Les sécrétines de l’hormone de croissance (GHRPs) sont de petits peptides synthétiques capables de stimuler la sécrétion de l’hormone de croissance à partir de l’hypophyse via leur liaison au récepteur de la ghréline GHS-R1a. Le GHRP hexaréline a été utilisé afin d’étudier la distribution tissulaire de GHS-R1a et son effet GH-indépendant. Ainsi, par cette approche, il a été déterminé que l’hexaréline était capable de se lier à un deuxième récepteur identifié comme étant le récepteur scavenger CD36. Ce récepteur possède une multitude de ligands dont les particules oxLDL et les acides gras à longue chaîne. CD36 est généralement reconnu pour son rôle dans l’athérogénèse et sa contribution à la formation de cellules spumeuses suite à l’internalisation des oxLDL dans les macrophages/monocytes. Auparavant, nous avions démontré que le traitement des macrophages avec l’hexaréline menait à l’activation de PPARƔ via sa liaison à GHS-R1a, mais aussi à CD36. De plus, une cascade d’activation impliquant LXRα et les transporteurs ABC provoquait également une augmentation de l’efflux du cholestérol. Une stimulation de la voie du transport inverse du cholestérol vers les particules HDL entraînait donc une diminution de l’engorgement des macrophages de lipides et la formation de cellules spumeuses. Puisque CD36 est exprimé dans de multiples tissus et qu’il est également responsable du captage des acides gras à longue chaîne, nous avons voulu étudier l’impact de l’hexaréline uniquement à travers sa liaison à CD36. Dans le but d’approfondir nos connaissances sur la régulation du métabolisme des lipides par CD36, nous avons choisi des types cellulaires jouant un rôle important dans l’homéostasie lipidique n’exprimant pas GHS-R1a, soient les adipocytes et les hépatocytes. L’ensemble de mes travaux démontre qu’en réponse à son interaction avec l’hexaréline, CD36 a le potentiel de réduire le contenu lipidique des adipocytes et des hépatocytes. Dans les cellules adipeuses, l'hexaréline augmente l’expression de plusieurs gènes impliqués dans la mobilisation et l’oxydation des acides gras, et induit également l’expression des marqueurs thermogéniques PGC-1α et UCP-1. De même, hexaréline augmente l’expression des gènes impliqués dans la biogenèse mitochondriale, un effet accompagné de changements morphologiques des mitochondries; des caractéristiques observées dans les types cellulaires ayant une grande capacité oxydative. Ces résultats démontrent que les adipocytes blancs traités avec hexaréline ont la capacité de se transformer en un phénotype similaire aux adipocytes bruns ayant l’habileté de brûler les acides gras plutôt que de les emmagasiner. Cet effet est également observé dans les tissus adipeux de souris et est dépendant de la présence de CD36. Dans les hépatocytes, nous avons démontré le potentiel de CD36 à moduler le métabolisme du cholestérol. En réponse au traitement des cellules avec hexaréline, une phosphorylation rapide de LKB1 et de l’AMPK est suivie d’une phosphorylation inhibitrice de l’HMG-CoA réductase (HMGR), l’enzyme clé dans la synthèse du cholestérol. De plus, la liaison d'hexaréline à CD36 provoque le recrutement d’insig-2 à HMGR, l’étape d’engagement dans sa dégradation. La dégradation de HMGR par hexaréline semble être dépendante de l’activité de PPARƔ et de l’AMPK. Dans le but d’élucider le mécanisme d’activation par hexaréline, nous avons démontré d’une part que sa liaison à CD36 provoque une déphosphorylation de Erk soulevant ainsi l’inhibition que celui-ci exerce sur PPARƔ et d’autre part, un recrutement de l’AMPK à PGC-1α expliquant ainsi une partie du mécanisme d’activation de PPARƔ par hexaréline. Les résultats générés dans cette thèse ont permis d’élucider de nouveaux mécanismes d’action de CD36 et d'approfondir nos connaissances de son influence dans la régulation du métabolisme des lipides. / Growth hormone releasing peptides (GHRPs) are small synthetic peptides aimed at stimulating GH release from the pituitary through their binding to ghrelin receptor known as growth hormone secretagogue receptor 1a (GHS-R1a). Using the GHRP, hexarelin to study tissue distribution of GHS-R1a and its GH-independent effect, it was observed that hexarelin was capable of binding to a second receptor identified as scavenger receptor CD36. While having multiple ligands, CD36 is mainly known for binding and internalizing oxLDL and long chain fatty acids. CD36 is thought to play a detrimental role in macrophage derived foam cell formation and development of atherosclerosis. Previously, we have shown that in macrophages, expressing both GHS-R1a and CD36, hexarelin promoted an activation of PPARƔ via GHS-R1a but also through its binding to CD36. This activation led to the induction of the LXRα-ABC transporters pathway and an increase in cholesterol efflux, reducing lipid-laden macrophage content. This positive effect on macrophages was reproduced in apolipoprotein E-null mice on a high fat diet treated with hexarelin. A significant reduction in the size of atherosclerotic lesions was observed while similar increases in the expression of PPARƔ, LXRα and ABC transporters occurred in isolated peritoneal macrophages. CD36 also plays a role in fatty acid uptake, and to further investigate the impact of the interaction of hexarelin with CD36, we aimed at evaluating the role of CD36 in regulating lipid metabolism in cells devoid of GHS-R1a such as adipocytes and hepatocytes. In the present thesis, we demonstrated through its interaction with hexarelin, the ability of CD36 to decrease intracellular lipid content in both adipocytes and hepatocytes. In adipocytes, hexarelin was able to increase the expression of several genes involved in fatty acid mobilization, fatty acid oxidation but also to induce the expression of the thermogenic markers, PGC-1α and UCP-1. In addition, hexarelin increased the expression of genes involved in mitochondrial biogenesis which was accompanied by mitochondrial morphological changes in agreement with what is usually seen in highly oxidative cells. In support of these findings, we also observed an increase in the activity of cytochrome c oxidase (a component of the respiratory chain) which could reflect an increase in oxidative phosphorylation. The results generated with cultured white adipocytes suggest the ability of hexarelin to promote changes toward a brown fat-like phenotype which also occurred in vivo and was dependent on the presence of CD36. In hepatocytes, CD36 was capable of regulating cholesterol metabolism by rapidly phosphorylating LKB1 and AMPK which subsequently resulted in the inactivating phosphorylation of HMG-CoA reductase, the rate-limiting enzyme in cholesterol synthesis. Hexarelin via CD36 also induced the recruitment of insig-2 to HMGR, the committed step in HMGR degradation while lifting the exerted inhibitory effect of Erk on nuclear receptor PPARƔ activity, and promoting the recruitment of AMPK to PPARƔ coactivator PGC-1α, suggesting an enhanced transcriptional potential of PPARƔ. The results generated during my graduate studies represent unique and novel mechanisms by which CD36 is capable of regulating lipid metabolism.

L’ADOA-1 (Autosomal dominant optic atrophy) est une maladie neurologique pouvant être causée par la mutation de la protéine mitochondriale OPA1 (Optic atrophy type 1) et pouvant conduire à une cécité. Certains patients peuvent présenter un dysfonctionnement mitochondrial plus généralisé, et développer d'autres complications neuromusculaires (ADOA-1+). La protéine OPA1 est une dynamine GTPasique impliquée dans la dynamique mitochondriale en modulant la fusion des membranes internes, et plus largement dans le maintien des fonctions mitochondriales. Le rôle de cette protéine a été étudié dans beaucoup de types cellulaires, mais peu d’études se sont intéressées à la cellule cardiaque qui pourtant possède de nombreuses mitochondries.La 1ère question soulevée par cette thèse était de déterminer l’implication de la protéine OPA1 dans l’organisation du réseau mitochondrial et dans le fonctionnement de la cellule cardiaque en condition physiologique ou pathologique. Pour répondre à cela, nous avons utilisé un modèle murin hétérozygote pour Opa1 (Opa1+/-). Nous avons montré que dans le cardiomyocyte adulte, la diminution d’expression d’OPA1 induisait un déséquilibre de la balance fusion/fission, qui se traduisait par une désorganisation du réseau mitochondrial, ainsi qu’une altération de la morphologie des mitochondries. Cependant, ces modifications n’engendraient pas d’altération des capacités oxydatives des mitochondries, mais conduisaient à une perturbation des propriétés d’ouverture du PTP. En outre, la déficience en OPA1 n’influençait pas la fonction cardiaque en condition physiologique, mais était associée à son altération plus sévère en condition pathologique. La 2nde question de cette thèse était de savoir l’implication d’OPA1 dans la réponse à un stress physiologique des cellules musculaires squelettiques, et ainsi étudier le lien éventuel entre OPA1 et la mise en place de la biogénèse mitochondriale. Nous avons donc soumis nos souris Opa1+/- à un exercice d’endurance. Nos résultats ont révélé que nos deux groupes d’animaux disposaient des mêmes capacités physiques à l’entraînement. L’adaptation des souris Opa1+/- à l’entrainement s’effectuait par un remodelage métabolique, vraisemblablement pour contrer un défaut d’adaptation de la biogénèse mitochondriale. En conclusion, nos résultats ont permis de mieux définir le rôle de la protéine OPA1 dans les muscles striés et son implication dans l’adaptation à un stress. Ce travail nous ouvre des perspectives sur le rôle de la dynamique mitochondriale dans l’adaptation à un stress. / ADOA-1 (Autosomal dominant optic atrophy) is a neurological disease that can be caused by mutations in mitochondrial protein OPA1 (Optic atrophy type 1) and can lead to blindness. Some patients with OPA1 mutations may have a generalized mitochondrial dysfunction, and may develop additional neuromuscular complications (ADOA-1+). OPA1 protein is a GTPase dynamin involved in mitochondrial dynamics by controlling the fusion of inner membranes, and also in the maintenance of mitochondrial functions. The role of this protein has been studied in many cell types, but only few studies have been done on cardiac cell, which nevertheless has many mitochondria.The first question raised by this thesis was to determine the involvement of OPA1 protein in mitochondrial network organization and the functioning of the cardiac cell in physiological or pathological condition. To answer this, we used a mouse model heterozygous for Opa1 (Opa1+/-). We have shown that in adult cardiomyocytes, a decrease expression of OPA1 induces an imbalance fusion/fission, which results in a disruption of mitochondrial network, as well as alteration of the morphology of mitochondria. However, these changes did not alter oxidative capacities, but leads to a disturbance of PTP opening. Additionally, OPA1 deficiency did not affect cardiac function under physiological conditions, but it is associated with a stronger impairment of cardiac function in pathological condition.The 2nd part of this thesis was to determine the involvement of OPA1 in response to physiological stress in cells of skeletal muscle, and thus to study the possible link between OPA1 and mitochondrial biogenesis activation. For this, we submitted our Opa1+/- mice to an exercise training. Our results showed that both groups of animals were able to perform the same physical activity. The adaptation of Opa1+/- mice to training did not involve mitochondrial biogenesis and led to a specific response involving a metabolic remodelling towards higher fatty acids utilization.In conclusion, our results allowed us a better understanding of OPA1 role in striated muscle and its involvement for adaptation to a stress. This work opens new perspectives on the role of mitochondrial dynamics in cardiac and muscle cells and during adaptation to a stress

Les sécrétines de l’hormone de croissance (GHRPs) sont de petits peptides synthétiques capables de stimuler la sécrétion de l’hormone de croissance à partir de l’hypophyse via leur liaison au récepteur de la ghréline GHS-R1a. Le GHRP hexaréline a été utilisé afin d’étudier la distribution tissulaire de GHS-R1a et son effet GH-indépendant. Ainsi, par cette approche, il a été déterminé que l’hexaréline était capable de se lier à un deuxième récepteur identifié comme étant le récepteur scavenger CD36. Ce récepteur possède une multitude de ligands dont les particules oxLDL et les acides gras à longue chaîne. CD36 est généralement reconnu pour son rôle dans l’athérogénèse et sa contribution à la formation de cellules spumeuses suite à l’internalisation des oxLDL dans les macrophages/monocytes. Auparavant, nous avions démontré que le traitement des macrophages avec l’hexaréline menait à l’activation de PPARƔ via sa liaison à GHS-R1a, mais aussi à CD36. De plus, une cascade d’activation impliquant LXRα et les transporteurs ABC provoquait également une augmentation de l’efflux du cholestérol. Une stimulation de la voie du transport inverse du cholestérol vers les particules HDL entraînait donc une diminution de l’engorgement des macrophages de lipides et la formation de cellules spumeuses. Puisque CD36 est exprimé dans de multiples tissus et qu’il est également responsable du captage des acides gras à longue chaîne, nous avons voulu étudier l’impact de l’hexaréline uniquement à travers sa liaison à CD36. Dans le but d’approfondir nos connaissances sur la régulation du métabolisme des lipides par CD36, nous avons choisi des types cellulaires jouant un rôle important dans l’homéostasie lipidique n’exprimant pas GHS-R1a, soient les adipocytes et les hépatocytes. L’ensemble de mes travaux démontre qu’en réponse à son interaction avec l’hexaréline, CD36 a le potentiel de réduire le contenu lipidique des adipocytes et des hépatocytes. Dans les cellules adipeuses, l'hexaréline augmente l’expression de plusieurs gènes impliqués dans la mobilisation et l’oxydation des acides gras, et induit également l’expression des marqueurs thermogéniques PGC-1α et UCP-1. De même, hexaréline augmente l’expression des gènes impliqués dans la biogenèse mitochondriale, un effet accompagné de changements morphologiques des mitochondries; des caractéristiques observées dans les types cellulaires ayant une grande capacité oxydative. Ces résultats démontrent que les adipocytes blancs traités avec hexaréline ont la capacité de se transformer en un phénotype similaire aux adipocytes bruns ayant l’habileté de brûler les acides gras plutôt que de les emmagasiner. Cet effet est également observé dans les tissus adipeux de souris et est dépendant de la présence de CD36. Dans les hépatocytes, nous avons démontré le potentiel de CD36 à moduler le métabolisme du cholestérol. En réponse au traitement des cellules avec hexaréline, une phosphorylation rapide de LKB1 et de l’AMPK est suivie d’une phosphorylation inhibitrice de l’HMG-CoA réductase (HMGR), l’enzyme clé dans la synthèse du cholestérol. De plus, la liaison d'hexaréline à CD36 provoque le recrutement d’insig-2 à HMGR, l’étape d’engagement dans sa dégradation. La dégradation de HMGR par hexaréline semble être dépendante de l’activité de PPARƔ et de l’AMPK. Dans le but d’élucider le mécanisme d’activation par hexaréline, nous avons démontré d’une part que sa liaison à CD36 provoque une déphosphorylation de Erk soulevant ainsi l’inhibition que celui-ci exerce sur PPARƔ et d’autre part, un recrutement de l’AMPK à PGC-1α expliquant ainsi une partie du mécanisme d’activation de PPARƔ par hexaréline. Les résultats générés dans cette thèse ont permis d’élucider de nouveaux mécanismes d’action de CD36 et d'approfondir nos connaissances de son influence dans la régulation du métabolisme des lipides. / Growth hormone releasing peptides (GHRPs) are small synthetic peptides aimed at stimulating GH release from the pituitary through their binding to ghrelin receptor known as growth hormone secretagogue receptor 1a (GHS-R1a). Using the GHRP, hexarelin to study tissue distribution of GHS-R1a and its GH-independent effect, it was observed that hexarelin was capable of binding to a second receptor identified as scavenger receptor CD36. While having multiple ligands, CD36 is mainly known for binding and internalizing oxLDL and long chain fatty acids. CD36 is thought to play a detrimental role in macrophage derived foam cell formation and development of atherosclerosis. Previously, we have shown that in macrophages, expressing both GHS-R1a and CD36, hexarelin promoted an activation of PPARƔ via GHS-R1a but also through its binding to CD36. This activation led to the induction of the LXRα-ABC transporters pathway and an increase in cholesterol efflux, reducing lipid-laden macrophage content. This positive effect on macrophages was reproduced in apolipoprotein E-null mice on a high fat diet treated with hexarelin. A significant reduction in the size of atherosclerotic lesions was observed while similar increases in the expression of PPARƔ, LXRα and ABC transporters occurred in isolated peritoneal macrophages. CD36 also plays a role in fatty acid uptake, and to further investigate the impact of the interaction of hexarelin with CD36, we aimed at evaluating the role of CD36 in regulating lipid metabolism in cells devoid of GHS-R1a such as adipocytes and hepatocytes. In the present thesis, we demonstrated through its interaction with hexarelin, the ability of CD36 to decrease intracellular lipid content in both adipocytes and hepatocytes. In adipocytes, hexarelin was able to increase the expression of several genes involved in fatty acid mobilization, fatty acid oxidation but also to induce the expression of the thermogenic markers, PGC-1α and UCP-1. In addition, hexarelin increased the expression of genes involved in mitochondrial biogenesis which was accompanied by mitochondrial morphological changes in agreement with what is usually seen in highly oxidative cells. In support of these findings, we also observed an increase in the activity of cytochrome c oxidase (a component of the respiratory chain) which could reflect an increase in oxidative phosphorylation. The results generated with cultured white adipocytes suggest the ability of hexarelin to promote changes toward a brown fat-like phenotype which also occurred in vivo and was dependent on the presence of CD36. In hepatocytes, CD36 was capable of regulating cholesterol metabolism by rapidly phosphorylating LKB1 and AMPK which subsequently resulted in the inactivating phosphorylation of HMG-CoA reductase, the rate-limiting enzyme in cholesterol synthesis. Hexarelin via CD36 also induced the recruitment of insig-2 to HMGR, the committed step in HMGR degradation while lifting the exerted inhibitory effect of Erk on nuclear receptor PPARƔ activity, and promoting the recruitment of AMPK to PPARƔ coactivator PGC-1α, suggesting an enhanced transcriptional potential of PPARƔ. The results generated during my graduate studies represent unique and novel mechanisms by which CD36 is capable of regulating lipid metabolism.

<p>Leydig-ove&nbsp; ćelije&nbsp; testisa&nbsp; su&nbsp; primarno&nbsp; mesto&nbsp; sinteze mu&scaron;kih polnih hormona. Ovi hormoni su neophodani za reproduktivno,&nbsp; ali&nbsp; i&nbsp; za&nbsp; op&scaron;te&nbsp; zdravlje&nbsp; budući&nbsp; da&nbsp; su<br />ozbiljni zdravstveni problemi često povezani sa njihovom smanjenom produkcijom.&nbsp; Insulin i insulinu sličan faktor rasta&nbsp; 1,&nbsp; IGF1&nbsp; <em>(engl.</em>&nbsp; insulin&nbsp; like&nbsp; growth&nbsp; factor&nbsp; 1),&nbsp; i<br />signalizacija koju pokreću preko svojih receptora&nbsp; (INSR i IGF1R),&nbsp; su&nbsp; jedan&nbsp; od&nbsp; ključnih&nbsp; faktora&nbsp; koji&nbsp; reguli&scaron;u specifični razvoj tkiva, pa i samih gonada. Ipak,&nbsp; uloga&nbsp; i<br />mehanizmi&nbsp; delovanja&nbsp; ovih&nbsp; receptora&nbsp; u&nbsp; steroidogenim tkivima nisu&nbsp; u potpunosti&nbsp; poznati.&nbsp; Stoga je&nbsp; istraživanje&nbsp; uokviru ove&nbsp; doktorske&nbsp; disertacije&nbsp; koncipirano sa ciljem da se,&nbsp; na&nbsp; modelu&nbsp; prepubertalnih&nbsp; (P21)&nbsp; i&nbsp; adultnih&nbsp; (P80) mužjaka mi&scaron;eva sa kondicionalnom delecijom<em> Insr </em>i <em>Igf1</em>r gena&nbsp; u&nbsp; steroidogenim&nbsp; ćelijama&nbsp; (Insr/Igf1r-DKO), defini&scaron;e uloga INSR i IGF1R u regulisanju diferencijacije i&nbsp; steroidogene&nbsp; funkcije&nbsp; Leydig-ovih&nbsp; ćelija.&nbsp; Pored&nbsp; toga, mužjaci&nbsp; i&nbsp; ženke&nbsp; P21&nbsp; mi&scaron;eva&nbsp; sa&nbsp; istom&nbsp; delecijom&nbsp; su kori&scaron;ćeni&nbsp; za&nbsp; praćenje&nbsp; ekspresije&nbsp; glavnih&nbsp; markera mitohondrijalne&nbsp; biogeneze&nbsp; i&nbsp; fuzije/arhitekture&nbsp; u&nbsp; Leydigovim&nbsp; ćelijama,&nbsp; ovarijumima&nbsp; i&nbsp;&nbsp; nadbubrežnim&nbsp; žlezdama. Rezultati&nbsp; su&nbsp; potvrdili&nbsp; da&nbsp; delecija&nbsp; Insr&nbsp; i&nbsp; Igf1r&nbsp; u<br />steroidogenim&nbsp; tkivima&nbsp; utiče&nbsp; na&nbsp; diferencijaciju&nbsp; i funkcionalne karakteristike Leydig-ovih ćelija P21 i P80 mi&scaron;eva,&nbsp; upućujući&nbsp; na&nbsp; pojavu&nbsp; tzv.&nbsp; &bdquo;feminizacije&ldquo;.&nbsp; Broj<br />Leydig-ovih&nbsp; ćelija&nbsp; izolovanih&nbsp; iz&nbsp; P21&nbsp; i&nbsp; P80&nbsp; Insr/Igf1rDKO&nbsp; mi&scaron;eva&nbsp; bio&nbsp; je&nbsp; smanjen,&nbsp; a&nbsp; morfologija&nbsp; i ultrastruktura&nbsp; ovih&nbsp; ćelija&nbsp; izmenjene&nbsp; kod&nbsp; P21&nbsp; Insr/Igf1rDKO&nbsp; mi&scaron;eva.&nbsp; Steroidogeni&nbsp; kapacitet&nbsp; i&nbsp; aktivnost,&nbsp; kao&nbsp; i ekspresija&nbsp; glavnih&nbsp; elemenata&nbsp; steroidogene&nbsp; ma&scaron;inerije <em>(Lhcgr, Star, Cyp11a1, Cyp17a1, Hsd3b1&nbsp; i&nbsp; 6, Hsd17b3,</em><br /><em>Sf</em>1)&nbsp; bili su&nbsp; smanjeni&nbsp; u Leydig-ovim ćelijama P21 i P80 <em>Insr/Igf1</em>r-DKO mi&scaron;eva,&nbsp; dok je ekspresija transkripcionih represora&nbsp; steroidogeneze&nbsp; (Arr19&nbsp; i&nbsp; Dax1)&nbsp; bila&nbsp; povećana specifično&nbsp; u&nbsp; istim&nbsp; ćelijama,&nbsp; ali&nbsp; ne&nbsp; i&nbsp; u&nbsp; ostatku&nbsp; testisa.<br />Transkripcioni&nbsp; profil&nbsp; markera&nbsp; mu&scaron;kog&nbsp; pola&nbsp; (<em>Sry,&nbsp; Sox9, Amh</em>)&nbsp; bio&nbsp; je&nbsp; izmenjen&nbsp; u Leydig-ovim ćelijama P21 i P80 <em>Insr/Igf1r</em>-DKO&nbsp; mi&scaron;eva.&nbsp; Transkripcija&nbsp; markera&nbsp; ženskog pola (<em>Rspo1, Wnt4</em>) u testisima,&nbsp; kao i ekspresija&nbsp; Cyp19a1 i&nbsp; produkcija estradiola (E2) u Leydig-ovim ćelijama,&nbsp; P21 i&nbsp; P80&nbsp;<em> Insr/Igf1r</em>-DKO&nbsp; mi&scaron;eva&nbsp; bile&nbsp; su&nbsp; povećane. Transkripcija&nbsp; markera&nbsp; mitohondrijalne&nbsp; biogenze (<em>Ppargc1a,&nbsp; Tfam</em>,&nbsp; <em>Mtnd1</em>)&nbsp; bila&nbsp; je&nbsp; smanjena&nbsp; u&nbsp; Leydigovim&nbsp; ćelijama&nbsp; P21&nbsp; <em>Insr/Igf1r</em>-DKO&nbsp; mi&scaron;eva,&nbsp; dok&nbsp; supromene&nbsp; ekspresije&nbsp; izostale&nbsp; u&nbsp; ovarijumima&nbsp; ženki&nbsp; istog&nbsp; genotipa.&nbsp; Isti&nbsp; markeri&nbsp; su&nbsp; bili&nbsp; povećani&nbsp; u&nbsp; nabdubrežnim&nbsp; žlezdama&nbsp; oba&nbsp; pola.&nbsp; Markeri&nbsp; mitohondrijalne fuzije/arhitekture&nbsp; (<em>Mfn1&nbsp; i&nbsp; Mfn2)</em>&nbsp; bili&nbsp; su&nbsp; povećani&nbsp; u Leydig-ovim ćelijama P21 <em>Insr/Igf1r</em>-DKO mi&scaron;eva, &scaron;to je&nbsp; praćeno&nbsp; i&nbsp; naru&scaron;enom&nbsp; mitohondrijalnom&nbsp; fazom steroidogeneze (produkcija progesterona), kao i brojem i&nbsp; morfologijom ovim organela.&nbsp; Ekspresija istih markera u ovarijumima&nbsp; bila&nbsp; je&nbsp; nepromenjena.&nbsp; Sumirano,&nbsp; rezultati ovog istraživanja&nbsp; su&nbsp; pokazali&nbsp; da su&nbsp; INSR i IGF1R&nbsp; važni za&nbsp; diferencijaciju&nbsp; i&nbsp; steroidogenu&nbsp; funkciju&nbsp; Leydig-ovih&nbsp; ćelija&nbsp; P21&nbsp; i&nbsp; P80&nbsp; mi&scaron;eva.&nbsp; Takođe,&nbsp; ovi&nbsp; receptori&nbsp; su&nbsp; važni regulatori&nbsp; markera&nbsp; mitohondrijalne&nbsp; biogeneze&nbsp; i fuzije/arhiteture u steroidogenim ćelijama mu&scaron;kih gonada&nbsp; P21 mi&scaron;eva, ali ne i u steroidogenim ćelijama ovarijuma.&nbsp;</p> / <p>Leydig cells of testes are the primary site of the male sex hormones&nbsp; synthesis.&nbsp; These&nbsp; hormones&nbsp; are&nbsp; indispensable for&nbsp; both&nbsp; reproductive&nbsp; and&nbsp; general&nbsp; health&nbsp; since&nbsp; serious health&nbsp; problems&nbsp; are&nbsp; often&nbsp; associated&nbsp; with&nbsp; their&nbsp; reduced production.&nbsp; Insulin&nbsp; and&nbsp; insulin-like&nbsp; growth&nbsp; factor&nbsp; 1, IGF1&nbsp; (insulin&nbsp; like&nbsp; growth&nbsp; factor&nbsp; 1),&nbsp; and&nbsp; signaling triggered through&nbsp; their receptors (INSR and IGF1R), are&nbsp; one of the key&nbsp; factors&nbsp; that regulate specific development of&nbsp; tissue&nbsp; including&nbsp; gonads.&nbsp; However,&nbsp; the&nbsp; role&nbsp; and mechanisms&nbsp; of&nbsp; these&nbsp; receptors&nbsp; action&nbsp; in&nbsp; steroidogenic tissues are not known enough. This study was designed to&nbsp; observe &nbsp; the role of INSR and IGF1R in regulating the differentiation and steroidogenic function of Leydig cells by using the model of prepubertal (P21) and adult (P80) male mice with the conditional deletion of the&nbsp; Insr&nbsp; and Igf1r&nbsp; genes&nbsp; in&nbsp; steroidogenic&nbsp; cells&nbsp; (<em>Insr/Igf1r-</em>DKO).&nbsp; In addition,&nbsp; male&nbsp; and&nbsp; female&nbsp; P21&nbsp; mice&nbsp; with&nbsp; the&nbsp; samedeletion were used to monitor the expression of the main markers&nbsp; of&nbsp; mitochondrial&nbsp; biogenesis&nbsp; and fusion/architecture&nbsp; in&nbsp; Leydig&nbsp; cells,&nbsp; ovaries&nbsp; and&nbsp; adrenal glands.&nbsp; The&nbsp; results&nbsp; confirmed&nbsp; that&nbsp; deletion&nbsp; of&nbsp;<em> Insr</em>&nbsp; and<em> Igf1r&nbsp;</em> in&nbsp; steroidogenic&nbsp; tissues&nbsp; influences&nbsp; differentiation and&nbsp; functional&nbsp; characteristics&nbsp; of&nbsp; Leydig&nbsp; cells&nbsp; isolated from&nbsp; P21&nbsp; and&nbsp; P80&nbsp; mice,&nbsp; suggesting&nbsp; an&nbsp; appearance&nbsp; of &quot;feminization&quot;.&nbsp; The&nbsp; number&nbsp; of&nbsp; Leydig&nbsp; cells&nbsp; isolated from&nbsp; both&nbsp; P21&nbsp; and&nbsp; P80&nbsp; <em>Insr/Igf1</em>r-DKO&nbsp; mice&nbsp; was reduced.&nbsp; Morphology&nbsp; and&nbsp; ultrastructure&nbsp; of&nbsp; Leydig&nbsp; cells were&nbsp; disturbed&nbsp; in&nbsp; P21&nbsp; <em>Insr/Igf1r-</em>DKO&nbsp; mice. Steroidogenic capacity and activity, as well as expression of the main elements of&nbsp; steroidogenic machinery (<em>Lhcgr, Star, Cyp11a1, Cyp17a1, Hsd3b1&nbsp; and&nbsp; 6, Hsd17b3, Sf1) </em>were&nbsp; decreased&nbsp; in&nbsp; Leydig&nbsp; cells&nbsp; from&nbsp; P21&nbsp; and&nbsp; P80 I<em>nsr/Igf1</em>r-DKO&nbsp; mice,&nbsp; while&nbsp; the&nbsp; expression&nbsp; of transcriptional&nbsp; repressors&nbsp; of&nbsp; steroidogenesis&nbsp; (<em>Arr19</em>&nbsp; and <em>Dax1) </em>was increased&nbsp; in the same cells, but not in the rest of&nbsp; the&nbsp; testes.&nbsp; Transcription&nbsp; profile&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; male&nbsp; sex markers&nbsp; (<em>Sry,&nbsp; Sox9</em>,&nbsp; <em>Amh</em>)&nbsp; was&nbsp; altered&nbsp; in&nbsp; Leydig&nbsp; cells from&nbsp; P21&nbsp; and&nbsp; P80&nbsp; <em>Insr/Igf1</em>r-DKO&nbsp; mice.&nbsp; Transcription of the female sex markers (<em>Rspo1, Wnt4</em>) in the testes, as well&nbsp; as&nbsp; <em>Cyp19a1&nbsp; </em>expression&nbsp; and&nbsp; estradiol&nbsp; (E2) production in Leydig cells,&nbsp; from P21 and P80&nbsp; I<em>nsr/Igf1</em>rDKO&nbsp; mice&nbsp; were&nbsp; increased.&nbsp; Transcription&nbsp; of mitochondrial&nbsp; biogenesis&nbsp; markers&nbsp; (<em>Ppargc1a,&nbsp; Tfam, Mtnd1</em>)&nbsp; was&nbsp; declined&nbsp; in&nbsp; Leydig&nbsp; cells&nbsp; from&nbsp; P21<em> Insr/Igf1r-</em>DKO mice, while changes were absent in&nbsp; the ovaries of the same genotype.&nbsp; Transcription of the&nbsp; same markers&nbsp; was&nbsp; increased&nbsp; in&nbsp; the&nbsp; adrenal&nbsp; glands&nbsp; of&nbsp; both sexes.&nbsp; The&nbsp; mitochondrial&nbsp; fusion/architecture&nbsp; markers (<em>Mfn1</em>&nbsp; and&nbsp; <em>Mfn2</em>)&nbsp; were&nbsp; increased&nbsp; in&nbsp; Leydig&nbsp; cells&nbsp; from<em> Insr/Igf1r</em>-DKO&nbsp; mice&nbsp; and&nbsp; followed&nbsp; by&nbsp; disturbedmitochondrial&nbsp; phase&nbsp; of&nbsp; steroidogenesis&nbsp; (progesterone production), as well as&nbsp; decreased&nbsp; number and&nbsp; disturbed morphology&nbsp; of&nbsp; mitochondria.&nbsp;&nbsp; Expression&nbsp; of&nbsp; the&nbsp; same markers&nbsp; in&nbsp; the&nbsp; ovaries&nbsp; was&nbsp; unchanged.&nbsp; In&nbsp; summary, results&nbsp; of&nbsp; this&nbsp; study&nbsp; showed&nbsp; that&nbsp; INSR&nbsp; and&nbsp; IGF1R&nbsp; are important in differentiation and steroidogenic function of Leydig&nbsp; cells&nbsp; from&nbsp; P21&nbsp; and&nbsp; P80&nbsp; mice.&nbsp; Also,&nbsp; these receptors&nbsp; are&nbsp; important&nbsp; regulators&nbsp; of&nbsp; mitochondrial biogenesis&nbsp; and&nbsp;&nbsp; fusion/architecture&nbsp; markers&nbsp; in steroidogenic&nbsp; cells&nbsp; of&nbsp; P21&nbsp; male&nbsp; mice,&nbsp; but&nbsp; not&nbsp; in steroidogenic cells of ovaries.</p>

L’insuffisance cardiaque (IC) reste la cause majeure de morbimortalité dans les pays industrialisés justifiant ainsi la recherche de traitements plus ciblés. Caractérisée par des désordres métaboliques importants qui impliquent notamment une dysfonction mitochondriale, le métabolisme énergétique apparait comme une composante majeure du développement de l’IC. Ces dernières années, le co-activateur transcriptionnel PGC-1α a été proposé comme un acteur central du contrôle de la fonction mitochondriale et constitue ainsi une cible thérapeutique d’intérêt. Ainsi, l’objectif principal de ce travail est de développer un test cellulaire robotisé permettant la recherche d’activateurs de PGC-1α dans un contexte cardiaque.La mise en place de ce test cellulaire de criblage dans des cellules H9c2 différenciées en cellules pseudo-cardiaques a permis l’identification de trois familles majeures : les hormones stéroïdiennes, les vitamines B et les acides gras, capables d’activer l’expression de PGC-1α et par ce biais d’induire une biogenèse mitochondriale ainsi qu’une augmentation de la respiration mitochondriale. La validation de ces effets dans des cardiomyocytes de rat adulte a permis d’une part de valider la pertinence du test et du choix du modèle cellulaire et d’autre part de vérifier qu’une induction de l’expression de PGC-1α se répercute bien sur la cascade transcriptionnelle de la biogenèse mitochondriale. Ce test constitue donc un atout majeur dans le recherche de nouveaux activateurs de PGC-1α pour mieux comprendre ses mécanismes de régulation dans le cœur, mais offre aussi des perspectives intéressantes pour la recherche de composés pharmacologiques à visée thérapeutique.Par ailleurs, peu de connaissances sont disponibles dans la littérature concernant le contrôle de la biogenèse mitochondriale dans le muscle lisse vasculaire et plus particulièrement dans l’hypertension artérielle. Ainsi, la deuxième partie de ce travail a été de caractériser la biogenèse mitochondriale dans un contexte d’hypertension. A travers l’utilisation d’un modèle expérimental d’hypertension et après confirmation dans des cellules musculaires lisses en culture, nous avons montré une induction importante de la biogenèse mitochondriale dans l’hypertension par un mécanisme stress oxydant-dépendant. De plus, cette induction est corrélée à une forte activation de la CaMKII, totalement bloquée par la présence d’un anti-oxydant : le resvératrol. Ces résultats suggèrent donc un contrôle de la biogenèse mitochondriale dépendante de la balance pro/anti-oxydante via l’activation de la CaMKII dans le muscle lisse vasculaire. / Heart failure (HF) is still the major cause of morbimortality in industrialized countries that justify the research of new treatments. Characterized in part by metabolic disorders including mitochondrial dysfunction, energetic metabolism appears as an essential component in HF development. These last years, PGC-1α has been proposed as a central actor of mitochondrial function control and thus as a therapeutic target of interest.The development of a cellular robotized assay in cardiac-like differentiated H9c2 cells allowed identification of three families: steroid hormones, B vitamins and fatty acids, able to induce the expression of PGC-1α and thus up-regulate mitochondrial biogenesis and mitochondrial respiration. The validation of these effects in adult rat cardiomyocytes lets in the one hand to validate the suitability of the assay and in the other hand to confirm that PGC-1α induction leads to mitochondrial biogenesis activation. Consequently, this assay constitutes a major asset to find new activators of PGC-1α to better understand its regulation in heart and provides interesting perspectives for the research of therapeutic pharmacologic compounds.Mechanisms controlling mitochondrial biogenesis in response to hypertension in vascular smooth muscle remain unclear. In this context, the second part of this work was to identify how mitochondrial biogenesis is modulated in arterial hypertension. Using an experimental model of hypertension and after validation in cultivated smooth muscle cells, we show a mitochondrial biogenesis induction in response to hypertension in relation with an increase in oxidative stress. Moreover, this induction is associated with a significant increase in CaMKII activity which was totally blocked by an antioxidant: resveratrol. These results suggest a regulation of mitochondrial biogenesis by oxidative stress via a CaMKII mechanism in vascular smooth muscle.

Maintenance of genomic integrity and stability is of prime importance for the survival of an organism. Upon exposure to different damaging agents, DNA acquires various lesions such as base modifications, single-strand breaks (SSBs), and double-strand breaks (DSBs). Organisms have evolved specific repair pathways in order to efficiently correct such DNA damages. Among various types of DNA damages, DSBs are the most serious when present inside cells. Unrepaired or misrepaired DSBs account for some of the genetic instabilities that lead to secondary chromosomal rearrangements, such as deletions, inversions, and translocations and consequently to cancer predisposition. Nonhomologous DNA end joining (NHEJ) is one of the major DSB repair pathways in higher organisms. Mitochondrial DNA (mtDNA) deletions identified in humans are flanked by short directly-repeated sequences, however, the mechanism by which these deletions arise are unknown. mtDNA deletions are associated with various types of mitochondrial disorders related to cancer, aging, diabetes, deafness, neurodegenerative disorders, sporadic and inherited diseases. Compared to nuclear DNA (nDNA), mtDNA is highly exposed to oxidative stress due to its proximity to the respiratory chain and the lack of protective histones. DSBs generated by reactive oxygen species, replication stalling or radiation represents a highly dangerous form of damage to both nDNA and mtDNA. However, the repair of DSBs in mitochondria and the proteins involved in this repair are still elusive. Animals deficient for any one of the known Classical-NHEJ factors are immunodeficient. However, DSB repair (DSBR) is not eliminated entirely in these animals suggesting evidence of alternative mechanism, ‘alternative NHEJ’ (A-NHEJ/A-EJ). Several lines of evidence also suggest that alternative and less well-defined backup NHEJ (B-NHEJ) pathways play an important role in physiological and pathological DSBR. We studied NHEJ in different tissue mitochondrial protein extracts using oligomeric DNA substrates which mimics various endogenous DSBs. Results showed A-EJ, as the predominant pathway in mitochondria. Interestingly, immunoprecipitation (IP) studies and specific inhibitor assays suggested, mitochondrial end joining (EJ) was dependent on A-EJ proteins and independent of C-NHEJ proteins. Further, colocalization studies showed A-EJ proteins localize into mitochondria in HeLa cells. More importantly knockdown experiments showed the involvement of DNA LIGASE III in mitochondrial A-EJ. These observations highlight the central role of A-EJ in maintenance of the mammalian mitochondrial genome. By using oligomeric DNA substrates mimicking various endogenous DSBs, NHEJ in different cancer cell lines were studied. We found that the efficiency of NHEJ varies among cancer cells; however, there was no remarkable difference in the mechanism and expression of NHEJ proteins. Interestingly, cancer cells with lower levels of BCL2 possessed efficient NHEJ and vice versa. Removal of BCL2 by immunoprecipitation and protein fractionation using size exclusion column chromatography showed elevated levels of EJ. Most importantly, the overexpression of BCL2 in vivo or the addition of purified BCL2 in vitro led to the downregulation of NHEJ in cancer cells. Further, we found that BCL2 interacts with KU proteins both in vitro and in vivo using immunoprecipitation and immunofluorescence, respectively. Hence, NHEJ in cancer cells is negatively regulated by the anti-apoptotic protein, BCL2, and this may contribute towards increased chromosomal abnormalities in cancer. In summary, our study showed that the efficiency of EJ in cancers could be regulated by the antiapoptotic protein BCL2. However, it may not affect the mechanistic aspect of EJ. BCL2 instead may interfere with EJ by sequestering KU and preventing it from binding to DNA ends. This may help in better understanding towards increased chromosomal abnormalities in cancer. Study of mitochondrial DSBR in mammalian system highlights the central role of microhomology-mediated A-EJ in the maintenance of the mammalian mitochondrial genome and this knowledge will helpful for the development of future therapeutic strategies against variety of mitochondria associated diseases.