L’huître creuse Crassostrea gigas est un mollusque hermaphrodite alternatif dont le cycle dereproduction est annuel. Sa gamétogenèse est soutenue par des réserves énergétiques, stockées dansun tissu conjonctif de réserve entourant la gonade. Des travaux antérieurs ont montré l’implication dusystème insuline dans ce processus liant étroitement alimentation, énergie stockée et gamétogenèse.Le fonctionnement des étapes précoces de gamétogenèse reste encore méconnu chez l’huître. Cetravail a permis d’identifier les cellules germinales souches (GSC) et les progéniteurs potentiels en sebasant sur une approche d’histologie quantitative couplée au marquage des cellules germinales par unanticorps homologie anti-Oyvlg (Oyster vasa-like gene). Certains éléments constitutionnels de la nichegerminale ont également été identifiés, notamment la présence d’une cellule somatique associée à lacellule germinale souche potentielle qui présente un marquage par un anticorps hétérologue anti-BMP2/4. En amont de l’étude concernant la régulation des étapes précoces de gamétogenèse par lesvoies des insulines, le criblage in silico des bases de données a permis d’identifier des ligands, unrécepteur et de nombreux effecteurs du signal insuline conservés chez C. gigas. Six IRPs (InsulinRelated Peptides) ont été caractérisés ce qui a permis de retracer l’histoire évolutive des IRPs chez lesmollusques. D’après leur profil d’expression en qPCR et HIS, Cg-mip123 et Cg-ilp sont susceptiblesd’être impliqués dans le contrôle de la reproduction. Ces IRPs peuvent se lier à un récepteur CIR (C.gigas Insulin Receptor) dont la séquence complète a été décrite. Les acteurs des voies de signalisationde l’insuline sont également conservés chez l’huître et exprimés dans la gonade. Pour aller plus loin surle rôle de ces IRPs dans les étapes précoces de gamétogenèse, un conditionnement alimentaire (à jeunvs alimentés en Isochrysis galbana) a été réalisé sur des huîtres en première gamétogenèse. Lesrésultats de ce conditionnement montrent que l’apport nutritif augmente la différenciation des GSCainsi que les proliférations goniales. L’implication du signal insuline dans ce contrôle devra êtreprécisée. / The Pacific oyster Crassostrea gigas is an alternative hermaphrodite mollusc with an annualreproduction cycle. Its gametogenesis is supported by energy reserves, store in a conjunctive storagetissue surrounding the gonad. Previous studies have shown the insulin system involvement in thisprocess closely connecting diet, energy reserves and gametogenesis. The functioning of earlygametogenetic stages stays unknown in the oyster. This work allows the identification of putative germstem cells (GSC) et progenitors on the basis of histological quantitative approach combined with agerm cells labelling by homologous antibody against Oyvlg (Oyster vasa-like gene). The maincomponents of the germinal niche have also been identified including a somatic cell, associated to theputative germ stem cell, with a heterologous antibody against BMP2/4 labelling. Above the study ofthe early gametogenetic stages regulation by insulin signalling, the genomic and transcriptomic-widescreening allows the identification of ligands, receptor et several effectors conserved in C. gigas. SixIRPs (Insulin Related Peptides) have been characterized which inform about the evolutionary history ofmolluscan IRPs. According to the expression profiles, in qPCR and ISH, Cg-mip123 and Cg-ilp may beinvolved in the reproduction process. These IRPs are able to bind the CIR (C. gigas Insulin Receptor)receptor whose sequence has been described. The insulin signalling effectors are also conserved in C.gigas and expressed in the gonad. To better understand the involvement of IRPs in the early stagesfunctioning, a food conditioning (unfed vs fed with Isochrysis galbana) has been done with oysters intheir first gametogenesis. The results showed that nutrient intake increases GSC and gonial mitosis.The involvement of insulin signalling has to be clarified.

L'insuline, hormone clé du contrôle de l'homéostasie métabolique, exerce également des effets trophiques sur la croissance et la prolifération cellulaire. Des études épidémiologiques ont récemment montré que les individus obèses ou diabétiques de type 2 ont un risque plus élevé de développer des cancers et elles ont également suggéré que l’insuline jouerait un rôle dans ce développement tumoral. Ainsi, une signalisation adéquate en aval du récepteur de l’insuline est indispensable pour éviter des processus physiopathologiques. La signalisation de l’insuline est contrôlée par des mécanismes de rétrocontrôle, dont l’adaptateur moléculaire Grb14 qui agit comme un inhibiteur endogène de l’activité catalytique du RI. L’objectif de ma thèse a été d’étudier les conséquences métaboliques et mitogéniques de l’inhibition de Grb14 in#vivo spécifiquement dans le foie de souris. Dans une première étude, nous montrons que sept jours après l’invalidation de Grb14, les souris présentent une activation des voies de signalisation de l’insuline, qui s’accompagne d’une amélioration de la tolérance au glucose et de la production hépatique de glucose. Cependant, de façon paradoxale, la voie de la lipogenèse est très fortement diminuée. En décryptant le mécanisme moléculaire impliqué, nous montrons que l’inhibition de Grb14 permet la libération de la protéine p62/sqstm1 qui active le facteur de transcription Nrf2, ce qui entraine une inhibition du récepteur nucléaire pro-lipogénique LXR. De façon intéressante, l’invalidation de Grb14 chez des souris ob/ob permet de restaurer la glycémie et la stéatose hépatiques à des valeurs comparables aux témoins. Cette étude a ainsi permis de mettre en évidence une nouvelle voie de régulation de la lipogenèse hépatique. Dans une deuxième étude, nous nous sommes intéressés à l'action mitogénique de l'insuline. Nous montrons que 48 heures après l'inhibition de Grb14, les hépatocytes, qui sont des cellules quiescentes, entrent massivement dans le cycle cellulaire. Ce processus est dépendant de l’expression du RI et est médié par la signalisation PI3K/Akt/mTORC1 et la voie Rb/E2F1. Ces données révèlent ainsi que l'insuline est un puissant facteur mitogène dans le foie et que son action est étroitement contrôlée par l’adaptateur Grb14. D’un point de vue physiopathologique, nous avons pu mettre en évidence une diminution de significative de 58% de l’expression de Grb14 dans une collection de 70 CHC humains, apportant ainsi une explication moléculaire à une action pro-tumorigène de l’insuline dans le foie. L’ensemble de ces deux études permet de placer Grb14 au centre de la régulation des actions métaboliques et mitogéniques de l’insuline dans le foie. / Insulin is a key hormone controling metabolic homeostasis which also exerts having trophic effects on cell growth and proliferation. Epidemiological studies have recently shown that obese and type 2 diabetes patients are at higher risk of developing cancers, suggesting that insulin could be involved in tumor development. Proper signaling downstream the insulin receptor is thus essential to prevent pathophysiological processes. Insulin signaling is controlled by feedback mechanisms including the molecular adapter Grb14 which acts as an endogenous inhibitor of the IR catalytic activity. The aim of my PhD was to investigate the metabolic and mitogenic consequences of liver specific Grb14 inhibition in mouse. In the first study, we showed that after seven days of Grb14 invalidation, liver insulin signaling is enhanced, resulting in improved glucose tolerance and diminished hepatic glucose production. However, paradoxically, lipogenesis was greatly decreased. Deciphering the molecular mechanism, we show that Grb14 inhibition leads to the release of its partner p62/SQSTM1, inducing the activation of the Nrf2 transcription factor, which ultimatly inhibited the pro-lipogenic LXR nuclear receptor. Interestingly, Grb14 invalidation in ob/ob mice can restore blood glucose and hepatic steatosis comparable to control values. The study thus highlighted a new pathway controlling lipogenesis that could be targetted to improve metabolic diseases. In the second study, we were interested in insulin mitogenic action. We showed that 48 hours after Grb14 inhibition, hepatocytes that are quiescent cells, massively go through one cell cycle. This process depend on IR expression and is mediated by the PI3K/Akt/mTORC1 pathway and the Rb/E2F1 complex. Our data thus suggest that insulin is a potent mitogenic factor in the liver whose action is closely controlled by the Grb14 adapter in physiological conditions. Importantly, Grb14 expression is significantly decreased in a collection of human HCC, hence bringing out a molecular basis for a pro-tumorigenic action of hyperinsulinemia. Together these two studies reveal that Grb14 is a crucial gatekeeper of insulin metabolic and mitogenic actions in the liver.

En modulant en permanence une production d’insuline adaptée au besoin de l’organisme, la cellule béta pancréatique joue un rôle crucial dans l’homéostasie glucidique. L’adaptation de cette production d’insuline est l’opération d’une machinerie cellulaire responsable de la production de l’insuline hautement adaptative et d’une augmentation de la masse des cellules bêta-pancréatiques. Cette plasticité des cellules béta est particulièrement critique dans des périodes de modifications de la physiologie de l’organisme, telles que la prise de poids, la grossesse ou le développement du nouveau-né jusqu’au sevrage. Une perte de la fonctionnalité et de la masse des cellules béta sont à l’origine du diabète, une des causes principales de mortalité dans le monde.Chez les vertébrés, les sérine-thréonine kinases (STKs) dirigent des voies de signalisation importantes permettant aux cellules de répondre à l’environnement. L’objectif de ma thèse a été d’identifier les voies de signalisation responsables du développement de la masse de cellules bêta à la naissance, au cours de la grossesse et de l’obésité, afin de mieux comprendre le dysfonctionnement et la perte de la masse des cellules béta induite par l’environnement diabétogène (ex : LDL-oxydées, hyperglycémie, hyperlipidémie,..) du patient diabétique. En étudiant la plasticité des cellules béta des rats nouveau-nés, nous avons découvert une élévation importante de l’expression de la protéine Dual Leucine Zipper Kinase (DLK) dans les îlots des rats nouveau-nés de 10 jours lorsqu’ils sont comparés aux îlots des rats adultes. Dans les îlots des ratons, l’augmentation de l’expression de DLK coïncide avec une très forte prolifération des cellules béta et l’activation de la signalisation «cJun-amino terminal Kinase 3» (JNK3), une STK de la famille des «mitogen activated protein kinase» (MAPKs). Comme observé pour DLK, dans les îlots des ratons, l’invalidation de JNK3, réduit considérablement le nombre de cellules sécrétrices de l’insuline. Nous avons aussi observé que les MAPKs sont directement impliquées dans la mort des cellules béta induite par des LDL-oxydées via un mécanisme cellulaire impliquant le stress du réticulum endoplasmique et le stress oxydant. Nos résultats montrent l’importance de la signalisation des MAPKs dans le contrôle de la survie et de la prolifération des cellules béta et de son implication dans le diabète. / Pancreatic beta cell constantly tunes insulin production to meet the body needs. The insulin production adaptation is achieved thanks to highly adaptive beta cell metabolism, signaling, secretory machinery and mass. The beta-cell function and mass plasticity are particularly critical during nutritional, body growth and physiological changes such as obesity, pregnancy and postnatal development of newborn. Functional beta cell demise account for diabetes is one of the leading causes of death worldwide.In vertebrates, serine-threonine kinases (STKs) drive key signaling pathways for adaptive cells response to the environment. The overall goal of the thesis was to identify the signaling pathways responsible for the development of beta cell mass during postnatal development, pregnancy and obesity. Identification of these signaling pathways may help in understanding the functional beta cell mass demise induced by the diabetogenic environment (e.g oxidized LDL, hyperglycemia, hyperlipidemia, etc.) in diabetic patients. By investigating beta cell mass plasticity in 10 day old neonate rats, we found a significant increase in the expression of Dual Leucine Zipper Kinase (DLK) protein when compared to islets from adult rats. In islets of pups, the increase of DLK expression coincides with a very high proliferative rate of beta cells and activation of "cJun-amino terminal Kinase 3" (JNK3) signaling, an STK belonging to “mitogen activated protein kinase” (MAPKs) family. As observed for DLK, in islets of rat pups, the genetic disruption of JNK3 drastically reduces the number of beta cells leading to glucose intolerance. Finally, we also observed that MAPKs link oxidized LDL to beta cell death via mechanisms involving endoplasmic reticulum stress and oxidative stress. Our results show the critical importance of MAPK signaling in controlling beta cell survival and proliferation in response to physiological condition and diabetes.

Le système olfactif partage de nombreux liens moléculaires, neuroanatomiques et fonctionnels avec le système de régulation de l'homéostasie énergétique. L'exploration de ces interactions nous a conduit à démontrer que la détection olfactive est modulée par les états alimentaires et métaboliques : des animaux affamés présentent une meilleure sensibilité olfactive que des animaux rassasiés. Cette modulation persiste chez les rats Zucker fa/fa obèses et disparaît chez les rats LouC résistants à l'obésité. Les hormones et les neuropeptides impliqués dans la régulation de l'homéostasie énergétique apparaissent comme de bons candidats pour expliquer l'influence des états alimentaires et métaboliques sur la détection olfactive. Afin de tester directement leur action sur la détection olfactive, nous avons évalué les rôles de l'Orexine A, un neuropeptide hypothalamique orexigène, ainsi que de la leptine et de l'insuline, deux hormones d'adiposité périphériques, sur la capacité de détection olfactive de rats Wistar. Ainsi, nous avons démontré que l'injection ICV d'orexine A induit une augmentation de la détection olfactive. A l'inverse, les injections ICV de leptine et d'insuline induisent une diminution de la détection olfactive. Les récepteurs de l'orexine A, de l'insuline et de la leptine sont largement exprimés au niveau du système olfactif. En particulier, les récepteurs de l'insuline présentent une régionalisation marquée et sont très abondants au niveau de plusieurs catégories cellulaires du bulbe olfactif, le premier relais central de l'information olfactive. Nous avons également montré que la quantité d'insuline bulbaire variait en fonction de l'état alimentaire tandis que la densité des récepteurs n'était pas modifiée. L'ensemble de ces données, corroboré par d'autres travaux de la littérature, suggère que les hormones et les neuropeptides impliqués dans la régulation de l'homéostasie énergétique jouent également un rôle majeur dans la régulation de la fonction olfactive. Les molécules orexigènes, libérées en état de faim et de carence énergétique, augmentent la détection olfactive et participent à l'initiation du comportement alimentaire. A l'inverse, les molécules anorexigènes libérées en état de rassasiement et d'abondance énergétique, diminuent la détection olfactive et conduisent à l'arrêt de la prise alimentaire. La compréhension des mécanismes qui sous-tendent les interactions entre l'odorat et la régulation de la prise alimentaire et de la masse corporelle pourrait permettre à terme d'évaluer l'importance de la perception sensorielle de la nourriture lors de la mise en place de troubles du comportement alimentaire.

Les relations entre le stress et l'alimentation sont l'objet d'interactions complexes et multiples. Le lien habituellement admis entre le stress et le gain de poids passe par une modification du comportement alimentaire. Plusieurs travaux indiquant l'impact du stress sur la prise alimentaire ont donné cependant des résultats variables, engendrant selon les sujets une réduction ou un accroissement de la prise alimentaire sans préciser quel(s) est (sont) le(s) macronutriment(s) modifié(s). Dans la première partie de cette thèse nous avons montré l'influence du stress sur le gain de poids et sur le choix en macronutriments, étude réalisée sur le modèle rat soumis à deux situations alimentaires différentes (expérience 1 : les rats ont reçu l'aliment ad-lib ; expérience 2 : les rats sont soumis à une restriction alimentaire( 2 épisodes alimentaires par jour)). Les résultats de ces deux protocoles expérimentaux ont montré qu'un stress aigu (15 min de nage par jour pendant 3 jours consécutifs) appliqué juste avant la phase active entraîne une diminution du gain de poids journalier chez les rats Wistar mâles et femelles. Les mesures de consommations examinées à différents intervalles de temps durant la phase nocturne ont révélé une dépression de la prise alimentaire durant les 3 premières heures après le stress (expérience 1) et durant la 1ere période alimentaire (expérience 2) quel que soit le sexe. Le stress a entraîné aussi une augmentation de la corticostéronémie et une diminution de l'insulinémie. Ces résultats démontrent un dimorphisme sexuel quant au choix en macronutriments en réponse au stress. On conclue donc que les stress induit, en plus d'un effet quantitatif, des effets qualitatifs sur la prise alimentaire. Dans la deuxième partie nous nous sommes intéressés à la variabilité génétique de l'axe corticotrope en relation avec la régulation du métabolisme énergétique entre deux souches consanguines de rats : Fischer F344 obèse et Lou maigre. Les comparaisons neuroendocrinienne, nutritionnelle et métabolique ont révélé que la souche F344 présentait (i) des perturbations de son axe corticotrope qui se traduisent par une forte sécrétion de corticostérone et (ii) une forte vulnérabilité à développer l'obésité liée au régime par augmentation de l'adiposité et diminution du métabolisme de base comparée à la souche Lou. Dans la dernière partie de cette thèse nous avons utilisé une « approche nutraceutique » : testant l'influence, sur le stress, d'un aliment fonctionnel (extrait de levure). A partir de notre modèle de stress mis au point dans la première partie, nous avons pu montrer les propriétés protectrices de l'apport alimentaire de l'extrait de levure sur les perturbations comportementales et alimentaires induites par le stress. Ces résultats ouvrent une perspective sur la relation entre le stress et le comportement alimentaire mais aussi sur une meilleure compréhension de la résistance à l'obésité chez le rat Lou impliquant l'axe corticotrope.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Lille 1 : 2004. / N° d'ordre (Lille 1) : 3541. Résumé en français et en anglais. Articles en anglais intégrés au texte. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 109-154.

Actuellement, l'injection sous-cutanée d'insuline est le seul moyen pour les diabétiques de type 1 d'équilibrer leur glycémie. Les travaux de thèse entrent dans le cadre du projet ORAIL qui vise à développer un système de délivrance orale d'insuline basé sur la double encapsulation, et à valider l'efficacité et la sécurité de ce système in vitro dans des modèles d'épithélium intestinal, et in vivo chez le rat. Le vecteur pharmaceutique développé est composé d'une gélule contenant des nanoparticules (NPs) d'insuline formulées à partir d'acide (lactique-co-glycolique) par la méthode de double émulsion eau/huile/eau. Un premier objectif de la thèse a été d'évaluer chez le rat la gastrorésistance et l'entérosolubilité de la gélule sélectionnée pour l'encapsulation des NPs, par tomodensitométrie aux rayons X et par l'étude de la biodisponibilité de l'ibuprofène et de l'acétaminophène. Les résultats de ces travaux ont montré que la gélule est résistante en conditions gastriques et se dégrade au niveau de l'intestin. Un deuxième objectif a été de synthétiser des NPs d'insuline de taille croissante (100 à 800 nm), et d'évaluer l'internalisation de ces NPs et leur sécurité dans des cultures de cellules Caco-2, et dans des co-cultures de cellules Caco-2 et HT29-MTX. Les résultats de ces travaux ont montré que les NPs sont internalisées de manière dose et temps-dépendante, et que la taille de NPs permettant une internalisation optimale est de 400 nm après 4h d'incubation. Des études mécanistiques ont suggéré l'implication de mécanismes cavéoline-dépendants dans l'internalisation des NPs. Aucune toxicité des NPs n'a été observée quels que soient les paramètres étudiés (viabilité et mort cellulaire, augmentation de perméabilité, production de mucus, sécrétion de cytokines pro-inflammatoires). Dans une dernière partie de notre travail, nous avons montré que l'administration intraduodénale de NPs d'insuline de 200 et 400 nm à des rats diabétiques permettait une diminution significative de leur glycémie sans altération morphologique de leur paroi intestinale, données confortant nos résultats in vitro. Notre vecteur basé sur la double encapsulation semble donc être un système prometteur pour l'administration orale d'insuline. Le vecteur complet doit cependant être évalué in vivo chez le rat.

Actuellement, l’injection sous-cutanée d’insuline est le seul moyen pour les diabétiques de type 1 d’équilibrer leur glycémie. Les travaux de thèse entrent dans le cadre du projet ORAIL qui vise à développer un système de délivrance orale d’insuline basé sur la double encapsulation, et à valider l’efficacité et la sécurité de ce système in vitro dans des modèles d’épithélium intestinal, et in vivo chez le rat. Le vecteur pharmaceutique développé est composé d’une gélule contenant des nanoparticules (NPs) d’insuline formulées à partir d’acide (lactique-co-glycolique) par la méthode de double émulsion eau/huile/eau. Un premier objectif de la thèse a été d’évaluer chez le rat la gastrorésistance et l’entérosolubilité de la gélule sélectionnée pour l’encapsulation des NPs, par tomodensitométrie aux rayons X et par l’étude de la biodisponibilité de l’ibuprofène et de l’acétaminophène. Les résultats de ces travaux ont montré que la gélule est résistante en conditions gastriques et se dégrade au niveau de l’intestin. Un deuxième objectif a été de synthétiser des NPs d’insuline de taille croissante (100 à 800 nm), et d’évaluer l’internalisation de ces NPs et leur sécurité dans des cultures de cellules Caco-2, et dans des co-cultures de cellules Caco-2 et HT29-MTX. Les résultats de ces travaux ont montré que les NPs sont internalisées de manière dose et temps-dépendante, et que la taille de NPs permettant une internalisation optimale est de 400 nm après 4h d’incubation. Des études mécanistiques ont suggéré l’implication de mécanismes cavéoline-dépendants dans l’internalisation des NPs. Aucune toxicité des NPs n’a été observée quels que soient les paramètres étudiés (viabilité et mort cellulaire, augmentation de perméabilité, production de mucus, sécrétion de cytokines pro-inflammatoires). Dans une dernière partie de notre travail, nous avons montré que l’administration intraduodénale de NPs d’insuline de 200 et 400 nm à des rats diabétiques permettait une diminution significative de leur glycémie sans altération morphologique de leur paroi intestinale, données confortant nos résultats in vitro. Notre vecteur basé sur la double encapsulation semble donc être un système prometteur pour l’administration orale d’insuline. Le vecteur complet doit cependant être évalué in vivo chez le rat. / Up to date, the subcutaneous injection of insulin is the sole way available on market for blood glucose control in type 1 diabetic patients. This doctoral thesis is part of in ORAIL project, which aim is to develop a system for oral insulin delivery using double encapsulation, and validate its efficiency and safety in vitro, using an intestinal epithelium model, and in vivo in rats. The pharmaceutical carrier developed here in, comprises a capsule containing nanoparticles (NPs) of insulin formulated from poly (lactide-co-glycolide)- acid using the double emulsion water/oil/water method. The first goal of this thesis was to evaluate the gastric resistance and enteric solubility of the selected capsule in rats, using X-ray tomodensitometry and by assessing the bioavailability of ibuprofen and acetaminophen. These results have shown that this capsule is resistant to gastric conditions and degrades in the intestine. The second objective of this thesis was to synthesize insulin NPs of increasing size (100 to 800 nm), and to evaluate their internalization and security in cultured Caco-2 cells, and in co-cultures of Caco-2 cells together with HT29-MTX cells. The results of these studies have shown that NPs are internalized in a dose and time-dependent manner and that the optimal size of NPs for internalization was 400 nm after 4 h of incubation. Mechanistic studies have suggested the involvement of caveolin-dependent mechanisms in NPs internalization. No toxicity of NPs was observed regardless of the studied parameters (viability and cell death, increased permeability, mucus production, secretion of pro-inflammatory cytokines). In the last part of this thesis, we have shown that intraduodenal administration of insulin NPs of 200 nm and 400 nm, respectively, in diabetic rats, allowed a significant reduction in blood glucose level without any alteration of the intestine’s structure, therefore confirming the obtained results in vitro. In conclusion, our vector based on double encapsulation seems to be a promising system for oral administration of insulin. Furthermore, the whole vector must be evaluated in vivo in rats.

Le diabètes mellites de type 2 (T2DM) est caractérisé par une hyperglycémie provenant d’une dérégulation de la sécrétion d’insuline combinée avec une altération de l’action de l’insuline. CaMK1D est un nouveau gène identifié, dont le rôle reste à explorer. Dans l’étude exposée ici, j’ai montré que CaMK1D a un effet majeur sur la régulation du glucose. J’ai observé une réduction exceptionnelle des taux de glucose sanguins à jeun, ce qui entraine une amélioration globale de la tolérance au glucose. Les souris mutantes montrent une augmentation conséquente dans les niveaux sanguins d’insuline. Les souris invalidées pour CaMK1D présentent des ilots pancréatiques de taille plus importante due à une hypertrophie des cellules béta. De plus, les souris mutantes sont protégées contre la stéatose hépatique. Dans l’ensemble, mon travail met en évidence le nouveau rôle clé de CaMK1D chez les cellules béta et apporte plus de compréhension quant à son rôle lors du développement du T2DM. / Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is characterized by hyperglycemia resulting from defects in insulin secretion in combination with impaired insulin action. CaMK1D represents one potential candidate gene, the in vivo function remained elusive. In this work, I have found that CaMK1D plays a central role in blood glucose regulation. Pancreas-specific CaMK1D knockout mice display dramatically reduced fasting blood glucose levels leading to an overall improved glucose tolerance. CaMK1D knockout mice show markedly higher ad libitum and fasting insulin levels. Interestingly, pancreas-specific CaMK1D knockout mice display islet hyperplasia caused by beta-cell hypertrophy. Furthermore, conditional knockout mice are protected against high-fat feeding-induced hepatic steatosis. Overall, my work establishes an essential role of CaMK1D in pancreatic beta-cells and provides further understanding about its role in the development of T2DM.

La rétraction des dendrites de cellules ganglionnaires de la rétine (CGR) est parmi les changements pathologiques qui conduisent à des déficits fonctionnels lors du glaucome. Récemment, on a montré que l’administration de l’insuline promeut une importante régénération des dendrites des cellules ganglionnaires de la rétine et rétablie les synapses. On se basant sur ces données, on a posé les questions suivantes: 1) Est ce que la réduction de la pression intraoculaire (PIO) élevée est suffisante pour promouvoir la régénération des dendrites en absence d’apport exogène de l’insuline? 2) Quels sont les mécanismes moléculaires en aval de l’insuline qui permettent la régénération des dendrites des CGR lors du glaucome? Les souris transgéniques Thy1-YFP, qui permettent la visualisation des dendrites des CGR, ont reçu une injection intra-camérale de microbilles magnétiques pour induire l’hypertension oculaire. Des gouttes journalières du brinzolamide ont été administrées pour réduire la PIO. Les CGR ont été imagés à l’aide du microscope confocal et les dendrites ont été reconstruites en 3D grâce au logiciel Imaris. Pour l’analyse des mécanismes moléculaires, les CGR ont été isolées grâce à la technique de cytométrie FACS, à partir des rétines traitées à l’insuline et au véhicule suivi par un séquençage d’ARN (ARNseq). Le brinzolamide réduit de façon effective la PIO, cependant cette réduction ne permet pas la régénération des dendrites des CGR. Le séquençage de l’ARN des rétines glaucomateuses et des rétines contrôles a aidé à identifier des voies de signalisation candidates pour participer à la régénération des dendrites des CGR incluant mTOR, Notch, glycolyse, métabolisme des acides gras, réparations d’ADN et myc-cibles. Ces données nous ont conduit à retirer les conclusions suivantes: 1) La réduction de la PIO n’est pas suffisant pour promouvoir la régénération IV des dendrites des CGR, suggérant que l’insuline endogène ne remplit pas le rôle de l’insuline exogène. 2) De nombreuses voies moléculaires sont activées pour mener l'effet régénérateur de l’insuline sur les dendrites des CGR. Ces résultats supportent le rôle de l’administration de l’insuline pour restaurer les connections et le fonctionnement de la rétine et identifient des gènes qui pourraient être de nouvelles cibles pour traiter le glaucome. / Glaucoma is the leading cause of irreversible blindness worldwide. High intraocular pressure (IOP) is the most important risk factor to develop the disease. The retraction of retinal ganglion cell (RGC) dendrites is one of the earliest pathological changes leading to substantial functional deficits. We recently demonstrated that insulin, administered after arbor retraction, promoted remarkable RGC dendrite and synapse regeneration. Here, we asked the following questions: 1) is insulin effective at promoting RGC dendrite regeneration in experimental glaucoma? 2) is reduction of IOP sufficient to promote dendrite regeneration in the absence of exogenous insulin? 3) what are the signaling components downstream of insulin that stimulate RGC dendrite regeneration in glaucoma? Thy1-YFP mice, which allow visualization of RGC dendritic arbors, received an intracameral injection of magnetic microbeads to induce ocular hypertension. RGC dendrites were imaged by confocal microscopy and arbors were 3D reconstructed. Total RGC dendritic length and complexity increased in glaucomatous eyes treated with insulin to values similar to those found in intact non-injured controls, but not in eyes treated with brinzolamide, to lower IOP, or vehicle. RGCs were isolated by Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS) from insulin- or vehicle-treated glaucomatous retinas as well as shamoperated controls, followed by RNA sequencing analysis (RNA-seq). Our data show a global decrease in transcriptional efficiency in glaucomatous retinas. In addition, we identified a number of key regulatory pathways potentially implicated in insulin-induced RGC dendrite regeneration including: the mammalian target of rapamycin (mTOR), glycolysis, fatty acid metabolism, DNA repair, and myc-targets. These data allow us to draw the following conclusions: 1) insulin promotes robust RGC dendrite regeneration in glaucoma, 2) IOP reduction alone is not sufficient to promote dendritic regrowth, and 3) multiple molecular pathways are activated during insulin-mediated regeneration. These findings support a critical role for insulin administration to restore RGC dendritic structure, and identify differential gene expression that might reveal novel therapeutic targets for glaucoma.