Littérature scientifique sur le sujet « Fonctions métaboliques »

L’horloge biologique joue un rôle essentiel dans le contrôle de l’activité musculaire, en dissociant temporellement les fonctions métaboliques du muscle squelettique. Les capacités musculaires en réponse à l’exercice sont également circadiennes. Des perturbations des rythmes biologiques, telles que celles retrouvées chez les travailleurs postés affectent la fonction musculaire et sont associées au développement de la sarcopénie.

L’arginine est un acide aminé qualifié d’ éventuellement indispensable, parce que la synthèse endogène rénale qui existe est insuffisante pour permettre une croissance normale au jeune mammifère. Les régimes distribués aux animaux en croissance intensive, avec des niveaux d’ingestion élevés, fournissent suffisamment d’arginine. Cependant en cas d’alimentation modérée, des suppléments d’arginine sont susceptibles d’accroître la rétention azotée. En outre, l’amélioration de l’état nutritionnel permise par l’arginine supplémentaire en phase post-traumatique montre une augmentation importante du besoin dans cette situation de stress, ainsi qu’une implication de cette molécule dans les processus d’accrétion tissulaire. Les différentes voies du métabolisme de l’arginine conduisent à des composés tels que l’ornithine, la proline, le glutamate, les polyamines et le NO, dont le potentiel d’action au niveau cellulaire est considérable. Ils sont susceptibles de produire de nombreux effets biologiques et d’expliquer en partie les multiples activités physiologiques autres que nutritionnelles de l’arginine.

L’arginine est un acide aminé qualifié d’ éventuellement indispensable, parce que la synthèse endogène rénale qui existe est insuffisante pour permettre une croissance normale au jeune mammifère. Les régimes distribués aux animaux en croissance intensive, avec des niveaux d’ingestion élevés, fournissent suffisamment d’arginine. Cependant en cas d’alimentation modérée, des suppléments d’arginine sont susceptibles d’accroître la rétention azotée. En outre, l’amélioration de l’état nutritionnel permise par l’arginine supplémentaire en phase post-traumatique montre une augmentation importante du besoin dans cette situation de stress, ainsi qu’une implication de cette molécule dans les processus d’accrétion tissulaire. Les différentes voies du métabolisme de l’arginine conduisent à des composés tels que l’ornithine, la proline, le glutamate, les polyamines et le NO, dont le potentiel d’action au niveau cellulaire est considérable. Ils sont susceptibles de produire de nombreux effets biologiques et d’expliquer en partie les multiples activités physiologiques autres que nutritionnelles de l’arginine.

Les données biologiques, en particulier les séquences d’ADN, s’accumulent extrêmement rapidement. Pour exploiter toutes ces données, une nouvelle science est née, la bioinformatique. Accéder de manière rapide et fiable aux données disponibles dans les banques internationales et analyser les données expérimentales produites à grande échelle nécessitent des outils informatiques puissants et en perpétuel développement. Assembler les séquences brutes, trouver les unités fonctionnelles des séquences génomiques, comparer les séquences entre elles, prédire les structures et les fonctions des macromolécules, comprendre les interactions entre les gènes et leurs produits en termes de réseaux métaboliques mais aussi d’évolution des espèces : toutes ces questions nécessitent l’utilisation de la bioinformatique et son développement.

Le muscle est d’importance économique majeure chez les animaux producteurs de viande. Ses principales fonctions physiologiques sont la thermogenèse, la posture et l’activité physique de l’animal. Ces fonctions et la croissance du muscle ont des besoins spécifiques en énergie, entraînant parfois des compétitions pour l’utilisation des différents nutriments. Ces régulations métaboliques modifient les efficacités de production et d’utilisation de l’ATP, et certaines caractéristiques musculaires déterminantes pour les qualités de la viande. Par exemple, un métabolisme musculaire plus glycolytique est associé à une meilleure utilisation du glucose, à une plus grande sensibilité du muscle à l’insuline, à un développement accru du muscle, à une réduction de ses dépenses énergétiques, et à une augmentation de sa teneur en glycogène. L’amélioration de la croissance musculaire par la sélection génétique induit un métabolisme musculaire moins oxydatif avec, comme conséquence, moins de lipides intramusculaires. Une augmentation des apports énergétiques favorise les dépôts de protéines, de glycogène et de lipides intramusculaires. Toutefois, des apports excessifs induisent une résistance du muscle à l’insuline favorisant le développement des tissus adipeux de la carcasse. Le turnover des nutriments et leur répartition entre les voies anaboliques (lipogenèse, glycogenèse) ou cataboliques (glycolyse, lipolyse, oxydation) intramusculaires restent à préciser. L’activité physique des animaux et la lutte contre le froid modifient les caractéristiques musculaires en favorisant le métabolisme oxydatif. La question qui se pose aujourd’hui est donc : l’optimisation des efficacités de production et d’utilisation de l’ATP est-elle compatible avec l’amélioration des qualités de la viande, déterminées notamment par les taux de glycogène et de lipides intramusculaire.

Depuis une dizaine d’années, l’alimentation du poussin nouveau-né suscite un intérêt croissant car elle influence, à terme, les performances des poulets de chair. La résorption rapide du résidu vitellin représente une réserve relativement modeste de nutriments (1 jour) par rapport au développement intense du tube digestif et de ses fonctions d’une part et du muscle pectoral d’autre part pendant les deux ou trois premiers jours de la vie. Le délai d’alimentation dû aux conditions d’éclosion et de transport peut varier d’un individu à l’autre de 10 à 60 heures. Plusieurs travaux concluent que ce jeûne, à un moment critique du développement, retarde de manière irréversible la croissance et réduit sans doute les capacités de défense immunologique du poussin. De plus, les rares travaux portant sur la composition des régimes alimentaires pour très jeunes poussins suggèrent que les rations couramment distribuées sont peut être trop pauvres en protéines et trop riches en lipides. Il est, par ailleurs, nécessaire de freiner la croissance entre une et trois semaines d’âge pour limiter les problèmes locomoteurs et métaboliques ultérieurs. Les recherches actuelles s’orientent vers un ’pilotage’ plus précis de la nutrition des jeunes poulets de chair en stimulant le développement initial au cours de la première semaine, puis en le freinant, avant d’optimiser économiquement l’alimentation après l’âge de trois semaines. Dans un tel schéma général, les effets de stimulations initiales du développement des poussins par une alimentation plus précoce ou/et mieux adaptée sur la qualité de la viande et les performances globales de l’élevage restent à quantifier avec précision.

Les composants des huiles essentielles peuvent présenter différentes activités biologiques, i.e.antimicrobienne, antioxydante et stimulatrice de récepteurs spécifiques. Chez l’animal, leur action dépend de leur devenir dans l’organisme lors de leur consommation, puis de leur action au niveau de leurs cibles biologiques. Le site de leur absorption le long du tractus digestif peut être modulé par différents facteurs, tels que la composition chimique de l’aliment, leur mode de présentation (sous forme libre ou protégée par encapsulation) et la dose d’utilisation. Selon leur site d’absorption, ils peuvent agir à différents niveaux : pour les composants absorbés dès la partie supérieure du tractus digestif, ils peuvent avoir un effet systémique, et pour ceux persistant jusqu’en fin d’intestin grêle, ils peuvent avoir une action dans les contenus digestifs jusqu’au niveau de ce segment intestinal, puis de façon systémique après leur absorption. Les produits absorbés après modifications métaboliques au niveau du foie peuvent ensuite exercer une action au niveau des différents organes de l’animal. Après élimination au niveau des reins, et compte tenu des mouvements de reflux de l’urine vers les caeca chez les oiseaux, les composants issus des huiles essentielles pourraient agir au niveau de ces deux diverticules. Ils peuvent avoir un effet sur le microbiote digestif (précaecal ou caecal), sur les tissus de l’animal lui-même, c’est-à dire sur leur état d’oxydation, sur l’immunité en particulier l’inflammation, sur l’appareil digestif et ses fonctions digestives, sur le métabolisme animal, sur son système nerveux et son comportement. Ces composants ont donc un grand potentiel d’action, qui reste à explorer, pour pouvoir optimiser leur utilisation.

L’exposition in utero à des pathologies métaboliques maternelles aboutit à une programmation foetale favorisant la survenue de pathologies métabolique, vasculaire et hépatique pour la descendance. Les travaux exposés dans ce manuscrits intéressent à la programmation foetale induite par deux types de pathologies métaboliques maternelles : l’obésité et le diabète. Nous avons ainsi pu mettre en évidence que l’obésité maternelle induisait une programmation foetale directe de la fonction vasculaire de la descendance et ce indépendamment des anomalies métaboliques. De plus, nous avons montré que la perturbation de l’alimentation périnatale, bien que ne modifiant pas la programmation foetale de la fonction vasculaire, conduit à la survenue précoce d’anomalies métaboliques dans la descendance de mère obèse. A court terme, la chirurgie bariatrique n’est pas suffisante pour contrer la programmation foetale des fonctions métabolique et vasculaire décrites pour la descendance de mère obèse. Nous avons également mis en évidence que la programmation foetale des anomalies vasculaires de la descendance de mère diabétique pouvait être transmise de la génération F1 à la génération F2. Finalement, nous avons mis en avant l’importance du dimorphisme sexuel dans la programmation foetale de la fonction vasculaire. Ces résultats démontrent que les maladies vasculaires (hypertension artérielle) et métabolique (obésité, diabète) ne sont pas des maladies exclusivement comportementales mais sont des maladies pouvant trouver leur origine durant la vie foetale et être transmises sur plusieurs générations, contribuant à expliquer la forte augmentation de la prévalence de ces pathologies regroupées au sein du syndrome métabolique au niveau mondial
In utero exposure to maternal metabolic pathologies leads to fetal programming, which increases the occurrence of metabolic, vascular and hepatic diseases in offspring. In this thesis, we focused on fetal programming induced by two types of maternal metabolic dysfunctions : obesity and diabetes. We highlighted that maternal obesity induced direct fetal programming of the vascular function in offspring regardless of metabolic disorders. In addition, we showed that disruption of perinatal nutrition leads to the early occurrence of metabolic disorders in offspring of obese mothers, without modifying the fetal programming of vascular function. Bariatric surgery doesn’t seem tobe able to reverse fetal programming of metabolic and vascular functions as described in obese mothers offspring. We also showed that fetal programming of vascular dysfunction of diabetic mother’s offspring can be transmitted from the F1 to the F2 generation. Finally, we highlighted the importance of sexual dimorphism in the fetal programming of vascular function. These results demonstrate that vascular (arterial hypertension) and metabolic (obesity, diabetes) diseases are not exclusively behavioral diseases but can also have a fetal life origin. They can be transmitted over several generations, thus contributing to explain the worldwide spread of obesity and associated metabolic disorders

Purification partielle de l'enzyme catalysant la transformation de l'acide malique en acide lactique par les bactéries lactiques. Dégradation de l'acide citrique par les bactéries hétérolactiques le plus souvent présentes (étude de la citrate lyase). Certaines souches (lactobacilles et coques homofermentaires) sont responsables d'altération; certaines dégradent le glycérol, d'autres synthétisent des polyosides. Etude de l'interaction entre les bactéries lactiques et autres microorganismes (champignons parasites du raisin et levures). Des procédés de maîtrise de la fermentation malolactique sont proposés (inoculation par levain réactivé, traitement par des adjuvants absorbant les acides gras toxiques secrétés par les levures). Etude du potentiel génétique des bactéries lactiques. Mise en évidence de plasmides chez une souche industrielle et chez des bactéries provenant de vin en cours de fermentation.

Le récepteur nucléaire Fetoprotein Transcription Factor (FTF) identifié par notre laboratoire et exprimé principalement dans le système digestif est un régulateur important du métabolisme des lipides et des stéroïdes, de la prolifération cellulaire et du développement embryonnaire. Plusieurs groupes ont constaté que l’influence du récepteur FTF sur la synthèse de stéroïdes et la régulation du cycle cellulaire stimule la prolifération tumorale de cellules d’origine tissulaire diverse. Mes études de doctorat ont porté sur l’expression tissulaire de FTF, sur la caractérisation d’un nouvel élément régulateur de son promoteur et sur l’identification par immunoprécipitation de chromatine (ChIP-chip) des cibles transcriptionnelles de FTF dans le foie de souris fœtale et adulte et dans les cellules d’hépatome humain. Ces études ont permis de mieux définir le rôle métabolique de FTF ainsi que son rôle développemental et son implication potentielle dans la carcinogenèse hépatique. L’expression de FTF par les organes du système digestif et par certaines structures nerveuses, sa régulation par des récepteurs nucléaires métaboliques et sa liaison aux promoteurs de multiples enzymes et transporteurs impliqués dans le métabolisme énergétique placent FTF dans une position clé dans l’homéostasie métabolique et énergétique de l’organisme. Le facteur de transcription C/EBPpartenaire de FTF au promoteur de l’AFP et impliqué lui aussi dans le développement hépatique et le métabolisme énergétique, est lié au promoteur de 20% des cibles transcriptionnelles de FTF. De plus, C/EBP lie le promoteur de FTF formant ainsi une autre boucle activatrice s’ajoutant au réseau transcriptionnel hépatique. Dans les cellules d’hépatome, FTF lie les promoteurs de plusieurs gènes impliqués dans la prolifération et le maintien des cellules tumorales, soit des régulateurs de la réplication, de la croissance et de l’apoptose cellulaire. FTF fait donc partie intégrante du réseau transcriptionnel hépatique régissant le développement et la différenciation hépatique et le maintien du métabolisme énergétique chez l’adulte et est vraisemblablement impliqué dans la promotion de la cancérogenèse hépatique.
FTF is a nuclear receptor principally expressed in adult digestive organs that has been shown to act as a major regulator of lipids and steroids metabolism, cellular proliferation and embryonic development. FTF involvement in steroid synthesis and cell cycle regulation tends toward the stimulation of tumor proliferation in neoplasic tissues in which FTF is expressed. However, more studies of FTF function in normal and disease states and on its regulation are needed to draw a complete picture of FTF activity in cell physiology. Within the context of my studies, I delineated the FTF adult and fetal tissular expression, characterized a novel Ftf promoter element and identified FTF direct hepatic transcriptional targets in fetal, adult and tumor cell lines by using chromatin immunoprecipitation (ChIP-on-chip). These studies defined new FTF functions in metabolism, fetal development and hepatic carcinogenesis. FTF expression in digestive system and in neural structures controlling eating behavior, its transcriptional regulation by metabolic nuclear receptors and its binding to enzyme and transporter gene promoters driving energy metabolism, puts FTF in a key location for governing cellular and organismal energy metabolism. C/EBP, a transcriptional FTF partner on the Afp gene promoter and also involved in energy metabolism, is bound to 20% of the FTF targets including FTF itself thus adding branches to the complex hepatic transcriptional network. In hepatoma cells, FTF binds to proliferation and tumor cell maintenance genes like replication, growth and apoptosis regulators. Therefore, FTF belongs to the hepatic transcription network that governs hepatic development, differentiation and adult energy metabolism and is likely to be involved in promoting hepatic tumorogenesis.

I) Etude de la différenciation des monocytes dans l’obésité et le syndrome métabolique. L'obésité viscérale prédispose au syndrome métabolique, au diabète de type 2 et à ses complications cardio-vasculaires. Des études récentes ont prouvé au niveau cellulaire et moléculaire que l’obésité est une pathologie inflammatoire chronique. Le tissu adipeux sécrète de nombreux peptides bio-actifs, appelés adipocytokines ou adipokines, dotées de multiples effets de type auto-, para- et endocrine. C’est pourquoi cet issu est aujourd’hui considéré comme un véritable organe endocrine dont les anomalies de fonctionnements ont impliquées dans la physiopathologie de l’obésité et de ses complications métaboliques et cardiovasculaires.En effet, les anomalies inflammatoires, souvent associées à l’obésité et au diabète, pourraient être induites par les cytokines sécrétées par le tissu adipeux. On peut suspecter que ces adipokines modulent les fonctions des cellules sanguines mononuclées circulantes (PBMC) et plus particulièrement des monocytes. Ces monocytes sanguins circulants infiltrent le tissu adipeux et peuvent se différencier en deux sous-populationsdifférentes de macrophages : les macrophages M1 "classiques" pro-inflammatoires et les macrophages M2"alternatifs" anti-inflammatoires. La proportion relative M1/M2 jouerait un rôle important dans les complications métaboliques de l’obésité. Nous avons émis l’hypothèse que l’obésité et les problèmes métaboliques associés peuvent moduler la fonction des PBMC. Le profil d’expression génique des PBMC, ainsi que la capacité des monocytes obtenus de sujets minces et obèses ayant ou non des problèmes métaboliques, à se différencier vers des macrophages alternatifs in vitro a été analysée. Nos résultats montrent que les PBMC des sujets obèses ont une altération de l’expression des marqueurs anti-inflammatoires. Nous montrons de plus que les monocytes des sujets obèses sont moins susceptibles de se différencier en macrophages alternatifs. En conclusion nos données montrent que les PBMC sont programmés chez les sujets obèses. Cette programmation des PBMC influe sur la capacité des monocytes à se différencier en macrophages alternatifs anti-inflammatoires ce qui augmenterait la susceptibilité des sujets obèses à développer une inflammation chronique.II) Etude du métabolisme du fer dans les macrophages alternatifs humains et sa modulation par le récepteur nucléaire Liver X Receptor (LXR)L’athérosclérose est une maladie d’évolution lente qui fait intervenir plusieurs processus nécessitant l’interaction complexe entre des éléments circulants, tels que les leucocytes et les lipoprotéines, et les cellules présentes dans la paroi vasculaire. L’un des acteurs majeurs de la progression de l’athérosclérose es tl’oxydation des éléments composant la plaque, qui sont notamment à l’origine des réactions inflammatoires. En effet l’oxydation des LDL que l’on trouve en abondance dans la plaque d’athérosclérose initie et amplifie les réactions inflammatoires à l’origine de la progression et de l’aggravation de l’athérosclérose. Le rôle du fer dans l’oxydation des éléments contenus dans la plaque d’athérosclérose a été suggéré depuis qu’il à été mis en évidence une forte augmentation de sa concentration dans les lésions athéromateuses. De plus il a été montré que les macrophages présents au sein de la plaque d’athérosclérose accumulent le fer. Le fer intracellulaire génère des réactions d’oxydation conduisant à l’apoptose des macrophages se qui peut conduire à la progression de la lésion athéromateuse. Afin de mieux caractériser le métabolisme du fer dans les macrophages alternatifs humains nous avons analysé l’expression de gènes clefs impliqués dans le métabolisme du fer [...]
I) Impaired alternative macrophage differentiation of peripheral blood mononuclear cells from obese subjectsVisceral obesity, a chronic, low-grade inflammatory disease, predisposes to the metabolic syndrome, type 2 diabetes and its cardiovascular complications. Adipose tissue is not a passive storehouse for fat, but an endocrine organ synthesizing and releasing a variety of bioactive molecules, some of which are produced byinfiltrated immune-inflammatory cells including macrophages. Two different sub-populations of macrophageshave been identified in adipose tissue: pro-inflammatory “classical” M1 and anti-inflammatory “alternative” M2macrophages and their ratio is suggested to influence the metabolic complications of obesity. These macrophages derive primarily from peripheral blood mononuclear cells (PBMC). We hypothesized that obesityand the metabolic syndrome modulate PBMC functions. Therefore, alteration of the monocyte response, andmore specifically their ability to differentiate toward alternative anti-inflammatory macrophages was assessedin PBMC isolated from lean and obese subjects with or without alterations in glucose homeostasis. Our resultsindicate that PBMC from obese subjects have an altered expression of M2 markers and that their monocytes areless susceptible to differentiate toward an alternative phenotype. Thus PBMC in obesity are programmed, whichmay contribute to the inflammatory dysregulation and increased susceptibility to inflammatory diseases inthese patients.II) Human alternative macrophages display high iron handling capacities: regulation by the Liver XReceptor (LXR) activationMacrophages play a key role in iron metabolism. Macrophages can be polarized to a M1 proinflammatoryor to M2 alternative anti-inflammatory state. Within human atherosclerotic plaques, M2macrophages co-expressing both CD68 and the mannose receptor (CD68+MR+) have been identified. Amonggenes differentially expressed between non-polarized resting macrophages (RM) and IL-4 differentiated M2macrophages, those involved in iron metabolism were identified. Genes of iron uptake and storage (transferrinreceptor, hepcidin, ferritin) were upregulated, whereas those of export (ferroportin and ceruloplasmin) weredecreased in M2 macrophages. Intracellular iron accumulation was higher in M2 macrophages after ironoverload. In addition, the expression of iron-responsive genes (ferroportin, ferritin, HMOX-1, NRF2) wasinduced in iron-loaded M2, suggesting a better ability of M2 macrophages to export iron, compared to ironloadedRM macrophages. As a functional consequence, iron-loaded M2 macrophages have a higher ability tooxidize extra-cellular LDL. In line, CD68+MR+ macrophages co-localize with iron deposits and oxidized lipids inhuman atherosclerotic plaques. Iron-oxidized lipids can generate ligands for the nuclear receptor Liver XReceptor (LXRα and β). We thus determined whether LXR activation could modulate iron metabolism.Treatment of M2 macrophages with LXR ligands induced the ferroportin and down-regulated hepcidin geneexpression in an LXRα-dependent manner promoting iron export. Interestingly, iron-induced gene expression ismodulated by the LXRα pathways. Our data show that human M2 macrophages are highly active in ironhandling, a process that can be modulated by LXR activation

Les liposarcomes bien différenciés et dédifférenciés (LPS) se caractérisent par une amplification systématique de l'oncogène MDM2 qui code pour un régulateur négatif clé de la voie p53. Les mécanismes moléculaires aboutissants à la surexpression de MDM2, tout en concevant p53 de type sauvage dans les LPS, restent mal compris. Ici nous montrons que les fonctions métaboliques de MDM2 associées à la chromatine et indépendantes de p53, sont exacerbées dans les LPS et entraînent une dépendance vis à vis du métabolisme de la sérine, favorisant la synthèse des nucléotides et la croissance tumorale. Le traitement des cellules de LPS avec la Nutlin-3A, un inhibiteur pharmacologique de l'interaction MDM2-p53, stabilise p53 mais améliore de manière inattendue le contrôle du métabolisme de la sérine par le biais de MDM2 en augmentant son recrutement à la chromatine, ce qui explique probablement la faible efficacité clinique de cette classe d'inhibiteurs de MDM2. En revanche, l'inhibition génétique ou pharmacologique de MDM2 par le SP141, un inhibiteur de MDM2 induisant sa dégradation ou interférant avec la synthèse de sérine de novo, nui à la croissance des LPS tant in vitro que dans des modèles de xénogreffe dérivés de patient, plus pertinents sur le plan clinique. Nos données indiquent que le ciblage des fonctions de MDM2 dans le métabolisme de la sérine, représente une stratégie thérapeutique efficace pour les LPS
Well-differentiated and de-differentiated liposarcomas (LPS) are characterized by a systematic amplification of the MDM2 oncogene that encodes a key negative regulator of the p53 pathway. The molecular mechanisms underlying MDM2 overexpression, but sparing wild-type p53, in LPS remain poorly understood. Here, we show that the p53-independent metabolic functions of chromatin-bound MDM2 are exacerbated in LPS and mediate an addiction to serine metabolism that sustains nucleotide synthesis and tumor growth. Treatment of LPS cells with Nutlin-3A, a pharmacological inhibitor of the MDM2-p53 interaction, stabilized p53 but unexpectedly enhanced MDM2-mediated control of serine metabolism by increasing its recruitment to chromatin, likely explaining the poor clinical efficacy of this class of MDM2 inhibitors. In contrast, genetic or pharmacological inhibition of chromatin-bound MDM2 by SP141, a distinct MDM2 inhibitor triggering its degradation, or interfering with de novo serine synthesis, impaired LPS growth both in vitro and in clinically-relevant Patient-Derived Xenograft models. Our data indicate that targeting MDM2 functions in serine metabolism represents an efficient therapeutic strategy for LPS

Les champignons sont des microorganismes essentiellement connus en écosystèmes aériens, s'étant diversifiés en milieu continental. A partir d'analyses d'horloges moléculaires, nous avons émis l'hypothèse d'une diversification des champignons dans les océans. Par ailleurs, de nombreux auteurs considèrent les écosystèmes hydrothermaux marins profonds comme le Berceau de la Vie : nous avons donc choisi d'étudier ces milieux, très peu exploités en terme de diversité fongique, dans l'espoir de retrouver des champignons ayant conservé des caractères ancestraux de ce Règne. Des analyses de diversité (établies après la création d'une base de données moléculaires dédiée), par PCR indépendantes de la culture (amplification du gène codant l'ARNr18S), ont révélé des organismes se branchant à la base de la phylogénie des champignons (phylum Chytridiomycota), en accord avec notre hypothèse de travail, couplée à une forte diversité spécifique fongique (phyla Chytridiomycota, Basidiomycota, et Ascomycota). Des souches isolées de ces écosystèmes en laboratoire ont également permis de détecter de nombreuses nouvelles espèces de champignons (phylum Ascomycota). Ces 2 approches combinées nous ont ainsi permis de révéler une diversité insoupçonnée dans ces milieux. Des hypothèses évolutives sur la diversification des champignons en milieu marin ont ainsi pu être proposées. Le second objectif de notre travail était de connaître les rôles de ces organismes au sein de ces écosystèmes. Pour cela, nous avons choisi une approche métagénomique originale : l'échantillon choisi sur la base de la fréquence du gène codant l'ARNr18S et des études de diversité, a été pyroséquencé (GS FLX ; 454 Life Sciences, ROCHE). L'échantillon testé contenait un seul phylotype fongique, constituant une branche profonde des champignons (phylum Chytridiomycota). Six ng d'ADN extraits ont été pyroséquencés en 3 runs indépendants : 168.909 contigs (longueur moyenne : 352 pb) ont été assemblés à partir de 1.441.839 séquences individuelles. Deux approches ont alors été choisies. La première consistait à analyser les contigs générés, afin d'extraire les fragments de gènes fongiques et de reconstruire leur métabolisme hypothétique. Des hypothèses de fonctionnement métabolique des champignons dans ces milieux, établies sur la base de recherche d'homologies dans les bases de données (BLASTX, ORF finder, KOG,...) ont pu être établies. La seconde approche, basée cette fois sur l'étude des séquences non assemblées, consistait à reconstruire les voies métaboliques du métagénome (BLASTX, mgRAST, ASGARD), et reconstituer la composition taxonomique de notre échantillon (MEGAN). Les résultats de l'analyse métagénomique présentés dans cette thèse, nous ont permis d'émettre des hypothèses sur les modes de vie des champignons en écosystème hydrothermal et nous ont également permis de reconstruire avec succès les métabolismes bactériens dominants dans l'écosystème. Les limites de cette analyse, ainsi que les nombreuses perspectives qu'offrent ce travail sont également développées.

L’algue rouge Solieria chordalis (J. Agardh) C. Agardh (Solieriaceae, Gigartinales) a été choisie comme modèle dans cette étude. Les objectifs étant i) de déterminer les structures chimiques des carbohydrates constituant le métabolisme primaire carboné de cette algue, ii de définir leurs fonctions métaboliques! et enfin iii) de proposer ces composés pour des applications dans le domaine de la cancérologie immunologie. Ainsi, une étude pluridisciplinaire a été menée incluant tout d’abord un travail de chimie visant à isoler et élucider les structures chimiques des hétérosides (floridoside et digénéaside (et isofloridoside)), de l’amidon floridéen (granules), des glucanes solubles et du carraghénane. Un travail de biochimie a ensuite été réalisé dans le but de comprendre le rôle de chaque composé au sein du métabolisme algal. Pour cette étude, des cultures sous conditions contrôlées (variations de la salinité du milieu de culture) ont été réalisées sur les thalles des. Chordalis et nous ont permis d’étudier la mobilisation et les interactions entre les réserves carbonées en réponse à la contrainte saline. Enfin, les systèmes de purification des carbohydrates mis au point nous ont permis de disposer de produits avec de hauts degrés de pureté qui ont ensuite été testés dans des études immunologiques, in vitro. Les résultats ont démontré que les fractions de bas poids moléculaire de carraghénane (ainsi qu’un des composés, codé SC2310 (dépôt de brevet)) présentent une forte activité à stimuler les effecteurs de la réponse immunitaire naturelle
The red alga Solieria chordalis (J. Agardh) C. Agardh (Solieriaceae, Gigartinales) was chosen as model of this study. The aims ofthis investigation were i) to characterize the carbohydrates derived from the primary carbon metabolism of the alga, ii) to define their metaboli functions andiii) to propose these compounds for applications in the medical area especially in cancerology-immunology. A pluridisciplinar study was conducted including a chemical work in order to elucidate the chemical structures of the low molecular weight carbohydrates (floridoside, digeneaside (and isofloridoside)), the floridean starch (as granules), the glucans and the carrageenan. A biochemical work was then carried out in order to understand the functions of each compound inside the algal metabolism. For this study, cultures under controlled conditions (changes in salinities of incubation media) were carried out thalli of S. Chordalis and led us to investigate the mobilizations and carbon exchanges between these carbons pools to face up the saline stress. Then, the chemical work allowed us to the isolation of high purity carbohydrate products, which have been used for in vitro immunological studies. The results have demonstrated that the low molecular weight fractions of carrageenans (and a compound, denoted by SC2310, patent application) exhibited strong activities in the stimulation of the effectors constituting the natural immunity

La période de transition, c'est-à-dire de 3 semaines avant à 3 semaines après la parturition, est une période critique pour les vaches laitières puisqu'elles font face à divers changements métaboliques et immunologiques. Pendant cette période, les vaches sont en état de balance énergétique négative causée par l'augmentation de la demande en nutriments pour la production laitière. Pour répondre à cette demande, les vaches doivent mobiliser leurs réserves corporelles ce qui peut entraîner d'importants problèmes de santé. Ce projet avait pour but d'évaluer si la traite incomplète ou la tétée pendant les 5 premiers jours de lactation peut diminuer les problèmes de santé suite à la parturition sans affecter la production laitière subséquente. Quarante-sept vaches Holstein multipares ont été assignées à l'un des 3 traitements suivants. Les vaches du traitement Témoin ont été complètement traites [i.e. traitées] 2x par jour; celles du traitement Incomplet ont été partiellement traites [i.e. traitées] (environ 1/3 du lait a été récolté) 2x par jour jusqu'au jour 5 et celles du traitement Tétée ont été laissées avec le veau qui pouvait téter ad libitum jusqu'au jour 5 en plus d'être traites complètement 1x par jour du jour 3 au jour 5.La production laitière, la consommation alimentaire, certains métabolites sanguins et quelques fonctions immunitaires ont été mesurés sur chacune des vaches. Les traitements n'ont pas affecté la production laitière subséquente des vaches et aucune différence n'a été observée entre les traitements pour la consommation alimentaire. Les vaches des traitements Partiels (Incomplet + Tétée) ont montré des concentrations sanguines 16% plus élevées en glucose, 21% plus faibles en acides gras non estérifiés et 44% plus faibles en bêtahydroxybutyrate. Ces différences de concentrations ont persisté jusqu'au jour 5 pour les acides gras non estérifiés et jusqu'au jour 21 pour le glucose et les bêta-hydroxybutyrate. Bref, les traitements Partiels ont permis d'améliorer la glycémie et de diminuer les concentrations en métabolites sanguins néfastes. Par contre, les fonctions immunitaires évaluées n'ont pas permis de mettre en évidence que la diminution de la récolte en lait en début lactation améliore le statut immunitaire des vaches laitières. Néanmoins, ils ont montré une différence significative entre le jour 2 et le jour 61 pour la prolifération des lymphocytes et la production d'interleukine-4. De plus, une corrélation négative a été observée entre la teneur en acides gras non estérifiés du sérum et la prolifération des lymphocytes. En conclusion, la diminution de la récolte en lait pendant les 5 premiers jours de lactation permet de réduire les désordres métaboliques sans avoir de répercussion négative sur la production laitière subséquente des vaches.

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