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.

La malnutrition liée au vieillissement est souvent accompagnée de nombreux dérèglements et dysfonctionnements métaboliques, notamment la perturbation de l'homéostasie énergétique (installation de l’insulinorésistance), la fragilité, la diminution de la masse musculaire et les troubles de la réponse immunitaire. Ainsi, la manipulation nutritionnelle, au cours du vieillissement, est considérée comme l'une des solutions possible pour prévenir et traiter ces troubles. Parmi les substances nutritives qui ont été largement étudiées, la composition en protéines (acides aminés), la qualité des lipides (AGPI n-3) et les micronutriments (vitamine D).L’objectif de cette thèse consiste à déterminer l’impact de la dénutrition et d’évaluer le potentiel d'une des formules de réalimentation contenant un mélange à haute teneur en protéines solubles du lait, associées à de la matière grasse laitière, enrichie en acides gras polyinsaturés de la famille omega 3 (précurseur ALA et DHA) et en vitamine D sur la composition en acides gras (AG) du plasma, des globules rouges et du cerveau ainsi que ses conséquences sur les marqueurs du statut inflammatoire, la réponse hépatique à l’insuline, l'expression de gènes impliqués dans la régulation de l'homéostasie énergétique et l’inflammation hypothalamique, chez des rats âgés préalablement soumis à une restriction alimentaire. Dans un premier temps, nous avons montré que la restriction alimentaire de trois mois, non carencée en ALA, induit une perte importante en omega3 (ALA et dérivés LCn-3) alors que le dérivé ARA de la série n-6 est peu modifié, conduisant ainsi à une élévation du statut pro-inflammatoire exprimé sous forme d’une augmentation du ratio ARA/LCn-3.Toutefois, les quatre semaines de réalimentation, notamment avec la formule contenant le mélange matière grasse laitière, colza et DHA, associé à de la caséine ou des protéines solubles du lait, restaure 1/ les valeurs de DHA du cerveau non restaurées par un régime contrôle de renutrition, 2/ augmente les valeurs des dérivés LCn-3 (EPA, DHA) à des niveaux supérieurs à ceux d’un régime contrôle non dénutris et de renutrition. Cette augmentation s’accompagne d’une réduction des valeurs d’ARA, induisant une baisse drastique dans le plasma et les globules rouges du ratio ARA/EPA. Ces formules montrent pour la première fois qu’elles peuvent induire une réduction très importante du statut inflammatoire par rapport à celui observé généralement chez les vieux rats et pourrait présenter un intérêt beaucoup plus général en prévention des pathologies associées au vieillissement, liées ou non à la dénutrition.Dans un second temps, nous avons montré que la restriction alimentaire de trois mois entraîne 1/ une augmentation de l’expression du récepteur à l'insuline dans l'hypothalamus, le foie et le tissu adipeux, accompagnée d'une augmentation du facteur pro-inflammatoire TNFα dans l’hypothalamus. Cependant, la réalimentation de quatre semaines entraîne 2/ un gain de poids similaire et maintient l’insulinosensibilité hépatique. En effet, nous avons montré, pour la première fois, qu’une réalimentation avec les régimes comportant le mélange MGLA/colza/DHA, permettrait 3/ d’augmenter la prise alimentaire et de diminuer l’inflammation hypothalamique, notamment, avec la formule complète contenant un mélange de haute teneur en protéines solubles de lait, associée à la matière grasse laitière /colza/DHA et enrichie en vitamine D. / Malnutrition related to aging is often accompanied by many metabolic disorders, including the disruption of energy homeostasis (installation of insulin resistance), fragility, decreased muscle mass and immune response deficiency. Thus, the nutritional manipulation, during aging, is considered to be a solution to prevent these disorders or to treat and limit damages. Amongst the nutrients that have been widely studied, we find the quality of proteins (or amino acids), of lipids (n-3 PUFA) and micronutrients (vitamin D).The aim of this thesis is to determine the impact of undernutrition and assess the potential of the refeeding formulas containing a high content of soluble protein of milk, associated with milk fat enriched with omega3 polyunsaturated fatty acids (ALA precursor and DHA) and vitamin D, on the fatty acid (FA) of the plasma, red blood cells and brain and its consequences on markers of inflammatory status, the hepatic response to insulin, the expression of genes involved in the regulation of energy homeostasis as well as hypothalamic inflammation, in old rats previously submitted for food restrictionAs a first step, our results showed that the dietary restriction of three months, despite being only moderately ALA deficient, induced a drastic loss omega3 (ALA and derivatives LCn-3), whereas a weak increase of ARA derived from n-6 series is observed, leading to a rise of the pro-inflammatory state expressed as an increase in the ratio ARA/LCn-3.However, we have shown that the four-week-refeeding formulas containing a blend of dairy-fat, rapeseed and DHA associated with casein or milk soluble proteins, restored 1 / DHA values of the brain not previously restored by the refeeding control diet, 2 /increases the values of LCn-3 derivatives (EPA, DHA) to levels above those obtained with the control non-malnourished and refeeding diets. This increase was accompanied by a reduction in ARA values, leading to a drastic drop in plasma and red blood cells ratio ARA / EPA. These formulas show for the first time that they can induce a very significant reduction of inflammatory status compared to that usually seen in old rats and could therefore present a more general interest in prevention of ageing diseases associated or not to undernutrition.In a second step, our results showed that dietary restriction of three months resulted 1/increased expression of the insulin receptor in the hypothalamus, liver and adipose tissue, accompanied by an increase of the proinflammatory factor TNF in the hypothalamus. However, the four-weeks-refeeding produces 2/ a similar weight gain and maintains hepatic insulin sensitivity. Indeed, we showed, for the first time, that refeeding, with diets containing the blend of dairy-fat / rapeseed / DHA, would 3/ increase food intake and decrease the hypothalamic inflammation, especially with the full formula containing a mixture of high content of soluble milk proteins, associated with dairy-fat / rapeseed / DHA fortified with vitamin D.

Le diabète est aujourd’hui la 7ème cause de mortalité dans le monde. Dans cette population, la cardiomyopathie diabétique est la principale cause de morbi-mortalité. Le développement de cette complication débutant dès l’apparition du diabète, un dépistage et une prise en charge précoces de cette pathologie sont donc de première importance et sont les deux objectifs visés par ces travaux. La première étude que nous avons réalisée a permis de démontrer l’utilité d’une évaluation compréhensive de la fonction régionale myocardique gauche par 2D speckle-tracking imaging, en conditions de stress à la dobutamine, dans le dépistage précoce de la cardiomyopathie diabétique chez des patients diabétiques de type 2 asymptomatiques. La deuxième partie de ces travaux a, quant à elle, donné lieu à deux études. L’étude clinique a permis de mettre en évidence une amélioration de la réponse au stress de la fonction régionale myocardique après 3 mois de supplémentation en vitamine D3 chez des patients carencés. L’étude expérimentale a, pour sa part, souligné les effets bénéfiques sur le remodelage et la fonction cardiaques de cette supplémentation, en prévention secondaire, dans un modèle murin de diabète de type 2 induit par un régime gras et sucré. Par ailleurs, cette étude a mis en lumière l’implication potentielle d’une modulation des taux myocardiques en espèces lipotoxiques par la vitamine D3 dans ces effets. L’ensemble de ces travaux de thèse a ainsi permis, d’une part, de proposer une technique de dépistage des signes précoces d’altération de la fonction cardiaque chez le patient diabétique de type 2 et, d’autre part, de montrer les effets bénéfiques d’une supplémentation en vitamine D3 dans ce contexte. / Diabetes has reached the 7th place in the world’s top ten mortality causes. In this population, morbi-mortality mainly originates from diabetic cardiomyopathy. This complication evolving from the onset of diabetes, early diagnosis and care are of paramount importance and are the two purposes of this work. In our first study, we demonstrated the relevance of a comprehensive 2D speckle-tracking imaging analysis, under dobutamine stress, in unmasking early left ventricular regional myocardial dysfunction in a population of asymptomatic type 2 diabetic patients. In the second part of this work, we performed two studies. In the first one, we brought to light an improvement of regional myocardial function response to dobutamine stress after a three-month vitamin D3 supplementation protocol, in deficient patients. The second study was performed in a mouse model of diet-induced type 2 diabetes. In this last work, we put forward the beneficial effects of vitamin D3 supplementation, in secondary prevention, on cardiac remodeling and function. These cardioprotective effects may be, at least in part, on account of modulatory effects of vitamin D3 on myocardial lipotoxic species levels. This whole work allow us to propose a tool enabling recognition of early cardiac function impairments in type 2 diabetic patients and to demonstrate the beneficial effects of vitamin D3 supplementation in this context.

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