Au cours de ces dernières décennies, l'augmentation de la consommation de glucides, d'acides gras et de cholestérol liée aux changements des habitudes alimentaires dans la plupart des pays industrialisés est à l'origine de nombreuses pathologies telles que l'obésité, les troubles cardiovasculaires, le développement du diabète de type II et la survenue de cancers. Plusieurs arguments bibliographiques suggèrent notamment que le cholestérol puisse être un élément à risque dans la survenue du cancer de la prostate. D'une part, l'hypercholestérolémie est associée à une augmentation des cas de cancer de la prostate et, d'autre part, les cellules cancéreuses présentent des dérèglements du métabolisme des lipides associés à l'accumulation de cholestérol dans les tumeurs solides. Les objectifs de ces travaux ont été d'analyser le rôle du cholestérol dans le développement du cancer de la prostate et d'étudier le rôle des récepteurs nucléaires LXRs (liver X receptors), régulateurs fondamentaux de l'homéostasie du cholestérol, dans les mécanismes associés à l'initiation et à la progression tumorale. Nos résultats montrent qu'une accumulation de cholestérol, induite par un régime chez les souris déficientes en LXRs, peut initier les premières étapes du développement tumoral par des mécanismes épigénétiques mettant en jeu l'action répressive de l'histone méthyltransférase EZH2 sur des gènes suppresseurs de tumeur. En parallèle, l'activation pharmacologique des LXRs dans des cellules cancéreuses humaines réduit la croissance tumorale en augmentant la mort des cellules par des mécanismes faisant intervenir les rafts lipidiques. Au total, nos travaux révèlent l'existence d'une relation entre la consommation excessive de cholestérol et la modification d'empreintes épigénétiques, mécanisme de plus en plus associé aux processus carcinogéniques. Nos données indiquent également que les LXRs, en s'opposant à l'accumulation de cholestérol intracellulaire, ralentissent l'initiation et la progression du cancer de la prostate. Ainsi, toute stratégie thérapeutique visant à diminuer le cholestérol intra-tumoral, telle que l'activation pharmacologique des LXRs, peut être considérée comme une piste thérapeutique dans le cadre du cancer de la prostate.

Sirt1 (Sirtuine 1) est une protéine histone déacétylase dépendante de NAD+ qui stimule la néoglucogénèse et inhibe la glycolyse dans le foie, et qui augmente l’oxydation des acides gras dans le muscle strié squelettique. Le but de ce travail de thèse a été de définir les fonctions métaboliques de Sirt1 dans le muscle strié squelettique. Nous avons tout d’abord montré, à l’aide d’un modèle de souris déficientes pour le gène Sirt1, que Sirt1 régulait l’expression de l’hexokinase II et de SREBP-1c, protéine régulatrice de l’expression de l’hexokinase. De plus, un modèle d’électrotransfert de gènes permettait de mettre en évidence que Sirt1 régulait l’expression de SREBP-1c de façon LXR dépendante. Enfin, l’inhibition de Sirt1 par l’EX527 aboutissait à une diminution de la consommation de glucose chez des myotubes C2C12. Prises ensemble, ces données suggèrent un rôle important de Sirt1 dans la régulation du métabolisme du glucose dans le muscle strié squelettique. Dans un second temps, nous avons déterminé le rôle potentiel de Sirt1 lors d’un jeûne chez des myotubes C2C12. Un jeûne entraînait une augmentation de l’activité cathepsine B + L et une déphosphorylation des protéines AktS473, GSK3S21/S9, p70S6KT412 et S6 S235/S236 qui précédait une amyotrophie des myotubes. La renutrition aboutissait à une rephosphorylation de ces protéines et à un retour à la normale de la taille des myotubes. L’activité cathepsine B + L restait cependant élevée. Enfin, le niveau en ARNm de Sirt1 était augmenté de façon transitoire lors de la renutrition. D’autres mesures de marqueurs des voies protéolytiques et de l’activité de Sirt1 sont à envisager. Nos données ainsi que celles de la littérature suggèrent que Sirt1 pourrait avoir un rôle dans la régulation de l’autophagie lors du jeûne. Pour conclure, ce travail de thèse met en évidence un rôle pour Sirt1 dans la régulation du métabolisme du glucose dans le muscle strié squelettique et apporte de nouvelles perspectives dans l’étude de la régulation de ce métabolisme en conditions pathologiques / Sirt1 (Sirtuin 1) is a NAD+-dependent histone deacetylase, which stimulates gluconeogenesis and inhibits glycolysis in the liver, and which increases fatty acid oxidation in skeletal muscle. The aim of this thesis was to define the metabolic functions of Sirt1 in skeletal muscle. We first showed, using a mouse model lacking the Sirt1 gene, that Sirt1 regulated expression of hexokinase II and SREBP-1c, a protein that regulates hexokinase expression. In addition, a model of gene electrotransfer allowed us to show that Sirt1 regulated expression of SREBP-1c in a LXR-dependent manner. Finally, inhibition of Sirt1 by EX527 resulted in a decrease of glucose consumption in C2C12 myotubes. Taken together, these data suggest an important role of Sirt1 in the regulation of glucose metabolism in skeletal muscle. Secondly, we determined the potential role of Sirt1 during fasting in C2C12 myotubes. Fasting resulted in an increase in cathepsin B + L activity and a dephosphorylation of AktS473, GSK3S21/S9, p70S6KT412 and S6 S235/S236 preceding a myotubes atrophy. Refeeding led to a rephosphorylation of these proteins and a return to normal size of myotubes. However, cathepsin B + L activity remained elevated. Finally, the level of Sirt1 mRNA was transiently increased during refeeding. Other measures of proteolytic pathways and Sirt1 activity markers will be determined. Our data and those of the literature suggest that Sirt1 could play a role in autophagyregulation during fasting. To conclude, this thesis highlights a role for Sirt1 in the regulation of glucose metabolism in skeletal muscle and provides new perspectives in the study of regulation of this metabolism in pathological conditions

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / The incidence of Metabolic Syndrome (MetS) is increasing worldwide and accompanied by elevated risks for cardiovascular disease (CVD) and other subsequent comorbidities. MetS is associated with increased circulating triglycerides. A key enzyme involved in triglyceride (TG) clearance is lipoprotein lipase (LPL) whose activity is modulated by a variety of factors. Recent literature has identified the importance of angiopoietin-like proteins (ANGPTL) as regulators of LPL activity and has hypothesized a model in which three of these proteins interact with LPL to regulate the partitioning of TG metabolism from adipose to skeletal muscle. The work detailed in this dissertation adds to the model of ANGPTL regulation of LPL by establishing how ANGPTL8 modulates the ability of ANGPTL3 and ANGPTL4 to inhibit LPL activity in the bloodstream and localized environments, respectively. In the updated model, elevated insulin concentrations result in increased hepatic ANGPTL3/8 secretion and increased ANGPTL4/8 in adipose tissue. ANGPTL3/8 works as an endocrine molecule to inhibit skeletal muscle LPL from hydrolyzing circulating TG. Simultaneously, ANGPTL4/8 works in a paracrine mechanism to bind LPL on the endothelial vasculature adjacent to adipose tissue to alleviate ANGPTL4-mediated LPL inhibition and also prevent ANGPTL3/8 inhibition of localized LPL. Thus, in the postprandial state free fatty acids (FFA) from the hydrolysis of TG are directed into adipocytes for storage. Under fasting conditions, ANGPTL8 production is decreased in adipocytes and hepatocytes. This decreased production results in diminished ANGPTL4/8 and ANGPTL3/8 secretion from their respective tissues. As a result, ANGPTL4 inhibits adipocyte localized LPL activity while ANGPTL3 at physiological concentrations has minimal effect on LPL activity. Furthermore, any ANGPTL3/8 which is produced has its LPL-inhibitory ability diminished by the circulating apolipoprotein ApoA5. LPL is more active in skeletal muscle compared to adipose tissue where energy is shunted towards utilization in the muscle and away from storage in adipose tissue. A complete understanding of LPL regulation by ANGPTL proteins can potentially provide therapeutics targets for MetS.

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Un régime alimentaire déséquilibré et/ou la présence de composés contaminantsexogènes peuvent modifier la signalisation endocrine et l’homéostasie des lipides et induirel’obésité. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont permis, dans un premier temps,de développer une méthode simple et rapide, dénommée "zebrafish obesogenic (ZO) test",pour identifier in vivo, par utilisation de la larve de poisson zèbre, des facteurs qui peuventaugmenter ou diminuer la taille de l’adipocyte blanc et ainsi moduler le niveau de l’adiposité(Tingaud-Sequeira, Ouadah, Babin, J. Lipid Res. 52, 1765-1772, 2011). Ce test permetd’identifier des composés et des mélanges de molécules obésogènes et anti-obésogènes etfournit des informations pertinentes pour l'évaluation des risques liés leur présence maiségalement pour élucider les mécanismes impliqués. Les travaux ont, dans un second temps,permis d’apporter des réponses quant aux modalités d’action d’un obésogène puissant, lechlorure de tributylétain, contaminant retrouvé très largement dans notre environnement.Cette molécule agit sur l’adipocyte blanc à une concentration de l’ordre du nano molaire viales récepteurs nucléaires RXR et LXR, et non pas via les isoformes PPARgamma/delta(Ouadah et Babin, manuscrit en préparation). / An unbalanced diet and / or the presence of exogenous compounds contaminants mayalter endocrine signaling and lipid homeostasis and induce obesity. The work done in thisthesis have, at first, developed a simple and rapid method, called "zebrafish obesogenic (ZO)test" to identify in vivo by using the zebrafish larva, the factors that may increase or decreasethe size of the white adipocyte and therefore modulate the level of adiposity (Tingaud-Sequeira, Ouadah, Babin, J. Lipid Res. 52, 1765-1772, 2011). This test helps to identifycompounds and mixtures of obesogenic and anti-obesogenic molecules and providesinformation relevant to the risk assessment of their presence but also to elucidate themechanisms involved. Work in a second time allowed to answer as to how the action oftributyltin chloride, a powerful obesogenic contaminant found widely in the environment.This molecule acts in vivo on white adipocytes in a concentration of the order of nano molarvia nuclear receptors LXR and RXR, and not via the PPARgamma isoforms / delta (Ouadahand Babin, manuscript in preparation).

L’objectif des travaux de cette thèse concerne la caractérisation du germoplasme marocain du cactus Opuntia. Les études réalisées pour atteindre cet objectif ont portées sur le comportement phénologique, les caractéristiques génétiques et la composition physicochimique du cactus, ainsi que sur les molécules à fort potentiel thérapeutique, susceptibles d’avoir des effets bénéfiques pour les cellules du système nerveux central, dans les extraits de cactus (fruit, fleur, graine, huile, raquette et épine) et ceci en comparaison avec l’huile d’Argan. Les travaux ont été réalisés dans quatre laboratoires partenaires partageant des compétences dans les domaines d’analyses agronomique, biochimique et moléculaire. Les résultats de nos travaux sont présentés dans trois volets : (i) la caractérisation agronomique du cactus, (ii) la purification et la caractérisation des extraits et des molécules naturelles et (iii) l’évaluation des effets biologiques de ces molécules sur un modèle cellulaire. L’étude phénologique sur des écotypes âgées de 4 ans, issus du site expérimental de l’INRA d’Ain Nezagh, nous a permis de les classer selon le taux de fructification ou la production de biomasse de manière à mieux orienter leur utilisation en fonction de l’origine géographique et de l’espèce. L’étude de la diversité génétique, basée sur les traits morphologiques et les marqueurs moléculaires, a permis d’identifier sur le site d’Ain Nezagh sept espèces de cactus dont deux n’avait jamais été décrites au Maroc, O. leucotricha et O. inermis. Les analyses morpho-anatomique et physico-chimique de la fleur, du jus, du fruit et de la raquette d’écotypes âgées de 10 ans provenant du site de l’INRA de Jemâat Riah ont démontré la présence de deux espèces différentes de cactus du genre Opuntia, comportant quatre variétés non identifiées auparavant sur ce site. Nos travaux montrent donc l’existence d’une grande diversité génétique intra-espèces (variétés) et inter-espèces chez le cactus au Maroc. Paralèllement à ces études, les compositions chimiques des huiles essentielles de raquette et de graine de cactus ainsi que celle d’huile d’argan ont été déterminées. A partir de ces analyses, nous avons choisi d’étudier les effets de deux stérols, le spinastérol et le schotténol, ainsi que d’extraits de stérols sur l’activation du récepteur nucléaire LXR (Liver X receptor, impliqué dans la régulation du métabolisme du cholestérol) dans les cellules cérébrales de la microglie (lignée murine BV-2). Nos résultats montrent que le spinastérol et le schotténol, sans être cytotoxiques, peuvent moduler les expressions des deux isoformes de LXR, LXR-α et LXR-β, ainsi que de leurs gènes cibles ABCA1 et ABCG1. De plus, le schotténol provoque une activation spécifique de LXR-β. Ces résultats suggèrent que ces deux phytostérols pourraient avoir un rôle protecteur dans la modulation du métabolisme du cholestérol dans la microglie. / The objective of this PhD thesis is to characterize the Moroccan germplasm of the cactus Opuntia collected from different regions in Morocco, by studying the phenologic behavior, the genetic features and physicochemical composition, along with the molecules of high therapeutic potential which may have beneficial effects on the central nervous system cells from cactus extracts (fruit, flower, seed, oil, cladodes and spine) and compared to Argan oil. This work has been conducted in fours different laboratories sharing complementary analyses skills at agronomic, biochemistry, molecular levels. Our results are presented in three parts : (i) cactus agronomic characteristics, (ii) purification and characterization of natural extracts and molecules and (iii) the evalution of biological effects of these molecules using a cell model. Initially, the first experimental INRA site of cactus culture, located in Ain Nezagh and containing ecotypes older than 4 years, allowed us to achieve a phenological study with the classification of the ecotypes according to fruiting rate and to the biomass production in order to better guide their use according to geographical origin and species. The genetic diversity study based on morphological traits and molecular markers permited the identification, on the site of Ain Nezagh, of the presence of seven species of cactus among which two have never been described in Morocco: O. leucotricha and O. inermis. The morpho-anatomical and physicochemical analyses of cactus flower, juice, fruit and cladodes of 10 years old ecotypes issued from the Jemâat Riah INRA site, demonstrated the presence of two different species of the genus Opuntia including four varieties not previously identified on this site. Thus, our work indicates the existence of a large intra-species (varieties) and inter-species genetic diversity. Secondly, the chemical compositions of cladode essential oils or cactus seeds as well as argan oil were determined. From these analyzes, we have chosen to study the effects of two sterols, spinasterol and schottenol and also sterol extracts on the activation of the nuclear receptor LXR (Liver X receptor, involved in the regulation of cholesterol metabolism) in microglia brain cells (BV-2 murine cell line). Our results show that spinasterol and schottenol, without being cytotoxics, can modulate the expression of the two isoforms of LXR, LXR-α and LXR-β, as well as of their target genes ABCA1 and ABCG1. In addition, the schottenol causes LXR-β specific activation. These results suggest that these two phytosterols could have a protective role in the modulation of cholesterol metabolism in microglia.

Nous avons étudié l’expression et la régulation de la lipogenèse dans les aortes et CMLV et déterminé si elle est modifiée par l’insulino-résistance et le diabète. Les rats Zucker obèses (ZO), diabétiques et Psammomys obesus accumulent plus de lipides dans leurs aortes que leurs contrôles. Cependant l’expression des gènes de la lipogenèse et ceux impliqués dans la captation des acides gras, n’est pas augmentée. Un résultat similaire a été retrouvé dans des pièces d’endartériectomies chez l’homme. Le milieu adipogénique, le glucose ou l’insuline seule stimulent modérément la lipogenèse uniquement dans les CML de Zucker contrôles, aucun effet n’a été observé dans les CML de ZO. Nous avons montré que les effets du TO901317 sur la lipogenèse dans les CMLV sont dus uniquement à l’activation du récepteur nucléaire LXRα, PXR n’a aucun effet. En conclusion, la lipogenèse n’est pas augmentée dans la paroi artérielle durant l’insulino-résistance et le diabète. / We investigated the expression and regulation of lipogenesis in aortas and VSMC and determined if it is modified during metabolic abnormalities. Zucker obese (ZO), diabetic (ZDF) rats, and the high fat diet fed Psammomys obesus accumulated more triglycerides in their aortas than control rats. However the expression of lipogenic genes, or of genes involved in fatty acids uptake, was not increased. Lipogenesis was not increased in human carotid endarterectomy of diabetic compared to non-diabetic patients. The adipogenic medium (ADM), glucose or insulin stimulated moderately lipogenesis but only in VSMC from control rats. No effect was observed in VSMC from ZO. We showed that the lipogenic effects of TO901317observed in VSMC from Zucker control rats are due solely to the nuclear receptor LXRα, PXR agonist had no effect. Conclusion: Lipogenesis is not increased in arterial wall during insulin-resistance and diabetes.

Sirt1 (Sirtuine 1) est une protéine histone déacétylase dépendante de NAD+ qui stimule la néoglucogénèse et inhibe la glycolyse dans le foie, et qui augmente l'oxydation des acides gras dans le muscle strié squelettique. Le but de ce travail de thèse a été de définir les fonctions métaboliques de Sirt1 dans le muscle strié squelettique. Nous avons tout d'abord montré, à l'aide d'un modèle de souris déficientes pour le gène Sirt1, que Sirt1 régulait l'expression de l'hexokinase II et de SREBP-1c, protéine régulatrice de l'expression de l'hexokinase. De plus, un modèle d'électrotransfert de gènes permettait de mettre en évidence que Sirt1 régulait l'expression de SREBP-1c de façon LXR dépendante. Enfin, l'inhibition de Sirt1 par l'EX527 aboutissait à une diminution de la consommation de glucose chez des myotubes C2C12. Prises ensemble, ces données suggèrent un rôle important de Sirt1 dans la régulation du métabolisme du glucose dans le muscle strié squelettique. Dans un second temps, nous avons déterminé le rôle potentiel de Sirt1 lors d'un jeûne chez des myotubes C2C12. Un jeûne entraînait une augmentation de l'activité cathepsine B + L et une déphosphorylation des protéines AktS473, GSK3S21/S9, p70S6KT412 et S6 S235/S236 qui précédait une amyotrophie des myotubes. La renutrition aboutissait à une rephosphorylation de ces protéines et à un retour à la normale de la taille des myotubes. L'activité cathepsine B + L restait cependant élevée. Enfin, le niveau en ARNm de Sirt1 était augmenté de façon transitoire lors de la renutrition. D'autres mesures de marqueurs des voies protéolytiques et de l'activité de Sirt1 sont à envisager. Nos données ainsi que celles de la littérature suggèrent que Sirt1 pourrait avoir un rôle dans la régulation de l'autophagie lors du jeûne. Pour conclure, ce travail de thèse met en évidence un rôle pour Sirt1 dans la régulation du métabolisme du glucose dans le muscle strié squelettique et apporte de nouvelles perspectives dans l'étude de la régulation de ce métabolisme en conditions pathologiques

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The leading cause of breast cancer-associated death is metastasis. During metastasis, tumor cells metastasize from primary tumors to distant organs via the circulatory and lymphatic systems. However, in 80% of solid tumors, metastasis via the lymphatic system precedes metastasis via the vascular system. There is a lot of information about metastasis through the circulatory system. However, not much information is available about the tumor cell dissemination through the lymphatic system or the lymphatic microenvironment that aids in this process in breast cancer metastasis. In addition, the molecular properties of tumor cells as they exit the primary tumor into the afferent lymphatics en route to the sentinel lymph nodes (SLNs) are not yet known.<br><div><br></div><div>This project aims to determine why and how tumor cells metastasize to the lymphatic system. The proposal is based on the hypothesis that active migration is needed for tumor cells to spread via the lymphatic vessels. Thus, finding and understanding the molecules that contribute to this can be a breakthrough for breast cancer metastasis therapy.<br></div><div><br></div><div>The goals of this thesis are to 1) Examine the molecular, genetic, and proteomic characteristics of circulatory tumor cells and compare these to the primary tumor and lung metastasis, 2) Examine the role of Toll-like receptors in tumor cell migration to the lymph node, and 3) Identify the difference in protein expression among two different types of breast cancer (Triple-Negative and Luminal A) and understand their aggressive biology.<br></div>