La société Lesaffre International produit des extraits de levure qui, de par leurs caractéristiques nutritionnelles, possèdent un fort potentiel de valorisation en tant que source de molécules biologiquement actives et présentent donc des potentialités dans l’alimentation fonctionnelle. Nos travaux de thèse ont permis de démontrer les potentiels satiétogène et antistress de différents extraits de levure. Le potentiel satiétogène a été caractérisé dans l’extrait de levure P2005077. En effet, les tests in vitro réalisés sur cet extrait de levure ont permis de montrer son implication dans la stimulation de la sécrétion des cholecystokinines par les cellules STC-1, et ceci de manière plus importante que d’autres sources alimentaires décrites comme possédant cette capacité (soja et lait, notamment). La molécule présente dans cet extrait de levure et impliquée dans ce processus a alors été identifiée comme étant de l’uridine. L’aspect in vivo de l’étude a permis de mettre en évidence la capacité de l’extrait de levure P2005077 à diminuer la prise alimentaire à court terme de 17% et la prise de poids de 16% de chez le rat via des mécanismes endocrines, dont la sécrétion des CCK plasmatiques. La recherche du potentiel antistress, par des tests in vitro a permis de montrer que certains extraits de levure (de nom commercial AVICAM) permettait in vitro une liaison aux récepteurs opioïdes des membranes de cerveau de rat, et cela, comparativement aux protéines de lait connues dans ce sens. Enfin, ce résultat a été corrélé avec des tests in vivo réalisés chez le rat, qui ont permis de montrer l’implication du récepteur opioïde MOR dans la réponse au stress en présence de ces mêmes extraits de levure. / Yeast extracts produced by the company Lesaffre International, are a source of biologically active molecules affecting nutrition and thus can be considered as potential functional foods. The studies conducted for the completion of this thesis demonstrated the satietogenic and antistress potentials of a variety of yeast extracts. The satietogenic potential was characterized in the P2005077 yeast extract. Indeed, the in vitro tests conducted on this yeast extract showed its involvement in the stimulation of the cholecystokinines secretion by STC-1 cells. And it has been proven to be more active than the other food sources possessing this capacity (soya and milk, in particular). The molecule responsible for this effect was implied to be uridine. The in vivo experiments brought to light the ability of the P2005077 yeast extract to decrease the short-term food taking at 17 % and the weight gain at 16 % from the rat via endocrine mechanisms, of which the secretion of the plasmatic CCK. Regarding the antistress potential of the yeast extracts, in vitro tests were conducted and showed that certain yeast extracts (of trademark AVICAM) allowed a binding on the opioid receptors of brain of rat membranes. That was then compared with proteins of milk known for their antistress potential (in this sense.) Finally, the in vitro result was correlated with in vivo tests conducted with rat. It allowed to show the opioid implication of the MOR receptor in the answer to the stress in the presence of these same yeast extracts.

Pten est une protéine qui possède des activités lipides phosphatases et tyrosines phosphatases. Certaines de ses fonctions semblent être indépendantes de son activité phosphatase, mais simplement dû à ses interactions protéiques. Des mutations de Pten sont associées à plusieurs syndromes présentant des hamartomes et un risque accru de cancer tel le syndrome de Cowden. La perte d'un seul allèle de Pten entraîne la formation d'hyperplasie et de dysplasie du tractus gastro-intestinal ainsi que de nombreuses tumeurs. Cependant, les rôles de Pten exclusivement au sein de l'épithélium intestinale ne sont pas connus. Nos travaux ont révélé qu'une mutation de Pten exclusivement à l'épithélium intestinal n'est pas suffisante pour induire une tumorigénèse de l'intestin et que lorsque l'on amorce la tumorigénène avec une mutation dans la voie de Wnt, Pten n'entraîne pas d'avancement de la tumorigénène mais une exacerbation du phénotype. Dans l'épithélium intestinal, Pten se révèle être essentiel à la maturation des cellules de Paneth et des cellules caliciformes. Pten entraîne également une modification des cellules des sous populations endocriniennes de l'intestin. Ces dernières semblent être suractivées par la perte de Pten . Le métabolisme du glucose en est d'ailleurs altéré, nous constatons une absorption intestinale plus rapide du glucose avec une disparition sanguine accélérée par la perte de Pten. Nos résultats ont permis de voir que la perte de Pten au niveau de l'épithélium intestinal avait un impact sur l'expression des protéines des jonctions serrées et adhérentes et que certaines modifications des protéines de jonction sont probablement responsable des fusions et fissions des villosités intestinales. Il est probable même que cette modification soit responsable des quelques hamartomes observés dans les souris mutantes pour Pten et pour le phénotype général dés hamartomes dans les syndromes associé à la perte de Pten . Une délétion épithéliale de Pten a un impact important sur les cellules subépithéliales, entraînant une modification des populations cellulaires. Il y a également augmentation des plaques de Peyer et des facteurs associés à la formation des plaques de Peyer. En conclusion Pten , au sein de l'épithélium dans les modèles murins, est important pour la maturation et la différenciation des cellules de l'ensemble de l'intestin. La délétion de Pten influence le métabolisme du glucose dans l'organisme. Il aurait également une influence sur l'accumulation de cellules lymphocytaires dans l'intestin. Finalement, la perte de Pten n'induit pas la tumorigénèse, mais exacerbe le phénotype de celle déjà initiée.

INTRODUCTION : S'il est fortement pressenti que la viscerosensibilité chimique intestinale, c'est-à-dire la détection des macronutriments dans le contenu intestinal est un des paramètres clé de la régulation de la prise alimentaire pendant la digestion, nos connaissances sur ces phénomènes sont encore très fragmentaires. On ignore notamment les mécanismes précis responsables de la détection des nutriments dans l'intestin et les modalités de transmission (nerveuse ou humorale) des signaux ainsi générés vers les centres de régulation du comportement alimentaire. OBJECTIF : L'objet de ces travaux a été de préciser les mécanismes de la détection des nutriments dans l'intestin et de déterminer l'implication du nerf vague dans la transmission des informations de la viscerosensibilité chimique intestinale vers le système nerveux central. RESULTATS : Les résultats obtenus ici confirment le modèle selon lequel l'intestin peut être perçu comme un organe sensoriel capable, pendant la digestion, de détecter la présence de certains macronutriments. Le nerf vague participe activement à la transmission de l'information générée au niveau de l'intestin vers le système nerveux central. CONCLUSIONS : Le système viscérosensoriel chimique intestinal est une composante sensorielle à part entière qui exerce un puissant rôle dans le contrôle de la prise alimentaire. Les avancées dans la compréhension de ces mécanismes et de leur rôle dans l'homéostasie énergétique ouvriront sans nul doute de nouvelles voies dans le développement de thérapies contre l'obésité.

L’obésité et le diabète de type 2 (DT2) sont des pathologies métaboliques associées à des perturbations de l’homéostasie glucidique et énergétique. Les enterohormones sont des acteurs importants de la regulation des mécanismes perturbés lors de ces pathologies. Parmi ces enterohormones, le GLP-1, sécrété par les cellules entéroendocrines de type L suite à un repas, permet d’amplifier la sécrétion d’insuline par les cellules β-pancréatiques et de diminuer la prise alimentaire. L’objectif de ma thèse a été de caractériser le rôle du récepteur nucléaire HNF-4γ dans l’homéostasie énergétique et la fonction endocrine de l’intestin.A l’aide d’un modèle murin d’invalidation totale et constitutive du facteur de transcription HNF-4γ, notre équipe a mis en évidence que l’absence de HNF-4γ induit une amélioration de la tolérance au glucose grâce à une augmentation du nombre de cellules L et de la quantité plasmatique de GLP-1 en réponse au glucose. L’ensemble de ces données démontre pour la première fois un rôle de HNF-4γ dans l’homéostasie glucidique via une modulation du lignage enteroendocrine spécifique du GLP-1 et suggère que son absence pourrait protéger les souris de l’établissement d’un DT2.Par ailleurs, la perte d’expression de HNF-4γ confère une protection vis-à-vis de la prise de poids et de l’intolérance au glucose normalement induites par six semaines d’un régime riche en lipides et en fructose grâce une perte énergétique accrue dans les fécès essentiellement due à une malabsorption des acides gras.En conclusion, cette étude met en exergue le rôle du récepteur nucléaire intestinal HNF-4γ dans la fonction enteroendocrine et la susceptibilité à l’obésité et au DT2. / Obesity and type 2 diabetes (T2D) are metabolic pathologies associated with glucose and energy homeostasis perturbations. Enterohormones are important players in the regulation of the mechanisms disturbed during these pathologies. Among these enterohormones, GLP-1, secreted by enteroendocrine L cells in response to a meal, potentiates insulin secretion by pancreatic β cells and inhibits food intake. The aim of my thesis was to characterize the role of the nuclear receptor HNF-4γ in the energy homeostasis and the endocrine function of the intestine.By using a total and constitutive HNF-4γ knock-out mouse model, our team has highlighted that the loss of hnf-4γ induces an improved glucose tolerance. This effect is due to an increased GLP-1 cell number and GLP-1 plasma levels in response to glucose. All together these data demonstrate for the first time a role of HNF-4γ in glucose homeostasis through a modulation of the enteroendocrine lineage specific for GLP-1 and suggest that its absence could protect mice from the T2D establishment.The loss of HNF-4γ protects mice from body weight gain and glucose intolerance normally induced by six weeks of a high-fat/high-fructose diet demonstrating its involvement in obesity and T2D. HNF-4γ -/- mice are protected from obesity by a greater energy loss in faeces mainly due to lipid malabsorption. These results demonstrate that HNF-4γ is necessary for the intestinal fatty acids uptake.In conclusion, this study highlights the role of the intestinal nuclear receptor HNF-4γ in enteroendocrine function and susceptibility to obesity and T2D.

L’intestin est un organe majeur de l’organisme de par ses fonctions et sa localisation, établissant une barrière active avec un environnement complexe composé du microbiote intestinal, des aliments digérés et d’éléments sécrétés par l’hôte. Outre ses fonctions digestives, absorptives et immuno-modulatrices, l’intestin est également un important organe endocrinien, sécrétant une vingtaine d’hormones régulant des fonctions physiologiques telles que la prise alimentaire, le métabolisme énergétique ou la digestion et le transit intestinal. Ces hormones sont produites par une famille de cellules épithéliales, les cellules entéroendocrines, et sécrétées en réponse à l’activation de récepteurs reconnaissant des éléments du contenu intestinal. En particulier, les cellules entéroendocrines de type L sécrètent GLP-1 et Peptide YY (PYY), impliqués respectivement dans le contrôle de la sécrétion d’insuline et dans la régulation de la prise alimentaire ainsi que le contôle du transit intestinal. Elles sont majoritairement localisées dans l’iléon et le côlon, là où le microbiote intestinal est le plus dense. Le microbiote intestinal permet notamment la fermentation des fibres en acides gras à chaîne courte (AGCC), la production de vitamines, la maturation du système immunitaire de l’hôte et joue lui-même un rôle de barrière contre les pathogènes. Un dialogue entre le microbiote intestinal et l’hôte est nécessaire dans le maintien de l’homéostasie intestinale, nécessitant la reconnaissance par l’hôte de produits bactériens. En particulier, les récepteurs Toll-Like (TLR) permettent la reconnaissance de motifs moléculaires microbiens conservés et sont impliqués dans l’immunité innée de l’hôte. Certains produits bactériens ont également un rôle physiologique tels que les AGCC qui sont une source d’énergie importante pour les colonocytes, en plus d’activer des voies de signalisation. Il a été montré que des régimes riches en fibres, et donc permettant une production accrue d’AGCC, ou plus directement l’administration d’AGCC dans le colon, induit chez l’Homme ou la souris une augmentation des concentrations plasmatiques de PYY, par des mécanismes encore peu compris. En utilisant des lignées cellulaires humaines modèles de cellules entéroendocrines, nous avons caractérisé les effets des AGCC et des motifs bactériens reconnus par les TLR sur l’expression et la sécrétion de PYY et les réponses calciques dans ces cellules. Nous avons pu démontrer que les TLR sont exprimés de manière fonctionnelle, à l’exception de TLR4 et TLR8 dans ces cellules, et que le butyrate augmente leur expression et leur activité. De plus, la stimulation des TLR augmente l’expression de Pyy d’un rapport de 2, mais a peu d’effet sur la sécrétion dans ces cellules. Les AGCC ont des effets divers sur l’expression et la sécrétion de PYY. Alors que le butyrate et le propionate augmentent très fortement l’expression de Pyy, par des rapports respectivement de 120 et 40, par un mécanisme d’inhibition des déacétylases d’histone et de lysine, l’acétate augmente l’expression de Pyy plus modestement par l’activation des récepteurs aux AGCC FFAR2 et FFAR3. L’activation de FFAR2 par les AGCC induit une forte réponse calcique oscillatoire induisant la sécrétion de PYY alors que l’activation de FFAR3 et de GPR109a par le butyrate diminue la concentration calcique cellulaire et réduit les réponses sécrétoires. Ainsi, les AGCC augmentent la production de PYY et régulent sa sécrétion, mais avec et par des effets différents. Ces travaux ont permis de montrer le rôle des cellules entéroendocrines humaines de type L dans la reconnaissance de produits bactériens par l’expression de TLR et par leurs réponses aux AGCCs modulant l’expression et de la sécrétion de PYY. De plus, ces résultats ont déterminés en partie les mécanismes impliqués dans la réponse bénéfique de l’hôte à la consommation de fibres et l’augmentation de la production d’AGCC. / The human gut exerts major functions, mainly due to its localization and by forming an active barrier between a complex environment made of the gut microbiota, digested food products and secreted elements by the host. The main functions of the gut are digestion and absorption of nutrients and it is the first pool of immune cells and a barrier against pathogens, but the gut is also a main endocrine organ secreting more than twenty different hormones. These hormones regulate a wide range physiological functions including food intake, energy metabolism or digestion. Enteroendocrine cells, a sparse family of intestinal epithelial cells, produce and secrete these hormones in response to the activation of a variety of receptors that sense luminal content. Among them, L-cells secrete GLP-1 and Peptide YY (PYY) that are implicated in the regulation of insulin secretion, food intake and intestinal motility. They are mainly found in the distal ileum and in the colon where the microbiota is the densest. Gut microbiota ferments fibers into short chain fatty acids (SCFAs), produces vitamins, participates in regulation of host immune system and is a barrier against pathogens. The cross talk between microbiota and intestinal epithelium is important to maintain the local homeostasis, and is mediated by host receptors recognizing microbial products. Among them, Toll-like receptors (TLRs) recognize conserved microbial associate molecular patterns (MAMPs) and participate to the host innate immunity. Some microbial products also have important functions for the host such has SCFAs that are an important energy substrate for colonocytes and can also activate different signaling pathways. It was shown that fiber-rich diets, increasing production of SCFAs, as well as direct administration of SCFAs in the colon in humans or mice increased PYY plasma levels through mechanisms still undeciphered. Taking advantage of human cell lines as L-cell models, we assessed the different effects of SCFAs and TLR stimulation on PYY expression and secretion and calcium signaling in these cells. We showed that TLRs are functionally expressed in these cells at the exception of TLR4 and TLR8, and that butyrate, one of the three main SCFAs produced by the microbiota increases cell sensitivity to TLR stimulation by increasing their expression. Moreover, TLR stimulation increases Pyy expression by a fold of two but has little effect on secretion. SCFAs differently regulate Pyy expression. Propionate and butyrate highly increase Pyy expression by a fold of 40 and 120 respectively, and their effects are mainly mediated by inhibition of lysine/histone deacetylases whereas acetate increases expression of Pyy by a fold of 1.8 through stimulation of FFAR2 and FFAR3. SCFAs also induce a strong FFAR2-dependent oscillatory response monitoring PYY secretion whereas butyrate via FFAR3 and GPR109a decreases cytosolic calcium concentration and consequently reduces secretory responses. Thus, SCFAs differently increase PYY production and secretion depending of their chain length. Altogether, these results highlight the role human L-cells in microbiota-host crosstalk by sensing microbial products through expression of TLRs and their responses to SCFAs modulating PYY production and secretion. Furthermore, we deciphered some of the mechanisms implicated in beneficial host response to enriched fiber diets and increased production of SCFAs.