente après induction de la différenciation des C2C12. Une inhibition stable de l'expression de Sirt3 par interférence (Short hairpin Sirt3, shSirt3) entraîne : 1) un blocage de la différenciation terminale des C2C12 reflété par une chute significative de l'index de fusion ainsi que de l'expression des marqueurs myogéniques MyoD, Myogénine et troponine T ; 2) une diminution de l'activité mitochondriale reflétée par une altération de l'expression de PGC-1alpha, VDAC et citrate synthase, et une diminution des activités enzymatiques des complexes de la chaîne respiratoire et de la respiration maximale des myoblastes ; 3) une augmentation de la production de DROs. Ces résultats suggèrent un rôle important de Sirt3 dans la différenciation des myoblastes, en relation avec son influence sur l'activité mitochondriale.Dans une seconde partie, nous avons évalué l'importance de Sirt3 in vivo sur le développement et le métabolisme du tissu musculaire en étudiant le phénotype de souris surexprimant l'isoforme courte (MCK-SIRT3M3) ou l'isoforme longue (MCK-SIRT3M1) de Sirt3 spécifiquement dans le muscle squelettique. Nos premiers résultats obtenus à l'âge de 3 mois montrent que la capacité oxydative des souris MCK-SIRT3M1 est plus faible et celle des souris MCK-SIRT3M3 plus élevée par rapport aux souris sauvages. Les souris MCK-SIRT3M3 présentent une atrophie musculaire dès l'âge de trois mois alors que la capacité musculaire et l'activité mitochondriale dans les muscles de ces souris ne sont pas modifiées. Avec l'âge, le phénotype des souris surexprimant l'isoforme M3 dans le muscle est plus marqué : l'atrophie s'accentue, le nombre de mitochondries augmente, et l'expression de la myosine de type 1 augmente alors que l'expression des myosines de type II diminue. Ces données indiquent que l'isoforme courte de Sirt 3 aurait une influence dans le développement et le métabolisme du muscle squelettique de souris. / Sirt3, one of the seven mammalian sirtuins, is a mitochondrial nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+)-dependent deacetylase, and has been shown to control multiple key metabolic pathways. Sirt3 deacetylates and activates a large number of mitochondrial enzymes implicated in the activity of respiratory chain and ATP production, TCA and Urea cycles. We have previously shown that mitochondrial activity is importantly involved in the regulation of myoblast differentiation. Since Sirt3 modulates mitochondrial activity, we have investigated its influence on myoblast differentiation. First, we have evaluated endogen Sirt3 expression during C2C12 myoblast differentiation and then we examined the effect of its inhibition on the differentiation processes and on mitochondrial activity. We have shown that Sirt3 protein expression increased after the induction of myoblast differentiation. A stable inhibition of Sirt3 expression, using short hairpin Sirt3 (shSirt3) in C2C12 myoblasts resulted in: 1) abrogation of terminal differentiation reflected by a sharp decrease of the fusion index and a significant decrease of Myogenin, MyoD and Troponin T protein expression; 2) a decrease in mitochondrial activity reflected by alterations in PGC1-alpha, VDAC and citrate synthase expression, and a decrease in respiratory chain complexes activity and myoblast maximal respiration, 3) an increase in ROS production. These data suggest that Sirt3 plays an important role in the regulation of myoblast differentiation through its influence on mitochondrial activity.In a second part, to investigate the role of Sirt3, in vivo, in myogenesis and in mitochondrial activity, we have studied the effect of Sirt3 isoforms (short and long, MCK-SIRT3M3 and MCK-SIRT3M1 respectively) overexpression exclusively in skeletal muscle tissue of transgenic mice. We show that basal metabolism is lower MCK-SIRT3M1 mice and higher in MCK-SIRT3M3 compared to WT mice at 3 months of age. In 3 month-old MCK-SIRT3M3 mice, skeletal muscle is atrophied while muscle capacity and mitochondrial activity are not altered. Skeletal muscle phenotype evolves with age, in MCK-SIRT3M3 mice : increase in muscle atrophy, mitochondrial content. These data suggest that Sirt3 short isoform plays an important role in skeletal muscle development and metabolism in mice.

L’initiation de la transcription chez les eucaryotes nécessite le recrutement de l'ARN polymérase II (Pol II) et des facteurs de transcription généraux sur les promoteurs de gènes formant le complexe de préinitiation (PIC). Des activateurs se lient en amont du promoteur et stimulent l’ouverture de la chromatine et la formation du PIC en recrutant des complexes coactivateurs. SAGA est un tel coactivateur, conservé chez les eucaryotes, connu pour modifier les histones de tous les gènes et impliqué dans la transcription par Pol II. Dans ce travail, j’ai analysé l'organisation moléculaire de SAGA par microscopie électronique. J'ai (i) étudié l'architecture et les interactions des sous unités du module d’acétylation des histones et l’ai localisé dans SAGA; (ii) obtenu la première carte cryo-EM du complexe SAGA chez la levure et analysé sa flexibilité; (iii) défini le site d'interaction entre TBP et SAGA et montré que le complexe subit un changement conformationnel lors de cette liaison. / Transcription initiation in eukaryotes requires the recruitment of RNA polymerase II (Pol II) and general transcription factors to the promoters of protein coding genes in order to form a PreInitiation Complex (PIC). Sequence specific activators bind up stream of the promoter, stimulating chromatin opening and PIC formation via recruitment of coactivator complexes. SAGA is such a coactivator, conserved in all eukaryotes, known to modify the histones on all expressed genes in yeast and human and involved in Pol II transcription. In this work I have analyzed SAGA’s molecular organization mostly by electron microscopy. I have (i) studied the architecture and sub unit interactions of SAGA histone acetylation (HAT) module and localized it in the full SAGA complex; (ii) obtained the first cryo-EM map of yeast SAGA and analyzed its flexibility; (iii) defined the interaction site of SAGA with TBP protein and shown that the complex under goes a large conformational change upon TBP binding.

The dystrophin-associated protein complex (DAPC) provides a mechanical link between the intracellular cytoskeleton and extracellular matrix, serving as a mechanosensor and signal transducer across the sarcolemma. Pharmacological stimulation of AMP-activated protein kinase (AMPK) induces the expression of DAPC components in skeletal muscle, whereas physiological reductions in AMPK are associated with DAPC dysfunction. We sought to determine whether AMPK was necessary for the maintenance of DAPC expression in skeletal muscle. Fast glycolytic extensor digitorum longus (EDL) and slow oxidative soleus (SOL) muscles from wild-type (WT) mice, as well as from littermates deficient in both isoforms of the AMPK-β subunit in skeletal muscle (MKO) were analyzed. DAPC mRNA levels, as well as protein expression and localization were similar between genotypes, with the exception of nNOS, which displayed a compensatory sarcolemmal enrichment in MKO muscles. The content of transcriptional and post-transcriptional regulators of the DAPC, such as PGC-1α and KSRP, were also not affected by the loss of AMPK. However, MyoD and myogenin expression was significantly diminished in MKO muscles, which is consistent with previous reports of myopathy in these animals. Furthermore, we observed decrements in extrasynaptic utrophin expression selectively in MKO SOL muscles, despite an adaptive accumulation of PGC-1α at the sarcolemmal compartment. Collectively the evidence indicates that AMPK is sufficient, but not essential for the maintenance of DAPC expression in skeletal muscle. However, AMPK is required for preserving extrasynaptic utrophin levels in slow, oxidative muscles, which underscores the role of AMPK in the gene expression of this disease modifying protein. / Thesis / Master of Science (MSc) / The dystrophin-associated protein complex (DAPC) connects the interior and exterior of muscle cells. Activation of AMP-activated protein kinase (AMPK) increases the expression of the DAPC in skeletal muscle. We sought to determine whether AMPK was necessary for DAPC expression in skeletal muscle. Fast and slow muscles from normal mice, as well as from those deficient in skeletal muscle AMPK (MKO) were analyzed. We found DAPC levels and localization were similar between both groups, with the exception of nNOS, which was enriched at the muscle membrane in MKO muscles. Regulators of the DAPC were also not affected by the loss of AMPK. However, genes important for the production of muscle were significantly diminished in MKO muscles. Furthermore, we observed decrements in utrophin at the muscle membrane selectively in slow MKO muscles. Our work indicates that AMPK is not essential for the DAPC expression in skeletal muscle, however it is required for preserving utrophin levels in slow, oxidative muscles.

Le complexe SAGA (Spt-Ada-Gcn5 acetyl transferase) est un co-activateur transcriptionel, conservé chez les eucaryotes, qui participent à la transcription d’environ 10% des gènes chez la levure, où il fait le lien entre les composants du complexe de pré-initiation, tel que la TATA-box Binding Protein (TBP) et des activateurs, et modifie les histones dans le contexte de la chromatine (acétylation et déubiquitination). Ces travaux de thèse ont permis de décrire l’architecture moléculaire du complexe observée par microscopie électronique. Nous avons pu (i) localiser le module de déubiquitination au sein du complexe entier et ainsi (ii) définir une zone d’interaction avec le nucléosome ; (iii) montrer la présence de deux sites d’interaction avec la protéine TBP situé au niveau d’une « pince »moléculaire ; (iv) observer un lien fonctionnel entre le module de déubiquitination, en particulier de la protéine Sgf73, et les conformations adoptées par cette pince. / The SAGA complex (Spt-Ada-Gcn5 acetyl transferase) is a transcriptional coactivator, highly conserved in eukaryotes, involved in the transcription of 10% of the genes in yeast, where it bridges the components of the pre-initiation complex such as the TATA-box Binding Protein (TBP) and activators, as well as modifies histones in the chromatin template (acetylation and deubiquitination). This work has revealed the molecular architecture of the complex observed by electron microscopy. We could (i) localize the deubiquitination module within the whole complex and thus (ii) define the interaction surface with the nucleosome; (iii) reveal the presence of two TBP-interacting surfaces localized at the tips of a molecular clamp; (iv) observe a functional link between the deubiquitination module, in particular the Sgf73 protein, and the conformation adopted by this clamp.

Les "protéine arginine méthyltransférases" (PRMT) sont impliquées dans de nombreux processus cellulaires : transcription, maturation et transport des ARN, traduction, transduction du signal, réplication et réparation de l'ADN, et apoptose. Différents travaux ont montré que des dérégulations de ces mécanismes impliquant les PRMT peuvent induire certains cancers, faisant de ces enzymes de nouvelles cibles potentielles en chimiothérapie. Il s'avère donc crucial de comprendre le mode d'action des PRMT à l'échelle atomique, à la fois au niveau fondamental et pour le développement de nouveaux médicaments. Les travaux décrits ici s'intéressent à la protéine PRMT4/CARM1 et s'appuient sur des études structurales par bio-cristallographie, pour comprendre les mécanismes de la réaction de méthylation catalysée par CARM1 et découvrir des inhibiteurs spécifiques, mais aussi sur des études en solution, pour caractériser l'interaction entre CARM1 et ses substrats.

La mitochondrie fournit l'énergie nécessaire au fonctionnement cellulaire, grâce au mécanisme de phosphorylation oxydative. Cette fonction nécessite une expression coordonnée des génomes nucléaires et mitochondriaux assurée par la famille de coactivateurs transcriptionnels PGC-1 (Peroxisome proliferator-activated receptor γ Coactivator-1), sensibles aux signaux endogènes et/ou environnementaux. Une régulation plus fine de la phosphorylation oxydative par des miRNAs est maintenant soupçonnée. Afin de préciser ces différents modes de régulation dans des modèles cellulaires de carcinomes thyroïdiens, nous avons exploré la voie PRC-dépendante (PGC-related coactivator) et les miRNAs spécifiquement exprimés dans ces modèles présentant une richesse en mitochondries et des niveaux de PRC et de PGC-1α différents. Ce travail a permis de mettre en évidence miR-218 comme marqueur clé de régulation de la fonction mitochondriale. Au-delà de la régulation de l'expression génique, une fourniture énergétique adéquate nécessite également une répartition optimale des mitochondries au sein de la cellule, grâce à d'étroites connexions entre le cytosquelette et la mitochondrie. Des peptides issus de la sous-unité légère des neurofilaments, dont le NFL-TBS.40-63, sont capables d'entrer spécifiquement dans les cellules de glioblastomes humains et d'y déstabiliser le réseau microtubulaire, conduisant à la mort cellulaire par apoptose. Pour étudier l'impact de ce peptide sur le réseau de mitochondries et leurs fonctions, nous avons traité le modèle cellulaire de glioblastomes humains T98G, par différentes concentrations de NFL-TBS.40-63. Ce travail révèle une perturbation du réseau de mitochondries et une diminution de la respiration mitochondriale dans les cellules exposées. L'ensemble de ces travaux doit permettre le développement de traitements ciblés de la fonction mitochondriale.

Le récepteur de la vitamine D (VDR) est un facteur de transcription activé par la forme active de la vitamine D3. VDR est une cible thérapeutique potentielle pour de multiples pathologies telles que les maladies auto-immunes et neurodégénératives et certains cancers. VDR module l’expression de gènes par le recrutement sélectif de corégulateurs. Les données structurales disponibles à ce jour pour des complexes de récepteur nucléaire-corégulateurs sont très limitées. Cette étude se focalise sur l’architecture du complexe formé par VDR et un grand fragment du coactivateur MED1, une sous-unité du complexe Médiateur qui fait le lien entre les récepteurs nucléaires et la machinerie basale de transcription. Les résultats obtenus nous sont permis de caractériser l'interaction du récepteur avec le coactivateur et de révéler l'architecture globale du complexe. Ce travail fournit une base solide pour la détermination structurale d’autres complexes impliqués dans le contrôle de la transcription. / The vitamin D nuclear receptor (VDR) is a transcription factor activated by the biologically active form of vitamin D3. VDR is a potential candidate to treat neurodegenerative and autoimmune disorders, and cancer. VDR modulates the expression of vitamin D3-regulated genes by selective recruitment of coregulators of transcription which are, in turn, attractive targets in epigenetic-oriented drug discovery. Available structural data for receptor-coregulator complexes are limited; investigation of such complexes is highly important. The present work focuses on the architecture of the complex between VDR and a large part of the coactivator MED1, a subunit of the Mediator complex linking nuclear receptors to the basal transcription machinery. Obtained results revealed important details of the interaction, as well as the overall organization of the complex. This work provides a solid background for the structural investigation of similar complexes involved in the transcriptional control.

L'infection au virus de l'hépatite B (VHB) est étroitement liée au métabolisme énergétique hépatique. La réplication du virus est contrôlée en principal par des facteurs de transcription et récepteurs nucléaires tels que PPARa, HNF4a et Foxül, impliqués dans ce métabolisme. Ainsi, la réplication du virus est augmentée par la privation de nutriments et le stress énergétique en modèles cellulaires, et par le jeûne, en modèles murins. PGC-la, un régulateur majeur de la réponse métabolique adaptative au jeûne, est impliqué dans l'augmentation de la transcription du VHB par son interaction avec plusieurs facteurs de transcription. Il est connu que le récepteur des acides biliaires, FXRa, qui est capable d'activer le promoteur de Core du VHB, est co-activaté par PGC-la. Un autre acteur important dans l'adaptation métabolique à la privation d'énergie est la protéine déacétylase SIRTl. Lorsqu'il est activé, SIRTl hépatique est capable de désacétyler et activer autant PGC-la que FXRa. Ces données nous ont amenés à émettre l'hypothèse que SIRTl pourrait coopérer avec FXRa et PGC-la pour augmenter la transcription du VHB. Dans un premier travail, nous avons donc étudié le rôle de la coopération de ces trois facteurs métaboliques dans la réplication du virus. Ça nous a permis de décrire un nouveau réseau métabolique, composé de FXRa, PGC-la et SIRTl, qui régule l'activité transcriptionnelle du VHB. Nous avons montré que SIRTl augmente l'activité du promoteur de Core par l'intermède d'autre facteurs, parmi lesquels, FXRa. Nous avons en outre observé que la fonction de déacétylase de SIRTl était nécessaire pour l'amplification de l'effet de FXRa sur VHB promoteur de Core. Une autre cible de SIRTl, connue pour son activité co-activatrice sur FXRa, est PGC-la. Grâce à une série d'expériences de surexpression et suppression, nous avons montré que non seulement la co-activation de FXRa par PGC-la est potentialisée par SIRTl, mais la présence de PGC-la est nécessaire pour l'effet de SIRTl sur l'activation du promoteur de Core VHB induite par FXRa. Ces données suggèrent que FXRa, PGC-la et SIRTl coopèrent dans la modulation de l'activité transcriptionnelle du promoteur de Core. Nous avons ensuite confirmé nos observations initiales et avons montré que l'activation de l'axe SIRTl/PGC-la/FXRa induit la transcription de l'ARN de VHB dans des lignées cellulaires d'origine hépatique et non-hépatique. Ces résultats renforcent l'idée que la réplication du VHB peut être modulée en fonction de l'état nutritionnel. Les rapports des études précédentes menées in vitro et sur des modèles animaux suggèrent que la transcription du VHB est contrôlée de la même manière que les gènes de la néoglucogenèse. Notre hypothèse a été que chez l'homme, la réplication du VHB montrerait des fluctuations diurnes, selon les périodes de la journée de jeûne et de réalimentation. Le but de la deuxième étude a été donc de déterminer si la charge viral du VHB plasmatique montre des variations importantes tout au long du nichthemeron chez les patients chroniquement infectés par VHB, avec une réplication virale active [etc...] / Hepatitis B virus (HBV) infection is tightly linked with hepatic fuel metabolism. HBV replication depends on the activity of several liver-enriched nuclear receptors and transcription factors, such as PPARa, HNF4a, and Fox01, involved in the metabolic adaptive response to fasting. In the first part of our work, we identified a metabolic subnetwork that enhances the activity of HBV core promoter. FXRa (NR1H4), PPAR gamma coactivator 1a and SIRT1, the members of this regulatory axis, cooperate to increase HBV transcription. The three molecules are themselves key factors of liver metabolism, linking HBV replication to complex metabolic cues, such as energy status and nutrient availability during the fasting-refeeding cycles. We then observed the existence of a circadian cycle of HBV replication in humans, underlining the role of nutrient availability in the modulation of HBV replication, previously predicted by experimental models. The second part of the work focused on the plasma cell-free nucleic acids as potential biomarkers in chronic viral hepatitis. Due to the multiple links between HBV replication and cellular factors involved in fuel metabolism, we hypothesized that plasma mRNAs corresponding to these factors may constitute potential biomarkers for chronic hepatitis B. We successfully detected more than 30 plasma mRNA sequences corresponding to enzymes, transporters, nuclear receptors and transcription factors involved in fatty acids synthesis and oxidation, cholesterol synthesis, transport and excretion, and energy sensing and expenditure. The circadian variation and the multiple correlations in the expression patterns of these plasma transcripts are similar to those previously described in cells both in vitro and in vivo. This suggests that cell- free mRNAs may provide a "virtual biopsy" of the transcriptional status of the organism. Moreover, we found significant differences in the plasma mRNA profiles of HBV carriers compared with healthy controls, similar to those found in experimental models of infection, suggesting that these transcripts may also serve as biomarkers of liver disease. Further research is warranted to shed new light on the complex relationship between HBV life cycle and host lipid-carbohydrate-fuel metabolism and may lead to the identification of both actionable targets in antiviral therapy, and putative biomarkers in chronic hepatitis B

L’adaptation de l’organisme à son environnement est essentielle à sa survie. L’homéostasie énergétique permet l’équilibre entre les apports, les dépenses et le stockage d’énergie. Un surplus calorique important dérègle ce processus et mène au développement du syndrome métabolique caractérisé, entre autres, par une obésité, un diabète de type II, des maladies cardiovasculaires et des dyslipidémies. La ghréline participe au maintien de l’équilibre énergétique durant le jeûne en stimulant la production de glucose par le foie et le stockage lipidique dans le tissu adipeux. Le coactivateur transcriptionnel PGC-1alpha, surexprimé en situation de jeûne, est impliqué dans l’induction de la production de glucose par le foie et l’oxydation des acides gras. Notre hypothèse est que ces deux acteurs clés du métabolisme énergétique constituent un axe de régulation commun. Dans cette étude, nous montrons que la ghréline participe à la régulation de PGC-1alpha. Son récepteur GHS-R1a, possédant une forte activité constitutive, est également impliqué de façon indépendante au ligand. GHS-R1a réduit l’activité transcriptionnelle de PGC-1alpha tandis que l’ajout du ligand inverse modérément cette action. L’effet de GHS-R1a corrèle avec l’acétylation de PGC-1alpha qui est fortement augmentée de façon dose-dépendante. La stabilité de PGC-1alpha est également augmentée par le GHS-R1a indépendamment de l’ubiquitine. La ghréline diminue la capacité de PGC-1alpha à lier PPARbeta, un récepteur nucléaire partenaire de PGC-1alpha. De plus, la ghréline réduit, de façon ligand-dépendante, la capacité de coactivation de PGC-1alpha sur PPARbeta dans les hépatocytes. L’ensemble de ces résultats identifie PGC-1alpha comme cible du signal de la ghréline et suggère un axe de régulation ghréline/PGC-1alpha/PPARbeta.Une meilleure compréhension de cet axe de régulation va permettre la mise en évidence de nouvelles cibles thérapeutiques pour faire face aux pathologies associées au syndrome métabolique. / The adaptation of an organism to its environment is essential to its survival. Energy homeostasis is defined as the balance between intakes, expenses and storage of energy. An excess of calories disrupts this process and leads to the development of the metabolic syndrome that is characterized by obesity, type II diabetes, cardiovascular diseases and dyslipidemia. During fasting, ghrelin participates in the maintenance of energy balance by stimulating hepatic production of glucose and lipid storage in adipose tissue. The transcriptional coactivator PGC-1alpha is overexpressed in the liver during fasting and is involves in the induction of the hepatic glucose production and fatty acid oxidation. Our hypothesis is that these two key performers in the energy metabolism constitute a common axis control. In this study, we show that ghrelin plays a role in the regulation of PGC-1alpha. The ghrelin receptor GHS-R1a is also involved because of its strong constitutive activity in absence of ligand. We found that GHS-R1a inhibited PGC-1alpha transcriptional activity whereas adding ghrelin to cells moderated this effect. PGC-1alpha activation by GHS-R1a correlated with a dose-dependent increase of PGC-1alpha acetylation. The stability of PGC-1alpha was also increased by ghrelin receptor in a manner involving the ubiquitin-independent proteasome pathway. Ghrelin decreased the ability of PGC-1alpha to bind to PPARbeta, one of its nuclear receptor partners. Furthermore, ghrelin decreased the ability of PGC-1alpha to coactivate PPARbeta in a ligand-dependent manner in hepatocytes. Together, these results identify PGC-1alpha as a metabolic target of GHSR-1a signaling and defines a new regulatory axis involving ghrelin/PGC-1alpha/PPARbeta in hepatocytes. A better understanding of this regulation axis will provide novel aspects in therapeutic targeting of diseases associated with the metabolic syndrome.

Evidências disponíveis na literatura sugerem uma conexão entre ingestão de frutose, síndrome metabólica e declínio cognitivo. Na sociedade ocidental, o aumento de casos de síndrome metabólica ocorreu em paralelo ao aumento do consumo de excesso de frutose na dieta. Além disso, animais que consomem excesso de frutose em sua dieta apresentam alterações típicas de resistência à insulina em seus cérebros, além de desenvolverem declínio cognitivo. Sabe-se que exercício físico é capaz de prevenir atrofia do hipocampo e atenuar declínio cognitivo. O objetivo desse estudo foi avaliar se exercício aeróbico é capaz de prevenir o declínio cognitivo associado a um excesso de frutose na dieta e investigar os mecanismos pelos quais isso poderia ocorrer. Ratos Wistar machos foram divididos em quatro grupos: controle sedentário, exercício, frutose sedentário e frutose+exercício. A memória operacional foi testada através do labirinto de Barnes. A sinalização de insulina e de moléculas relacionadas ao exercício foram avaliados no hipocampo e no músculo quadríceps através de Western Blot e PCR em tempo real. A ingestão de excesso de frutose induziu declínio cognitivo que não foi atenuado pelo exercício. O hipocampo dos animais que ingeriram frutose não apresentou deficiência na sinalização de insulina, mas apresentou leve diminuição em BDNF e sinaptofisina, o que foi acompanhado de diminuição significativa da expressão de PGC1alfa tanto no músculo quanto no hipocampo. O musculo quadríceps dos animais alimentados com frutose também mostrou uma diminuição significativa na expressão da miocina irisina (FNDC5) e de genes ligados à autofagia, ao transporte de glicose (GLUT4) e à oxidação de ácidos graxos (NR4A3, PPAR?, Erralfa). Treino aeróbico foi incapaz de reverter todas essas alterações. Em contraste, tratamento metformina foi capaz de prevenir o declínio cognitivo de animais que ingeriram excesso de frutose. Podemos concluir que ingestão de frutose prejudicou a expressão de genes críticos à adaptação do músculo ao exercício e, como resultado, atenuou efeitos benéficos do exercício no cérebro. Tratamento com metformina preveniu a queda na expressão de FNDC5 e BDNF e, consequentemente, o declínio cognitivo em ratos alimentados com frutose através de uma ação direta no cérebro, apesar de não prevenir os efeitos deletérios da frutose no músculo esquelético / Available evidence in the literature suggests a link between fructose ingestion, Metabolic Syndrome and cognitive impairment. In Western society, the rise in the frequency of Metabolic Syndrome was paralleled by a rise in consumption of a high fructose diet. Moreover, molecular alterations typically related to insulin resistance have been found in brains of fructose-induced insulin-resistant rats, and these rodents also develop cognitive deterioration. Physical exercise is well known to prevent hippocampal atrophy and to attenuate cognitive decline. The objective of this study was to evaluate if aerobic training can ameliorate cognitive decline associated with excessive fructose ingestion and to investigate the pathways through which this might occur. Male Wistar rats were divided into four groups: sedentary control, exercise, sedentary fructose, fructose+exercise. Working memory was assessed on the Barnes Maze. Intracellular insulin and exercise-related signaling molecules of the hippocampus and quadriceps femori were assayed using Western blot and Real time PCR. Fructose ingestion induced cognitive decline which was not attenuated by exercise. Insulin signaling was not impaired in the hippocampus in the fructose-fed animals, but there was a slight decrease in BDNF and synaptophysin in the hippocampus, accompanied by a significant decrease in exercise-induced expression of PGC1alpha both in the hippocampus and the muscle of exercised animals that ingested fructose. The quadriceps femori of fructose-fed animals also showed a significant decrease in expression of the myokine irisin (FNDC5) and of genes related to autophagy, glucose transport (GLUT4) and fatty acid oxidation (NR4A3, PPAR?, Err alpha). Exercise training was unable to reverse all of these alterations. Contrarily, metformin administration ameliorated cognitive decline in fructose-fed rats. We conclude that fructose feeding impaired expression of genes that are critical to skeletal muscle adaptation to exercise, which in turn attenuated the beneficial effects of exercise in the brain. Treatment with metformin was able to prevent the decline in expression of FNDC5 and BDNF ameliorating cognitive decline in fructose fed rats by direct action in the brain, despite being unable to reverse the effects of fructose feeding in the muscle