La protéine découplante aviaire (avUCP), majoritairement exprimée dans le muscle, pourrait être impliquée dans le transport de substrats énergétiques, la limitation de la production de radicaux libres et/ou la thermogenèse sans frisson. La stimulation in vivo chez le poulet du système ß-adrénergique par l’isoprotérénol augmente l’expression d’avUCP. Cette régulation pourrait faire intervenir la voie de signalisation post-ß2-adrénorécepteur des cellules musculaires, mais aussi des modifications du statut thyroïdien, des métabolismes du glucose et des acides gras. Sur myoblastes de poussin en culture primaire, nous mettons en évidence l’implication de l’AMPK et du facteur de transcription PPARa dans la régulation de l’expression d’avUCP, qui est modulée par l’isoprotérénol et les acides gras. L’expression d’avUCP diffère en fonction du type contractile et métabolique de muscle, ce qui pourrait être lié à un rôle dans l’utilisation des substrats énergétiques par le muscle. / Avian uncoupling protein (avUCP), mainly expressed in muscle, could be involved in energy substrates transport, limitation of reactive oxygen species production and/or non-shivering thermogenesis. The in vivo stimulation of the ß-adrenergic system by isoproterenol increased avUCP expression in chicken. This regulation may involve the post-ß2-adrenoreceptor signaling pathway in muscle cells, but also modulations of thyroid status, glucose and fatty acid metabolisms. By using primary culture of chick myoblasts, we showed the involvement of AMPK and of the transcription factor PPARa in the regulation of avUCP expression, that was controlled by isoproterenol and fatty acids. AvUCP expression depended on the contractile and the metabolic types of chicken muscles, which could be related to a role of avUCP in the regulation of fuel substrate utilisation in chicken muscles.

Lors d'un exercice physique prolongé, les muscles produisent et libèrent de l'interleukine-6 (IL-6). Cette production est corrélée à l'intensité de l'exercice et à la baisse des réserves musculaires en glycogène. L'IL-6 agirait par voie endocrine en favorisant la production endogène de glucose par le foie.<br />Notre premier objectif était d'étudier le contrôle de l'expression du gène IL-6 dans le muscle squelettique à l'exercice chez le rat et plus particulièrement l'importance de la voie de signalisation de la calcineurine, activée par la contraction musculaire. Nous avons d'abord montré que la transcription du gène IL-6 avait lieu dans les fibres musculaires oxydatives (I et IIa) et était associée à une activité importante de la voie de la calcineurine. Nous avons ensuite montré que l'administration d'inhibiteurs pharmacologiques de la calcineurine (ciclosporine A ou FK506) diminuait significativement la transcription du gène IL-6 dans les muscles lents/oxydatifs, prévenant ainsi l'apparition de la protéine dans le plasma. Nous avons ainsi démontré l'implication de la voie de la calcineurine dans le contrôle du gène codant IL-6 dans le muscle en réponse à un exercice unique. <br />Notre deuxième objectif était d'étudier l'action d'IL-6 sur le foie à l'exercice, plus particulièrement sur le contrôle du gène codant une enzyme clé de la néoglucogenèse, la phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK). Nous apportons des arguments expérimentaux en faveur d'un effet direct d'IL-6 sur le tissu hépatique et d'un contrôle possible de la transcription du gène codant PEPCK par l'IL-6 circulante. D'autre part nous suggérons l'implication d'acteurs moléculaires nouveaux, Peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator alpha (PGC-1α) et Farnesoid X receptor (FXR), dans le contrôle de la néoglucogenèse à l'exercice.

Glucose and ketones are important energy substrates in the human body and brain. Their use is highly regulated depending on energy status which can vary according to multiple factors such as type of cell, fed or fasted state, type of diet, or health state. Use of either substrate is also subject to multiple homeostatic feedback loops. Energy substrate availability has implications in several disorders including declining cognitive function in the elderly. While glucose availability is known to decrease in elderly with cognitive deficits, it is unclear whether this also occurs in healthy elderly, either in the body or brain. Also unknown is whether, in healthy elderly, the use of ketones as energy substrates is affected, and whether ketones could be used as an alternative energy substrate in situations of a decline in glucose availability. A clearer understanding of the use of glucose and ketones in aging is necessary to determine whether declining energy substrate availability that may occur in the elderly is a contributing factor to cognitive deficits, a result of cognitive pathology, or simply a feature of the physiological aging process. Objective. The overall goal of the laboratory where this research was carried out is to ascertain whether alternate energy sources to glucose, i.e. ketones, may help alleviate the risk of declining cognitive function during aging. The specific objective of the research project presented in this thesis was to evaluate the metabolism of glucose and ketones in the healthy elderly compared to young or middle age subjects during mild, short-term ketosis induced by a ketogenic breakfast. Results. Elderly people in relatively good health have a similar capacity to produce ketones and to oxidize [superscript 13]C-glucose and [superscript 13]C-β-hydroxybutyrate as middle-aged or young adults. Discussion. The results of this project encourage further exploration of whether ketones could be used as and alternative energy substrate to glucose as, at least in healthy elderly, there is no impedance of raising plasma ketones in response to a ketogenic intervention. // Résumé : Introduction. Le glucose et les cétones sont des substrats énergétiques importants pour le corps et le cerveau humain. Leur utilisation est spécifiquement régulée selon I'état énergétique qui varie en fonction du type de cellule, de I'état nourrie ou à jeun, du type de diète, de I'état de la santé. L'utilisation est également régulée par des voies de rétrocontrôle homéostatique. La disponibilité des substrats énergétiques est impliquée dans plusieurs désordres, dont le déclin des fonctions cognitives, chez les personnes âgées où une diminution de la disponibilité du glucose est démontrée. Cependant, il n'est pas encore connu si cette diminution est présente chez les personnes âgées en bonne santé ; soit dans le corps ou le cerveau. La capacité d'utiliser les cétones comme substrats énergétiques chez les personnes âgées saines et la possibilité d'utiliser les cétones comme substrat énergétique alternatif dans le cas d'un déclin de la disponibilité de glucose sont inconnues. Une meilleure compréhension de I'utilisation du glucose et des cétones sera nécessaire pour clarifier si une diminution de la disponibilité des substrats énergétique contribue au déclin cognitif, se manifeste à la suite des pathologies cognitives, ou encore est simplement une caractéristique du processus physiologique du vieillissement. Objectif. L'objectif principal du laboratoire est de déterminer si les sources d'énergie alternatives au glucose, c'est-à-dire les cétones, pourraient ralentir le déclin cognitif chez les personnes âgées. L'objectif du projet de recherche de ce mémoire était d'évaluer le métabolisme du glucose et des cétones chez les sujets âgés, d'âge moyen, et jeune après la prise d'un déjeuner induisant une faible cétogénèse de courte durée. Résultats. Les personnes âgées en santé ont une capacité similaire au sujet d'âge moyen et jeune à produire des cétones et à oxyder le [indice supérieur 13]C-glucose et le [indice supérieur 13]C-β- hydroxybutyrate. Perspectives. Les résultats de ce projet incitent à continuer à explorer si les cétones pourraient être utilisés comme substrats énergétiques afin de contourner le problème d'un déclin de I'utilisation du glucose, car il n'y a aucun obstacle dans la production des cétones suite a une intervention cétonique chez des sujets âgées en bonne santé.

Les travaux entrepris au cours de cette thèse ont eu pour but d'étudier la modulation de la transmission synaptique inhibitrice au niveau des réseaux moteurs spinaux, à la fois au cours du développement et après lésion de la moelle épinière. Le nouveau-né présente des activités motrices spontanées qui jouent un rôle important dans la maturation des muscles et des réseaux de neurones de la moelle épinière. Dans une première étude, nous avons identifié l'un des mécanismes impliqués dans la genèse de ces activités chez le rat nouveau-né in vitro. Nous avons démontré que l'activation des récepteurs GABA&#7424; au niveau des terminales d'afférences primaires joue un rôle majeur dans le déclenchement et la propagation de ces activités spontanées. Dans une deuxième étude, nous avons testé la robustesse des dépolarisations de nature GABAergique enregistrées in vitro, c'est-à-dire leur dépendance vis-à-vis des paramètres du milieu de perfusion. Nous avons démontré que l'action dépolarisante des neurotransmetteurs GABA/glycine au niveau des motoneurones et celle du GABA au niveau des terminales d'afférences primaires ne sont pas dues à une fourniture énergétique insuffisante. La dernière étude a été consacrée à la modulation de la transmission synaptique inhibitrice après lésion de la moelle épinière. Nous avons montré que l'activation des récepteurs 5-HT2 (R5-HT2), particulièrement celle de l'isoforme 5-HT2&#7424;, renforce le poids synaptique inhibiteur via une hyperpolarisation du potentiel d'équilibre des ions chlorure (ECl) et une augmentation d'expression de KCC2 au niveau de la membrane des motoneurones. / The aim of this thesis was to explore the modulation of the inhibitory synaptic transmission within the spinal motor networks, both during development and after SCI. Spontaneous movements are an ubiquitous feature of fetal and infant behavior. They provide signals that are important for the development of muscles and the assembly of neuronal networks in the spinal cord. In a first study, we characterized one of the mechanisms underlying spontaneous motor behaviors in the in vitro spinal cord preparation isolated from neonatal rats. We demonstrated that the GABA is playing a key role in promoting spontaneous activity through primary afferent depolarizations which reach firing threshold. In the second part of my thesis, we tested the robustness of the in vitro GABAergic depolarizations and their dependence on the aCSF parameters. We demonstrated that during development the depolarizing actions of GABA/glycine on motoneurons and GABA on primary afferent terminals are not due to inadequate energy supply. In the last part of my thesis, we focused on the modulation of the inhibitory synaptic transmission following SCI. We demonstrated that activation of the 5-HT2 receptors, particularly the 5-HT2&#7424; subtype, strengthens inhibitory synaptic transmission to spinal motoneurons by hyperpolarizing the reversal potential of Cl- ions (ECl) and by increasing the cell-membrane expression of KCC2. This phenomenon reduces spasticity after SCI in rats. Upregulation of KCC2 function by targeting 5-HT2&#7424; receptors therefore opens new therapeutic strategies for the treatment of spasticity following SCI.