Teses / dissertações sobre o tema "Prise alimentaire – Régulation"

Nos recherches ayant pour objectif un autogavage chez l'oie, nous avons été conduite à définir les structures nerveuses centrales et les voies impliquées dans la prise alimentaire. Des expériences de lésions pratiquées aux niveaux de l'hypothalamus médian et latéral nous ont permis d'identifier les structures qui régulent ce comportement. Si les corps cellulaires sont impliqués dans l'hyperphagie, il apparait que dans le cas de l'aphagie, ce sont surtout les lésions des faisceaux quintofrontal, occipitomesencephalique et de l'anse lenticulaire passant à ce niveau qui sont efficaces. La stéréotaxie utilisée pour réaliser ces lésions reposait sur l'utilisation de la radiographie grâce à la proximité des structures à léser de la base du crâne. Nous avons adapté la méthode stéréotaxique afin de l'appliquer à l'ensemble de l'encéphale et permettre la poursuite de nos recherches. Une modification de la fixation de la tête nous a permis d'adopter la ligne qui joint les commissures antérieure et postérieure comme ligne horizontale de l'atlas du cerveau de l'oie. L'organisation centrale des afférences provenant de l'ensemble du corps a été étudiée. La représentation de la tête et du bec, composantes qui occupent une place importante dans la prise alimentaire, est particulière puisque le relais thalamique primaire des mammifères est remplacé chez les oiseaux par le noyau basalis situe à la base du télencéphale. Les commandes sensorielle et motrice de la tête chez l'oiseau sont comparées à celle des mammifères. Les connexions entre les structures de l'hypothalamus médian et latéral impliquées dans le comportement alimentaire ont été recherchées essentiellement chez l'oie éveillée. Les interconnexions sont plus denses chez l'oie que chez les mammifères. Les fibres directes, peu nombreuses, atteignent des interneurones abondants, lesquels produisent en retour une inhibition des neurones du noyau.

Les conséquences métaboliques de la prise de poids lors d’un traitement antipsychotique (AP) chez les patients schizophrènes semblent s’intensifier avec les antipsychotiques atypiques (APA). Dans ce travail de thèse, nous faisons l’hypothèse que les attitudes alimentaires et la régulation neurobiologique de la prise alimentaire par la leptine, hormone anorexigène, et la ghreline, hormone orexigène, pourraient être modifiées par les AP chez les patients schizophrènes. Dans ce but, nous avons mesuré les paramètres anthropométriques, neuroendocriniens et les attitudes alimentaires cognitives (TFEQ et DEBQ) chez 153 puis 173 patients schizophrènes, traités en monothérapie par neuroleptiques classiques ou APA, comparés à un groupe de patients non traités. Parmi ceux-ci, 33 sujets ont été suivis pendant 6 semaines sous traitement APA. Nous observons :- Une sensibilité aux stimuli alimentaires extérieurs et une émotionalité plus basses chez les patients traités par les neuroleptiques classiques comparés à ceux traités par APA ou à ceux non traités. - Les taux plasmatiques de ghreline totale et de leptine diffèrent entre les 3 groupes de patients, avec augmentation des taux de leptine chez les sujets traités, particulièrement chez les femmes. Les taux de ghreline totale diminuent sous neuroleptiques conventionnels. Cette modification des taux de peptides ne suffit pas à s’opposer à l’apparition des anomalies métaboliques. Chez les patients non traités : sous olanzapine, une prise de poids cliniquement significative (> à 7%) survient à 6 semaines, avec augmentation de l’IMC ; la restriction cognitive diminue et les taux de leptine augmentent sans modification de la ghreline circulante. La risperidone et l’aripiprazole n’entraînent pas de prise de poids significative ni de modification de ces paramètres. Ces résultats, qui demandent à être vérifiés, indiquent que les traitements AP semblent influencer d’une manière inégale la régulation de la prise alimentaire chez les patients schizophrènes.

La signalisation BDNF/TrkB et le système endocannabinoïde exercent respectivement un rôle anorexigène et orexigène dans le contrôle central de la prise alimentaire. Récemment, l'hypothalamus ventromédian a été identifié comme un site où le BDNF agit en tant qu'effecteur aval de la voie mélancortinergique. Une inhibition mutuelle entre le système endocannabinoïde et voie mélancortinergique a également été mise en évidence au niveau du cerveau antérieur. Au niveau du CVD, il a été démontré que le BDNF exerce un effet anorexigène. Dans le présent travail, nous démontrons que la signalisation BDNF/TrkB exerce son action anorexigène en aval de la voie mélanocortinergique du CVD, chez le rongeur. En effet, nos résultats montrent qu'au niveau du tronc cérébral : i) le contenu en protéine BDNF du CVD est sous le contrôle du système mélancortinergique, ii) l'effet orexigène résultant d'un blocage de la voie mélancortinergique est aboli par un traitement i. C. V. Au BDNF, iii) le blocage pharmacologique de srécepteyrs TrkB abolit l'effet anorexigène d'une activation des récepteurs MC4R. L'expression de récepteurs CB1 a été demontrée au niveau du CVD, mais leur rôle dans le contrôle de la prise alimentaire demeurait inexploré. Nous montrons que le CVD est un site clef où le système endocannabinoïde exerce une action orexigène et interagit avec la voie de signalisation mélanocortinergique, chez le rongeur. En effet, nos résultats montrent qu'au niveau du tronc cérébral : i) l'activation des récepteurs CB1 induit uen hyperphagie, et leur blocage induit une anorexie, ii) l'application d'un agoniste CB1 abolit l'effeet anorexigène d'un agoniste MC3/4R iii) la co-administration d'un antagoniste CB1 et d'un agoniste MC3/4R induit un effet anorexigène synergique, iv) le contenu en protéine BDNF du CVD est modulé par le système endocannabinoïde. Des études électrophysiologiques indiquaient que l'application d'agonistes CB1 inhibait les netrées synaptiques des neurones préganglionnaires vagaux du CVD. Nous montrons ici que les neurones préganglionnaires vagaux produisent de manière activité-dépendante des endocannabinoïdes agissant de manière rétrograde sur des récepteurs CB1 afin d'inhiber sélectivement la transmission synaptique GABAergique
BDNF/TrkB signaling and the endocannabinoid system play respectively an anorexigenic and orexigenic role in the central control of food intake. The ventromedical hypothalamus has been identified as a site wher BDNF plays its anorexigenic role, as a downstream effector of melanocortinergic signaling. .

Le noyau tegmental rostromédian (RMTg) est une structure cérébrale projetant l’aire tegmentale ventrale (VTA) et l’hypothalamus latéral (LH), centres régulateurs de la prise alimentaire. Le RMTg est encore peu étudié et il est envisageable qu’il participe à la dérégulation de la prise alimentaire observée dans l’obésité et l’hyperphagie boulimique. Nous avons d’abord étudié le rôle des voies RMTg-VTA et RMTg-LH dans la régulation de la prise alimentaire chez le rat grâce à une approche innovante de lésion projections-spécifiques, suivie d’une exposition à un régime obésogène (modèle d’obésité). Nous avons ensuite étudié les adaptations du système endocannabinoïde (ECS) dans les régions du circuit de la récompense dans des modèles d'obésité et d'hyperphagie boulimique. La voie RMTg-VTA et RMTg-LH module respectivement la consommation d’aliments gras et standard. L'analyse moléculaire a révélé une dérégulation distincte de l’expression de l’ECS dans les modèles d’obésité et d’hyperphagie boulimique, notamment au sein du RMTg. Ces résultats soulignent le rôle du RMTg et de l’ECS dans les pathologies associées à une dérégulation de la prise alimentaire
The rostromedial tegmental nucleus (RMTg) is a brain structure projecting to the ventral tegmental area (VTA) and the lateral hypothalamus (LH), two key regulatory centers for feeding behavior. The function of the RMTg remains mostly unknown, and it is plausible that this region plays a role in food intake dysregulation as observed in obesity and binge-eating disorders. We firstly studied the role of the RMTg-VTA and RMTg-LH pathways in food intake regulation through a projection-specific lesional approach followed by a 6-week exposure to an obesogenic diet. Then, we analyzed and compared the adaptations of the endocannabinoid system (ECS), an endogenous system regulating food intake, within reward-related brain regions in obesity and binge-eating disorder models. Our results indicate that the RMTg-VTA and RMTg-LH pathways respectively modulate high-fat and standard food consumption. The molecular analysis revealed distinct dysregulation of ECS expression in obesity and binge-eating disorder, particularly within the RMTg. These findings underscore the involvement of the RMTg and the ECS in pathologies characterized by dysregulated food intake

En néonatalogie, les enfants nés avec un petit poids à la naissance (petit pour l’âge gestationnel) qui ont subi un retard de croissance intra-utérin (RCIU), sont alimentés avec des laits enrichis en protéines afin d’assurer un bon développement staturo-pondéral et cognitif. Cependant, un rattrapage de croissance après un RCIU est corrélé avec l’apparition de pathologies associées au syndrome métabolique et à un déséquilibre de la balance énergétique à l’âge adulte. Cette observation est connue sous le terme de “programmation fœtale”. Les mécanismes à l’origine de cette programmation sont encore inconnus. Nous avons émis l’hypothèse qu’une dérégulation de la prise alimentaire accompagnerait l’apparition des désordres métaboliques et trouverait son origine en période périnatale lors de l’ontogenèse de l’hypothalamus. Notre objectif a été de déterminer, chez le rat ayant subi un RCIU induit par restriction des apports en protéines in utero, l’effet d’un rattrapage de croissance précoce (les rats RCIU sont nourris par des rattes ad-libitum ou avec un lait enrichi en protéines) sur la mise en place et la régulation des réseaux hypothalamiques contrôlant la prise alimentaire. Nous avons démontré un effet bénéfique d’un rattrapage de croissance précoce après un RCIU sur l’établissement des circuits hypothalamiques et sur la régulation de la prise alimentaire à court terme. Le comportement alimentaire et la réponse métabolique après un repas sont altérés chez des rats adultes RCIU. Ces paramètres semblent être programmés in utero. Nos résultats indiquent une altération du comportement alimentaire qui peut être une cause majeure de l’apparition des désordres métaboliques
In neonatology, low birth weight babies (small for gestational age) who suffered of intrauterine growth restriction (IUGR) are fed with protein enriched milk to ensure a catch-up growth and a better verbal intelligence quotient development. However, a catch-up growth after IUGR is correlated with metabolic syndrome associated diseases and with an energy balance regulation impair at adulthood. This observation is known as “foetal and/or postnatal programming”. The mechanisms at the origin of programming are still unknown. We hypothesized that food behaviour alterations could be associate to metabolic disease at adulthood and take place during early postnatal period when hypothalamus ontogeny occurs. The aim of this study was to determine, using IUGR experimental model in rodents induce by protein restriction during foetal life, the impact of a rapid catch-up growth (IUGR pups were nursed by ad-libitum-fed dams or artificial reared with protein enriched milk) on the ontogeny and the regulation of appetite hypothalamic networks. We demonstrated a positive effect of rapid catch-up growth after IUGR on establishment of hypothalamic pathways and on appetite regulation at weaning. However, food behaviour and metabolic parameters during a refeeding period were impaired in adult IUGR rats. These alterations seem to be programmed in utero. Our results indicate an alteration of food behavior which could be an important factor in the way to develop metabolic disorders

L'objectif de ce travail etait d'etablir un lien entre la modulation de la prise alimentaire chez un rongeur hibernant, le lerot (eliomys quercinus l. ) et l'activite sympathique peripherique. Les cycles de la prise alimentaire, du poids corporel et de la depense energetique basale ont ete precises sur une periode de 18 mois. 1) dans la semaine qui precede l'induction de la periode hnibernale, le poids corporel est maximum et la prise alimentaire est minimale ainsi que la depense energetique comparativement aux valeurs enregistrees aux autres periodes du cycle. 2) la reprise de l'alimentation se deroule pendant le dernier tiers de l'hibernation et passe par un maximum au moment du reveil vernal. 3) au cours d'un cycle homeothermie-hypothermie-rechauffement spontane, nous avons mis en evidence une chute de l'ingere energetique 24 h avant cette sequence, par contre, la prise alimentaire est augmentee durant les 24 h post-reveil. Dans ces trois situations, nous observons une faible activite du systeme sympathique peripherique chez l'animal hypophagique alors qu'elle est plus elevee chez l'animal hyperphagique. D'autres resultats rapportes ici, sont en faveur de l'hypothese selon laquelle, la chute de la prise alimentaire, pre-hibernale favorise l'induction d'une hypoglycemie a l'origine d'une baisse du tonus sympathique avec pour consequence une diminution de la depense energetique elle-meme responsable de la perte de l'homeothermie

Le contrôle de la prise alimentaire est un processus complexe et multifactoriel contrôlé par le système nerveux central. Elle est impliquée dans la régulation du poids corporel, la fourniture de substrats énergétiques ainsi que dans l'apport d'un grand nombre de nutriments nécessaires pour couvrir les besoins spécifiques de l'organisme. Parmi tous les facteurs impliqués dans la prise alimentaire, les sensations hédoniques jouent un rôle important dans les choix alimentaires et la limitation de l'ingestion. La partie théorique de cette thèse prend en considération les aspects physio-anatomiques du contrôle de la prise alimentaire, notamment le plaisir sensoriel et son évaluation, dans le cadre des trois phénomènes hédoniques principaux : le rassasiement conditionné (RC), l'alliesthésie alimentaire (AA) et le rassasiement sensoriel spécifique (RSS). La partie expérimentale tente d'évaluer l'impact des diverses manipulations des aliments (ajout de condiments non-caloriques ou caloriques aux aliments simples et aux mets préparés, offrir des condiments de manière successive ou simultanée, alternance des aliments dans un repas) sur les sensations hédoniques et sur la prise alimentaire à court terme. Quatre études ont été réalisées chez des sujets humains des deux genres, de poids normal et en surpoids. La première étude comprenait trois expériences avec des aliments simples suggérant que le rassasiement spécifique et la prise énergétique dépendent des propriétés sensorielles des aliments et donc de la stimulation sensorielle exercée sur les récepteurs oro-pharyngiens. Dans les conditions expérimentales présentes, l'influence du RSS s'est avérée plus importante que celle de l'AA dans la limitation de l'ingestion spécifique. Toutefois, cette limitation par le RSS a pu être repoussée par la modification des propriétés sensorielles de l'aliment consommé jusqu'au rassasiement spécifique : en parallèle avec la re-augmentation du plaisir pour la saveur, l'ingestion était repris lorsqu'un deuxième aliment de saveur distincte était offert, ou lorsque des condiments non-caloriques étaient ajoutés à l'aliment consommé. La deuxième étude reprenait les données de la première en fonction des caractéristiques anthropométriques et démographiques des sujets et mettait en évidence un contrôle hédonique de la prise alimentaire similaire chez les personnes obèses et de poids normal avec des aliments simples non assaisonnés et non transformés. Ces résultats suggèrent que l'impact de la nature et de la présentation des stimuli alimentaires sur la prise alimentaire peut être plus important que celui des traits liés aux personnes, comme le sexe, l'âge ou l'IMC. La troisième étude introduisait une diversité alimentaire soit successive soit simultanée par ajout de condiments à un repas de type " fast food ", avec pour effet une augmentation du plaisir alimentaire et des quantités ingérées. La diversité successive a été plus efficace sur l'augmentation de l'ingestion que l'accès simultané aux condiments. Ces résultats laissent penser que le renouvellement de la stimulation sensorielle produirait une perturbation du rassasiement sensoriel spécifique, expliquant l'augmentation de la consommation et pouvant jouer un rôle dans l'actuelle épidémie d'obésité. La quatrième étude évaluait l'impact de différents niveaux d'alternance des aliments. Une alternance modérée dans un repas comprenant deux plats différents augmentait la prise alimentaire à court terme, probablement par suite d'une perturbation de l'habituation sensorielle à une saveur donnée, apportant une explication à l'augmentation de l'ingestion avec des repas sensoriellement variés. Des alternances multiples des aliments diminuaient en revanche la consommation, probablement par l'effet d'une surstimulation sensorielle...

Le BDNF a été impliqué en tant que facteur anorexigène dans la régulation centrale de la prise alimentaire. Dans le présent travail, nous identifions le CVD comme un site clef où le BDNF exerce son action anorexigène, en aval de la voie de signalisation mélanocortinergique. Chez le rat adulte, nous montrons que l’application de BDNF exogène au niveau du CVD entraîne une anorexie et une perte de poids corporel, tandis que le taux tissulaire du BDNF endogène dans le CVD est modulé de façon cohérente avec un rôle anorexigène, au cours du nycthémère, en fonction du statut nutritionnel, ou après traitements par les hormones leptine, CCK et ghréline. De plus, l’application d’agonistes ou d’antagonistes des récepteurs mélanocortinergiques de type 3/4 (MC3/4R) dans le 4ème ventricule induit respectivement une augmentation et une diminution du contenu en protéine BDNF du CVD, tandis que les effets orexigènes de l’antagoniste MC3/4R sont bloqués par un co-traitement au BDNF exogène
BDNF has been implicated as an anorexigenic factor in the central regulation of food intake. In the present work, we identify the DVC as a key site where BDNF plays its anorexigenic role, downstream of melanocortinergic signalling. In the adult rat, we show that central application of exogenous BDNF at the DVC level induces anorexia and body weight loss, whereas endogenous BDNF protein content in the DVC is modulated in a manner consistent with an anorexigenic role, during the dark/light cycle, as well as following experimental paradigms affecting nutritional status or implying leptin, CCK or ghrelin treatments. In addition, we show that 4th ventricle administration of agonists or antagonists for type 3/4 melanocortinergic receptors (MC3/4R) induces respectively an increase and a decrease in BDNF protein content, whereas the orexigenic effects of the MC3/4R antagonist are blocked by a co-treatment with exogenous BDNF

Le but de ce travail était d'étudier les effets immédiats et persistants d'un stress néonatal (séparation maternelle) sur l'axe corticotrope et la prise alimentaire chez le rat. Les ratons expérimentaux sont placés 24 heures dans une couveuse, le JPN 5 (rats SEP5), ou le JPN 14 (rats SEP14), les ratons témoins ne sont pas séparés de la mère. La séparation maternelle n'induit aucune réaction corticotrope le JPN 5, mais elle active cet axe le JPN 14. A l'âge adulte, une diminution du rétrocontrôle par la corticostérone apparaît chez les rats SEP5 en situation de stress, alors qu'une augmentation transitoire de la réponse ACTH est observée chez les rats SEP14. Nous montrons pour la première fois que la perturbation de la maturation néonatale modifie de façon persistante le comportement alimentaire, et ce de façon dépendant de l'âge où elle est subie. Les deux groupes SEP ont une prise alimentaire basale diminuée et une réponse anorexique à la dexnorfenfluramine augmentée. Les rats SEP5 ont aussi une préférence diminuée pour les glucides, une réponse hédonique accrue et une réponse anorexique diminuée à la dexfenfluramine. Les rats SEP14 répondent plus fortement au stimulus de contention. Nos résultats, qui établissent une connexion entre la séparation maternelle et la perturbation du comportement alimentaire et de l'anxiété, supportent l'hypothèse que le stress précoce augmente la vulnérabilité à plusieurs maladies psychiques, comme l'anorexie mentale et la dépression. Dans l'avenir, la séparation maternelle peut devenir un modèle utile des troubles du comportement alimentaire humain
The aim of this work was to study immediate and persistent effects of a neonatal stress (maternal deprivation) on the hypothalamo-pituitary-adrenal (HPA) axis and on the food intake in the rat. Experimental rat pups were placed in an incubator either on the 5th or the 14th postnatal day (DEP5 or DEP14 treatment); control rats were not separated from the mother. Maternal deprivation induced no HPA response on the 5th postnatal day, but it activated the HPA axis on the 14th postnatal day. In adults, a diminution of the corticosterone feedback appeared in DEP5 rats in a stressful situation, whereas a transitory increase of the ACTH response was observed in DEP14 rats. We show for the first time that the perturbation of neonatal maturation modifies persistently feeding behaviour, and this modification depends on the age at which deprivation is experienced. Both DEP groups had a diminished basal food intake and an increased anorexic response to dexnorfenfluramine. DEP5 rats had also a decreased preference for carbohydrates, an increased hedonic response, and a decreased anorexic response to dexfenfluramine. The anorexic response of DEP14 rats to restraint stress was increased. Our results, showing a connection between maternal deprivation and disturbed feeding behaviour as well as anxiety, support the hypothesis according to which early stress increases vulnerability to many psychiatric diseases, such as anorexia nervosa and depression. In the future, maternal deprivation can become a useful model for the research into human eating disorders

Nous avons évalué par macroarray l'influence du vieillissement du complexe hypothalamo-hypophysaire chez le rat Sprague Dawley, qui développe avec l'âge obésité et tumeur hypophysaire. Cette étude montre une baisse de la dépense énergétique (DE) avec l'âge et une augmentation de celle-ci en présence des tumeurs. La longévité non constante selon les souches suggère un vieillissement différent. Nous avons recherché l' existence de facteurs de prédiction de la longévité dans diverses souches, dont certaines dans 2 conditions nutritionnelles. Seul le rat Lou C se distingue : il ne devient pas obèse, présente peu de maladies associées à l'âge et une longévité accrue. Nous avons étudié cette souche ainsi que celle dont il dérive initialement : le rat Wistar
Influence of neuroendocrine ageing of hypothalamus-pituitary complexe was evaluated by macroarray in Spague Dawley rats which develop obesity and pituitary tumor with age. We observed a decrease and increase of energy expenditure in aged and tumor bearing animals, respectively. The differente life span between strains suggest modified ageing process. We looked for predictive parameters in differents strains, some of them in two nutritional status (fed and 72h fasted). Only the Lou C rat strain was different for some parameters. Morevoer, it did not develop obesity and diseases with age, and have a longer life span. We studied this strain as the Wistar rat strain, whose Lou C rats derived. We have observed in this study a decrease of energy expenditure in the Wistar rats too but an increase in Lou rats

GLUT2 est un transporteur membranaire des sucres exprimé dans de nombreux tissus contribuant au maintien de l’homéostasie glucidique dont les cellules β pancréatiques. Notre équipe a montré que GLUT2 est également un détecteur des sucres extracellulaires. Au cours de cette thèse, nous avons montré par une approche de souris transgénique que la détection des sucres par GLUT2 contrôlait la prise alimentaire en régulant l’activité de neurones dans l’hypothalamus et l’expression de neuropetides orexigènes et anorexigènes. Chez l’Homme, des mutations de GLUT2 sont associées au syndrome de Fanconi-Bickel (FBS), maladie caractérisée par un dérèglement du métabolisme des carbohydrates. Des mutations de GLUT2 ont été également identifiées chez des patients atteints du syndrome d’Hyperinsulinisme Congénital (CHI). Ce syndrome est caractérisé par une hypoglycémie chronique provoquée par une hypersécrétion d’insuline. Dans ce travail de thèse, nous avons analysé les conséquences fonctionnelles sur l’expression et les capacités cinétiques de GLUT2 de 4 mutations associées au FBS, 3 mutations associées au CHI et 2 SNP. Nous avons confirmé que les mutations de GLUT2 associées au FBS inactivaient soit son expression, soit sa fonction de transporteur. Les mutations de GLUT2 associées au CHI altèrent la fonction de transporteur de GLUT2 et provoquent une sécrétion d’insuline basale augmentée. Ces résultats sont compatibles avec une activation constitutive de la fonction de détection des sucres par GLUT2 et revisite le rôle de GLUT2 dans la sécrétion d’insuline chez l’homme.

Le système sérotoninergique central a longtemps été associé au contrôle du comportement alimentaire et à la modulation des effets des drogues psychostimulantes sur le comportement.Le récepteur 5-HT2C est présent dans les centres hypothalamiques et particulièrement dans le noyau arqué dans l’hypothalamus (ARC) qui contrôle la régulation homéostatique de la prise alimentaire. On le retrouve aussi dans l’aire tegmentaire ventrale (VTA), une région importante dans la motivation de plusieurs comportements notamment la consommation alimentaire.Dans cette étude, l’hypothèse testée est, d’une part, que le récepteur 5-HT2C exprimé dans le VTA jouerait un rôle dans le contrôle de l’activité locomotrice induite par l’amphétamine et d’autre part qu’il exercerait son effet hypophagique a travers l’ARC.Des micro-injections localisées dans le VTA et dans l’ARC ont été réalisées afin d’évaluer les effets d’un agoniste sélectif du récepteur 5-HT2C, AR231630, sur l’hyperlocomotion stimulée par l’amphétamine ainsi que sur la prise alimentaire chez le rat.Dans les tests sur l’activité locomotrice, AR231630, lorsque qu’injecté dans la VTA, et non pas dans l’ARC, réduit de façon dose-dépendante l’ambulation provoquée par l’amphétamine.Dans les tests sur le comportement alimentaire, l’injection du composé AR231630 dans l’ARC n’induit pas de réduction de la prise alimentaire, contrairement au VTA.Une expérience suivante montre que les effets inhibants de l’administration périphérique d’AR231630 (5mg/kg) sur l’alimentation sont spécifiquement inversés par un prétraitement dans le VTA avec un antagoniste sélectif du récepteur 5-HT2C, SB242084.Ces résultats suggèrent que les récepteurs 5-HT2C dans le VTA participent à la fois au comportement alimentaire et à la fonction de la récompense, et ce, potentiellement par le même mécanisme
Central serotonin systems have long been associated with the control of ingestive behavior, and the modulation of behavioral effects of psychostimulants.The 5-HT2C receptor is present in hypothalamic centers particularly the arcuate nucleus (ARC) controlling homeostatic regulation of food intake as well as in the ventral tegmental area (VTA), a region important for motivational aspects of multiple behaviors, including feeding.In the present study, the hypothesis was tested that the 5-HT2CR in the VTA may control amphetamine-evoked locomotor activity and 5-HT2CR in the ARC may regulate food consumption. Localized microinjections into the VTA or into the ARC were used to assess the effects of a highly selective 5-HT2C agonist, AR231630, on the locomotor stimulant effect of amphetamine as well as food intake. In the tests for locomotor activity, AR231630 into the VTA, but not into the ARC, dose-dependently reduced locomotor activity elicited by amphetamine. Unexpectedly, in tests for food intake, intra-ARC injection of AR231630 did not reduce food intake even at doses of 10ug, whereas intra-VTA injection of 10ug AR231630 did. A subsequent experiment determined that the suppressant effect of peripheral administration of AR231630 (5 mg/kg) on feeding was partially reversed by pretreatment with the selective 5-HT2CR antagonist SB242084 into the VTA (5ug). These findings suggest that 5-HT2CR in the VTA participates in both food intake and brain reward function, and possibly through the same pathway

L’objectif global de cette étude a été de déterminer l’influence de l’environnement nutritif précoce sur le fonctionnement des réseaux neuronaux régulant la prise alimentaire. Le support conceptuel de ces investigations est l’hypothèse dite de programmation métabolique selon laquelle un organisme en voie de développement soumis à une réduction des apports nutritionnels au cours du développement périnatal, « programme » son métabolisme de façon à survivre dans des conditions de restriction alimentaire. Cependant, lorsque cet organisme est par la suite suralimenté, l’incompatibilité entre sa programmation physiologique et les nouvelles conditions nutritionnelles entraîne une altération de la tolérance au glucose, de l’hypertension artérielle et un taux augmenté de triglycérides. Plus précisément, au cours de ce travail de thèse nous avons cherché à: 1) définir si le déséquilibre nutritionnel au cours du développement périnatal affecte le fonctionnement des circuits cérébraux de régulation de la prise alimentaire et ; 2) déterminer si ces altérations sont associées à des modifications épigénétiques. Concernant la première partie, l’ensemble des résultats que nous avons obtenus indique que : 1) la restriction protéique pendant le développement périnatal, réduit le poids corporel à la naissance mais augmente, après sevrage et jusqu’à l’âge de 2 mois, la prise alimentaire journalière et accélère la prise de poids ; 2) l’hyperphagie chez les jeunes animaux dénutris a lieu essentiellement pendant la nuit, est due à un retard dans l’apparition de la satiété et s’accompagne d’une augmentation de la taille du repas ; 3) la dénutrition périnatale réduit les effets anorexigènes de la sérotonine ainsi que son action stimulatrice sur les neurones du noyau para-ventriculaire de l’hypothalamus via la désensibilisation des récepteurs sérotoninergiques de type 5-HT1B ; 4) les animaux dénutris présentent une augmentation du niveau d’expression dans l’hypothalamus des peptides orexigènes NPY et AgRP couplée à une diminution du niveau d’expression du peptide anorexigène POMC; 5) la restriction nutritionnelle au cours du développement induit des modifications de l’horloge circadienne. Ces modifications se traduisent par des altérations du profil d’ingestion de nourriture au cours de la journée ainsi que par l’abolition du profil circadien d’expression des gènes de l’horloge et des gènes codant le NPY et l’AgRP ; 6) en dépit d’avoir ingéré depuis l’âge de 2 mois la même quantité de nourriture par jour que les animaux contrôles, les âgés animaux dénutris pendant leur développement précoce, présentent des altérations corporelles et métaboliques propres de l’obésité dont une augmentation de la masse grasse abdominale et des taux élevés de triglycérides et d’acides gras libres dans le sérum ; 7) la dénutrition périnatale modifie sur le long terme les niveaux d’expression de deux groupes des gènes. Le premier de ces groupes est impliqué dans la voie de signalisation de l’insuline et dans les processus de détection de l’énergie. Le deuxième est composé de plusieursrécepteurs nucléaires et co-régulateurs de la transcription impliqués dans la détection et l’utilisation des lipides comme source d’énergie ainsi que dans la régulation de l’horloge circadienne. Dans leur ensemble, ces résultats montrent que la dénutrition périnatale induit une augmentation de la prise alimentaire. Cette hyperphagie est le résultat combiné d’une déficience des mécanismes de rétrocontrôle négatif de la prise alimentaire et d’une augmentation de l’expression des signaux impliqués dans le déclenchement et le maintien du repas. Cependant, la dénutrition périnatale « programme » le développement d’obésité via un mécanisme indépendant de ses effets sur l’ingestion de nourriture. Nos résultats indiquent aussi que le fonctionnement du système de l’horloge est programmé par la dénutrition périnatale. Concernant la deuxième partie, nos résultats indiquent que la dénutrition périnatale altère le profil post-traductionnelle des histones H3 et H4 dans le SNC. Ces modifications varient en fonction du type de modification post-traductionnelle et diffèrent d’une région cérébrale à une autre. Dans l’hypothalamus, ces altérations épigénétiques semblent avoir lieu de façon prépondérante dans le noyau paraventriculaire. De façon concordante avec les résultats du transcriptome, l’analyse par la technique de ChIP on chip du profile de méthylation de l’ADN du génome, semble indiquer que la dénutrition périnatale induit une altération du niveau de méthylation des gènes impliqués dans la régulation de processus métaboliques
The main objective of the present work was to determine the influence of the early nutritional environment on the functioning of the hypothalamic neuronal networks regulating food intake and energy homeostasis. The conceptual framework for this research is the thrifty phenotype hypothesis which postulates that in response to nutrient restriction during perinatal development an organism makes metabolic adaptations to survive optimally in a poor nutrient environment. However, when nutrition is adequate or overabundant, the conflict between the metabolic programming and the new nutritional conditions leads to obesity, insulin resistance and hypertension. More precisely, the aims of the present work were: 1) to identify and characterize the effects of protein restriction during gestation and lactation on feeding behavior; 2) to determine if these alterations are associated to epigenetic modifications. The results of the first part of our work indicate that: 1) perinatal protein-restriction leads to increased food intake in relation to body weight during the first six weeks after weaning and accelerates body weight gain; 2) the hyperphagia exhibited by young undernourished animals is characterized by a delayed appearance of satiety, an increase in meal size and reduced latency to eat as well as by an enhanced hypothalamic expression of the orexigenic peptides AgRP and NPY and a reduction in the expression levels of the mRNA coding for the anorexigenic peptide POMC; 3) protein restriction during perinatal development attenuates the inhibitory action of serotonin on food intake via a reduced sensitivity of 5-HT1B Collectively, these results indicate that the higher food intake of young undernourished rats relative to control animals is the result of both a decreased action of negative feedback signals critical to meal termination and an enhanced function of the positive signals than initiate and maintain eating. However, the fact that under conditions of exposure to standard chow, old animals exposed to protein-restriction during perinatal development consume daily the same amount of food than control offspring but exhibit body composition and metabolic disturbances indicative of obesity, suggests that perinatal malnutrition programmes obesity through a mechanism independent of its effects on feeding behaviour. This hypothesis is further sustained by the analysis of the hypothalamus transcriptome in 180 days-old rats which indicate that the programming of the hypothalamic circuits regulating energy homeostasis rather than food intake is a key step in the development of obesity associated with malnutrition in early life. Our receptors; 4) feeding a low-protein diet during gestation and lactation induces a long-lasting disruption of the diurnal expression pattern of the canonical circadian clock genes CLOCK, BMAL1 and Period1 as well as that of several genes involved in the regulation food intake. These effects persist long time after weaning and are associated with hyperphagia; 5) in spite of the fact that since the age of 2 months the offspring of protein-restricted dams consume the same quantity of food by day than their control counterparts, at 8 months, perinatal-undernourished rats show metabolic and body composition disturbances indicative of obesity including elevated levels of triglycerides and fatty acids in serum along with increased visceral fat; 6) a comparative genome wide analysis of the transcriptome in the hypothalamus of metabolic programmed rats versus controls, showed that that perinatal undernutrition induces permanent changes in the transcriptional profile of two gene clusters. The first one is constituted by several genes of the insulin and leptin signaling pathway which, additionally, act as gate keeper genes for regulation of nutrient sensing. The second cluster encompasses a functional network of nuclear receptors and co-regulators of transcription involved in the detection and use of lipid nutrients as fuel which, in addition, link temporal and nutritional cues to metabolism trough their tight interaction with the circadian clock. 12 observations constitute also the first direct evidence that the circadian clock is submitted to metabolic programming. Concerning the second part, as a first attempt to delineate the epigenetic changes induced by early malnutrition on the neuronal circuits regulating food intake, we analyzed the epigenetic status of Histone 3 (H3) and Histone 4 (H4) in several brain regions of 35 days-old offspring born to Spraguey-Dawley rats fed either a control (20%) or a low (8%) protein diet from the day of conception throughout gestation and lactation. Miniaturized protein arrays of histones from the hypothalamus, brain stem, hippocampus, and cerebral cortex of both control and undernourished animals were constructed and screened with anti-H3 or anti-H4 antibodies recognizing epigenetic modifications associated either with increased or with decreased gene transcription. The results of these experiments indicate that perinatal protein-restriction induced significant changes in the acetylated and methylated status of both H3 and H4 that differed from one brain region to another. Interestingly, the epigenetic modifications observed in the hypothalamus of malnourished animals are globally related to active gene transcription. In line with the results of the transcriptome analysis, the genome-wide high throughput study of DNA methylation in the hypothalamus using the methodology of ChIP on chip, indicated that perinatal undernutrition alters essentially the methylation levels of the promoter regions of the genes involved in the regulation of metabolic process

Le neuromediateur Neuropeptide Y (NPY) et les hormones Polypeptide Pancréatique (PP) et Peplide YY [3-36] (PYY 3-36) sont des messagers apparentés (famille des peptides Y) qui contrôlent puissamment le comportement alimentaire. Le complexe vagal dorsal (CVD) est le centre réflexe de la satiété, i. E. Le principal mécanisme régulateur à court-terme de la prise alimentaire. Le CVD exprime une forte densité de récepteurs des peptides Y, dont un sous-type récemment identifié qui n'existe pas dans l'hypothalamus, i. E. Le centre majeur de régulation de la prise alimentaire sur le long-terme. J'ai d'abord actualisé la distribution de tous les types de récepteurs Y exprimés dans le CVD, par autoradiographie de ligands radioactifs sur coupes de tronc cérébral de rat. Afin de tester leur implication dans la régulation de la prise alimentaire, j'ai recherché l'effet de deux adaptations nutritionnelles classiques sur les distributions de ces récepteurs. Le jeûne et l'anorexie inflammatoire induisent une baisse de densité tissulaire des sites de liaison Yx et Y2 dans l'area postrema. Les ligands endogènes respectifs de ces récepteurs étant le PP et le PYY-3-36, j'ai caractérisé l'effet m vivo de l'injection de chacun de ces peptides dans le ventricule IV. I. E. Au voisinage du CVD. Ou en périphérie sur la prise alimentaire et sur l'expression du médiateur anorexigène Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF). Mes résultats font progresser à la fois la pharmacologie du NPY et le rôle propre du CVD dans l'intégration centrale des facteurs de contrôle de la prise alimentaire
The neurotransmitter Neuropeptide Y (NPY) and the hormones Pancreatic Polypeptidc (PP) and Peplide YY [3-36] (PYY 3-36) are related messengers (Y-peptides family) that exert mighty control on feeding behavior. The dorsal vagal complex (DVC) is the reflex centre of satiety, i. E. The major short-term feedback m food intake regulation. The DVC contains a high concentration of Y peptide receptors, including a recently identified subtype which is not expressed in hypothalamus, i. E. The major centre of long-term food intake regulation. I have first updated the distribution of all Y receptor subtypes in DVC, by radioactive ligand binding and autoradiography on rat brainstem sections. In order to evaluate their possible involvemeni in food intake regulation, I have assessed the effect of two well-characterized nutritional adaptations on these receptor distributions. Fasting and inflammatory anorexia both decreased tissue concentrations of Yx and Y2 binding sites in area postrema. Endogenous ligands of these receptors being respectively PP and PYY 3-36, I have addressed in vivo whether injection of these peptides in the IVth ventricle, i. E. In the vicinity of DVC, or in periphery would modulate food intake and/or DVC concentration of the anorexigenic mediator Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNI7). My results bring out progress for both NPY pharmacology and DVC specific role in central integration of food intake regulatory agents

L’hormone de la mélano-concentration (Melanin-Concentrating Hormone - MCH) joue un rôle important dans la régulation du bilan d'énergie. Les projections des neurones à MCH vers l’enveloppe du noyau accumbens (Nucleus Accumbens Shell - NAcSh) induisent, lorsque stimulées, la prise alimentaire. Aussi, l'injection intra-NAcSh d’opiacés induit une augmentation de la prise alimentaire chez les rongeurs. Compte tenu de la présence de récepteurs du MCH de type 1 (MCHR1) sur les neurones dynorphine et enképhaline du NAcSh, le système opioïde du NAcSh pourrait jouer un rôle de médiateur de l'effet orexigène du MCH. Les sites et les mécanismes de l'action orexigène du MCH sont cependant encore incomplètement connus.. Connaissant la longue portée des fonctions attribuées au NAcSh dans la modulation de la récompense et du plaisir, nous avons supposé que l’agoniste du MCH dans le NAcSh augmente le plaisir associé à la prise alimentaire à travers des neurones opioïdes dans le NAcSh. Deux expériences chez des rats Wistar mâles ont été effectuées. Nous avons d’abord mesuré la capacité de 3 antagonistes des récepteurs opioïdes (µ: β-Funaltrexamine, β-FNA ; δ: Naltrindole, NTI ; κ: Nor-Binaltorphimine, Nor-BNI) de bloquer l'augmentation de la prise alimentaire induite par l'injection de MCH. Le Nor-BNI, le NTI ou le β-FNA ont été administrés à différentes doses dans le ventricule latéral 90 min ou 22 h avant l’injection de MCH ou de véhicule et la prise alimentaires des animaux a été mesurée pendant les 3 heures suivant le traitement. .. Nous avons constaté que le blocage des récepteurs opioïdes par des antagonistes spécifiques a diminué la prise alimentaire induite par le MCH. Nous avons aussi évalué le niveau de plaisir en réponse à un stimulus sucré (1 ml de sucre à 2%, intra-oral) en quantifiant les mimiques faciales, suivant le test de réactivité gustative décrit précédemment. Les réponses hédoniques ont été évaluées 15 min après l’injection dans le ventricule latéral de 4 µl de l’agoniste du MCH (2 nmol) par rapport au véhicule. Le même test de réactivité gustative a été répété après le traitement avec les antagonistes des différents récepteurs des opioïdes. La capacité des antagonistes des opioïdes de bloquer l'effet du MCH a été mesurée. Nous avons constaté que les trois antagonistes des récepteurs opioïdes ont modifié l'augmentation de la réponse hédonique induite par le MCH en atténuant les propriétés hédoniques de la solution de sucre. Nos résultats indiquent que les effets orexigènes et hédoniques du MCH sont liés aux 3 récepteurs opioïdes. Le MCH peut activer un sous-type de récepteurs spécifiques aux opioïdes (κ, µ) pour exercer ses effets sur la consommation alimentaire. L’interaction des deux systèmes, MCH et opioïdes, semble jouer un rôle important dans la régulation hédonique du contrôle de l'appétit.
The brain melanin-concentrating hormone (MCH) system plays an important role in the regulation of energy balance. The sites and mechanisms of the orexigenic action of the MCH are still uncertain. Knowing the function of the NAcSh in the regulation of reward and pleasure, we hypothesize that MCH agonism in the NAcSh increases the pleasure associated with food intake through the opioid neurons within NAcSh. The presence of MCH receptor (MCHR1) on dynorphin and enkephalin neurons of NAcSh supports this hypothesis. Two different experiments in Wistar male were conducted. Firstly, we measured the capacity of three different opioid antagonists injected in the lateral ventricle at doses of 10 nmol and 40 nmol (for κ and δ) or of 10 nmol and 50 nmol (for µ) to block the increase in food intake induced by MCH injection in the lateral ventricle. The rats pretreated with a microinjection of an opioid antagonist 90 min (for the κ and δ) or 22 h (for µ), received a MCH or vehicle injection. Food intake was monitored during one, two and three hours after MCH or vehicle injection. We found that the blockade of opioid receptors by selective antagonists decreased MCH-induced feeding. Secondly, we assessed the level of pleasure in response to sweet stimulus (one milliliter of a sucrose solution, intraoral) by quantifying facial mimics induced by the presence of sucrose in the mouth. The hedonic responses were monitored, 15 min after the injection of a MCH agonist in the lateral ventricle. The same taste reactivity test was repeated following the injection of MCH in the presence of κ, δ and  opioid antagonists. We found that the three opioid antagonists were capable of modifying the increased hedonic response induced by MCH by attenuating the positive hedonic properties of sucrose solution. Our results indicate that the orexigenic and hedonic effects of MCH are linked to three opioid receptors. MCH might activate a specific opioid receptor subtype (κ, µ) for exerting its effects on food intake. The interaction of the MCH and opioids systems could represent an important link in the modulation of the hedonic appetite control.

L’augmentation de la population mondiale, l’amélioration des niveaux de vie font que la demande en protéines animales devrait doubler d’ici à 2050. Ceci aura pour conséquence l’augmentation de la surface des terres agricoles entrainant des effets néfastes sur le climat et la biodiversité. Il est urgent de mieux qualifier les protéines agroalimentaires et d’en diversifier les sources pour pallier aux problèmes liés à la demande mondiale en protéines. Le marché du pet food, connait également une croissance constante, du fait de l’augmentation de la population des chiens et chats, et d’une relation entre le maître et l’animal de plus en plus humanisée. Les conditions de vie s’en trouvent modifiées, ce qui génère souvent des troubles métaboliques chez le chat et le chien. La digestion gastro-intestinale des protéines a longtemps été considérée exclusivement pour son rôle de fourniture d’acides aminés ; néanmoins, de nombreux travaux ont mis en évidence l’implication de peptides bioactifs, générés au cours de la digestion, dans de nombreuses fonctions biologiques comme l’homéostasie énergétique. Ils modulent notamment la sécrétion des hormones intestinales telles que les cholécystokinines (CCK) et le Glucagon-Like Peptide 1 (GLP-1) qui sont des signaux de régulation à court terme de la prise alimentaire. L’objectif principal de cette thèse a été de mesurer les effets sur la régulation de l’homéostasie énergétique de deux hydrolysats protéiques, issus d’un criblage préalable (une source poisson, PWF et une source carnée, XVP 15035), pour une application pet food. Dans un premier temps, un modèle de digestion gastro-intestinale in vitro simulant la digestion du chien a été mis au point. Une étude a ensuite été menée afin de caractériser le devenir des hydrolysats au cours de la digestion in vitro et de déterminer l’effet de ces digestats sur la régulation de la prise alimentaire à court terme, d’une part par leur capacité à réguler la sécrétion des CCK et du GLP-1 produits par les cellules entéroendocrines, et d’autre part, par leur pouvoir d’inhibition de l’activité de l’enzyme dipeptidyl peptidase-4 (DPP-IV) modulant l’activité du GLP-1. De nouveaux peptides bioactifs capables de stimuler la sécrétion des hormones intestinales et d’inhiber l’activité de la DPP-IV ont ensuite été identifiés grâce à des méthodes séparatives couplées à la spectrométrie de masse. Une étude in vivo, menée en parallèle chez le rat nourri en régime riche en graisse, a permis notamment de mettre en évidence l’effet inhibiteur de la prise alimentaire à court terme de l’hydrolysat PWF
The increase in the world population and the improvement in living standards mean that the demand for animal protein is expected to double by 2050. This will result in an increase in the surface area of agricultural land, with negative effects on climate and biodiversity. There is an urgent need to better qualify agri-food proteins and diversify their sources to address the problems associated with global protein demand. The pet food market is also growing steadily, due to the increase in the population of dogs and cats, and an increasingly humanized relationship between the owner and the animal. As a result, living conditions have evolved, ultimately possibly leading to metabolic disorders in cats and dogs. Gastrointestinal digestion of proteins has long been considered exclusively for its role in providing amino acids; nevertheless, many studies have shown the involvement of protein-derived bioactive peptides, generated during digestion, in many biological functions such as energy homeostasis. They modulate the secretion of intestinal hormones such as cholecystokinins (CCK) and Glucagon-Like Peptide 1 (GLP-1), which are short-term signals involved in the regulation of food intake. The main objective of this thesis was to measure the effects on the regulation of energy homeostasis of two protein hydrolysates, resulting from prior screening (a fish source, PWF and a meat source, XVP 15035), intended for the pet food applications. As a first step, an in vitro gastrointestinal digestion model simulating dog digestion was developed. A study was then conducted to characterize the fate of hydrolysates during in vitro digestion and to determine the effect of these digestates on the regulation of short-term food intake, both by their ability to regulate the secretion of CCKs and GLP-1 produced by enteroendocrine cells, and by their ability to inhibit the activity of the enzyme dipeptidyl peptidase-4 (DPP-IV) modulating GLP-1 activity.Novel bioactive peptides able to stimulate the secretion of intestinal hormones and to inhibit the DPP-IV activity were then identified using separation methods coupled with mass spectrometry. An in vivo study, conducted in parallel in high-fat diet fed rats, revealed in particular the inhibitory effect of PWF hydrolysate on short term food intake

L’hyperphagie et l’obésité sont devenues des problèmes majeurs de notre société et touchent de manière différente les hommes et les femmes. Dès lors, il apparaît nécessaire de rechercher les bases physiologiques de ces troubles chez des modèles animaux, comme les rats développant l’hyperphagie induite par le stress et l’obésité induite par la diète (DIO). Dans ces modèles, l’étude du neuropeptide orexigène relaxine-3 semble être une piste prometteuse du fait de son implication dans la régulation du stress et de la prise alimentaire. Dans un premier temps, nous avons étudié ce neuropeptide chez un modèle animal de rat DIO. Ces rats sont hyperphagiques et défendent leur gain de poids corporel contre la restriction calorique. Nos résultats montrent une expression plus élevée de la relaxine-3 chez les rats DIO lorsqu’ils ont accès à la nourriture à volonté et une expression augmentée de son récepteur RXFP3 induite par la réalimentation suivant le jeûne, suggérant que la relaxine-3 serait impliquée dans le maintien du gain de poids corporel chez le phénotype DIO. Dans une deuxième étude, des rats mâles et femelles étaient soumis à un stress et une restriction alimentaire chronique. Nous avons observé que seules les femelles connaissaient des épisodes d’hyperphagie associés à un gain de poids corporel et une augmentation de l’expression de relaxine-3 qui pourrait être à la base de ce comportement sexuellement spécifique. Dans une troisième étude, par l’injection de relaxine-3 dans le cerveau des rats mâles et femelles, nous avons montré que ce neuropeptide avait un effet orexigène plus élevé chez les femelles que chez les mâles. Nous avons également observé une stimulation plus importante de l’axe corticotrope chez les mâles qui pourrait atténuer l’effet orexigène de la relaxine-3 tandis que, chez les femelles, la stimulation de l’expression de corticolibérine dans le noyau du lit de la strie terminale pourrait renforcer la motivation liée à la recherche de nourriture. En résumé, nos travaux démontrent le rôle du système relaxine-3/RXFP3 dans l’hyperphagie et le gain de poids corporel et montrent son rôle sexuellement spécifique dans la régulation de la prise alimentaire et de la réponse au stress.
Hyperphagia and obesity are major problems in our society that affect differentially men and women. Therefore, it is necessary to seek the physiological basis of these health problems using animal models such as stress-induced hyperphagia and diet-induced obesity (DIO) in rats, taking into account diet, stress and sex factors. Investigating the role of the orexigenic neuropeptide relaxin-3 appears to be promising because of its involvement in the regulation of stress and food intake. First, we studied the role of relaxin–3 system in DIO rat model. These rats are hyperphagic and defend their elevated body weight against caloric restriction. The results of this study showed higher expression of relaxin-3 in the DIO rats in free feeding conditions, and, in addition, refeeding after food deprivation led to increased expression of the cognate receptor of relaxin-3 RXFP3 in DIO rats suggesting that relaxin-3 is involved in the defense of elevated body weight in the DIO phenotype. In the second study, hyperphagia was developed in female but not male rats submitted to repeated episodes of food restriction and stress. We observed that female hyperphagic rats showed increased expression of relaxin-3 which could be a cause of this sexually specific behavior. In the third study, by the central injection of relaxin-3 in male and female rats, we showed that female rats were more sensitive to lower doses of relaxin-3 and demonstrated higher increase in food intake compared to male rats. We also observed a greater stimulation of the hypothalamic pituitary adrenal (HPA) axis in male rats that may limit the orexigenic effect of relaxin-3. Conversely, in female rats, stimulation of corticotropin-releasing factor expression in the bed nucleus of the stria terminalis may enhance feeding behavior. In summary, our work demonstrates the role of relaxin-3/RXFP3 system in hyperphagia and body weight gain and shows its sex-specific effects in food intake regulation and stress response.

Le tractus gastro-intestinal, interface initiale pour la détection, la digestion et l'absorption des nutriments, joue un rôle critique dans la régulation de l'homéostasie énergétique. Les signaux qui proviennent du tractus gastro-intestinal sont nécessaires au contrôle de la fonction intestinale et de la régulation de la prise alimentaire. Les neurones afférents vagaux (NAV) sont une voie importante via laquelle les informations sur les nutriments ingérés atteignent le système nerveux central pour influencer ces deux fonctions. Les NAVs expriment les récepteurs pour la plupart des peptides régulateurs libérés par l'intestin impliqués dans la régulation de la prise alimentaire et du poids corporel. Cette thèse porte sur le rôle de deux peptides de l'intestin, la leptine et le glucagon-like peptide-1 (GLP-1), qui agissent au niveau des NAVs pour inhiber la prise alimentaire. Tout d'abord, nous expliquons le mécanisme d'action du GLP-1 sur les NAVs. La satiété induite par le GLP-1 nécessite un état post-prandial ; les données confirment que le statut nutritionnel régule la localisation du GLP-1R du cytoplasme vers la membrane des cellules neuronales. De plus, la ghréline et son récepteur GHSR1, exprimés par les NAVs, sont impliqués dans la régulation de la translocation du GLP-1R. Deuxièmement, ’utilisation de souris knockout pour le recepteur a la leptine sur les NAVs nous a permis de montrer l’importance de ce recepteur dans la physiopathologie de l’obésité et de l’hyperhagie. En effet, ces souris KO présentent un phénotype obésogène. L'obésité et ses conséquences sur la santé sont des problèmes majeurs de santé dans le monde entier. Les traitements efficaces de prévention ou de l'obésité sont limités. Nos résultats ont apporté des connaissances sur le mécanisme du GLP-1 et sur la signalisation de la leptine au niveau es NAVs. Comprendre la physiologie de la régulation de la prise alimentation est impératif dans le développement des traitements non-invasifs contre l’obésité
As the initial interface for nutrient sensing, digestion and absorption, the gastrointestinal (GI) tract plays a critical role in the regulation of energy homeostasis. Information that arises from the GI tract is key to normal physiological responses controlling gut function and regulating food intake. Vagal afferent neurons (VAN) are a major pathway by which information about ingested nutrients reaches the central nervous system to influence GI function and food intake behavior. VAN express receptors for many of the regulatory peptides released from the gut that are involved in regulation of food intake and body weight. This dissertation addresses the role of two gut peptides, leptin and glucagon-like peptide-1, acting at the level of VAN, to inhibit food intake. First, the mechanism of action of glucagon-like peptide-1 (GLP-1) on VAN is addressed. GLP-1-induced satiation requires a postprandial state; the data support that feeding changes the localization of GLP-1Rs from the cytoplasm to the neuronal cell membrane. Further, ghrelin and its receptor GHSR1 expressed by VAN is involved in regulating GLP-1 receptor translocation. Second, the importance of leptin receptor expression by VAN in the development of hyperphagia and obesity was demonstrated by selective knockout of the leptin receptor (LepR) in VAN; mice express an obesogenic phenotype. Obesity and its resultant health consequences are a major worldwide health problem. Effective or preventative treatments for obesity are limited. Our findings have filled the gap in our knowledge of the mechanism of GLP-1 and leptin signaling on VAN. Understanding the physiology regulating feeding behavior is imperative in developing non-invasive anti-obesity treatments

La conduite alimentaire n'obéit pas nécessairement au besoin physiologique de consommer des aliments (la faim) ou à la satiété suggérant qu'un système nerveux volontaire de la restriction (anorexie) et de la consommation excessive d'aliments (boulimie, « binge-type eating ») inhibe le système nerveux autonome. Ces deux anomalies affectent plus fréquemment, et souvent à la fois, la femme que l'homme. Si l'utilisation de modèles animaux permet l'étude d'une part des bases neuronales en cause, ceux possiblement responsables de l'alternance « anorexie / boulimie » restent encore à identifier. Dans ce contexte, nous avons ainsi centré nos analyses sur l'étude de l'implication de récepteurs cérébraux couplés aux protéines G ; les récepteurs 4 de la sérotonine (R5-HT4) car leur stimulation dans le noyau accumbens (NAc), une structure du système de la récompense, inhibe la faim y compris après la mise à jeun de souris, par l'action AMPc/PKA dépendante d'un peptide de l'addiction ; « cocaine- and amphetamine-regulated transcript » (CART). Nous montrons que le maintien d'une plus forte expression (ectopique ou physiologique) des R5-HT4 dans le NAc a réduit plus durablement la faim que sa seule stimulation et augmente l'activité locomotrice. En incluant dans notre raisonnement l'activité constitutive des R5-HT4 (e.g. accumulation de la forme active R*), nous montrons que l'injection d'un agoniste inverse (inhibition de l'activité constitutive : accumulation de la forme inactive, R) spécifique des R5-HT4 dans le NAc entraîne une baisse du taux d'AMPc et de CART tout en augmentant celui des ARNm codant le NPY d'autant plus que l'hyperphagie est élevée. Les effets induits par l'injection de l'agoniste inverse ne sont pas observés lorsqu'il est adjoint à un antagoniste des R5-HT4. Ces résultats suggèrent une implication physiologique de l'activité constitutive des R5-HT4 dans la régulation de la conduite alimentaire; son inhibition (agoniste inverse) dans le NAc augmente la prise et reprise alimentaire après un jeûne. L'ensemble de ces résultats rend probable que la plus forte activité des R5-HT4, à la base d'une association « anorexie /hyperactivité locomotrice », souvent décrite comme paradoxale au plan énergétique dans le syndrome de l'anorexie mentale, représente plutôt un mécanisme de compensation globale d'une valeur énergétique à perdre en conséquence d'une trop forte consommation d'aliments. Puisque la densité des R5-HT4 peut varier selon un taux variable de 5-HT après stress, lequel aggrave les anomalies alimentaires, nous avons étudié plus avant l'implication des R5-HT4 dans l'effet anorexigène du stress (immobilisation forcée) chez des souris femelles privées de leur gène : l'hypophagie induite par le stress n'a pas été observée chez les souris privées des R5-HT4 qui présentent une possible hyperactivité de l'axe hypothalamo-hypophysaire corticosurrénalien vraisemblablement compensée par un plus fort rétrocontrôle négatif. Il est donc probable que les R5-HT4 contribuent à réduire les conséquences du stress et que la modification de l'équilibre de leur activité contribue à une part de la symptomatologie de patients atteints d'anorexie / boulimie
Feeding behavior does not necessarily obey to the physiological need to eat (hunger) or to satiety, suggesting that voluntary nervous system of the restriction (anorexia) and overeating (bulimia, binge-type eating) inhibits the autonomic nervous system. These two anomalies affecting more frequently, and often both, the woman than man. If animal models are used to study a part of neural bases involved, those possibly responsible for the oscillation of"anorexia / bulimia" remain to be identified. In this context, we thus focused our analysis on the study of the involvement of brain receptors coupled to G proteins ; serotonin 4 receptors (5-HTR4) because their stimulation in the nucleus accumbens (NAc), a brain reward area, inhibits hunger even after a food deprivation, by the action ofcAMP / PKA, dependent of an addiction peptide, "cocaine-and amphetamine-regulated transcript" (CART). Weshow that maintaining a higher expression (ectopic or physiological) of 5-HTR4 in the NAc, reduced hunger more longer than the acute stimulation and increased locomotor activity. Including in our reasoning the constitutive activity of 5-HTR4 (e.i. accumulation of the active form R*), we show that injecting a specific inverse agonist of the5-HTR4 (inhibition of constitutive activity: accumulation of inactive form, R ) in the NAc induced a decrease incAMP and CART levels, while increasing NPY mRNA level, especially when binge is high. The effects induced by the injection of the inverse agonist are not observed when a 5-HTR4 antagonist was coadministrated. These results suggest a physiological involvement of the constitutive activity of 5-HTR4 in the regulation of feeding behavior ; its inhibition (inverse agonist) in the NAc increases the food intake in fed or food-deprived mice. All of these results makes it likely that the highest activity of 5-HTR4, at the base of the association "anorexia /locomotor hyperactivity", often described as paradoxical in terms of energy, in the syndrome of anorexia nervosa,represent rather a global compensation mechanism of energy to be lost as a result of an excessive consumption of food. Since the density of the 5-HTR4 may vary depending on a variable rate of 5-HT following stress, which aggravates the feeding disorders, we further investigated the involvement of 5-HTR4 in the appetite-suppressant effect of stress (forced immobilization) in female mice deprived of their gene: stress-induced hypophagia was not observed in mice deprived of 5-HTR4 who present a possible hyperactivity of the hypothalamic-pituitary adrenocortical axis likely offset by a stronger negative feedback. It is therefore likely that the 5-HTR4 contribute to reduce the effects of stress and that the modification of the balance of their activities contribute to a part of the symptoms of patients with anorexia / bulimia

La voie de signalisation mTORC1 hypothalamique (mammalian target of rapamycincomplexe 1) intègre les signaux hormonaux et nutritionnels. La disponibilité des nutrimentsmodule les espèces réactives derivées de l’oxygène (ROS) qui régulent l’activité des neuronesà propiomélanocortine (POMC). La modulation de la prise alimentaire induite par les ROSpourrait impliquer mTORC1.Des souris C57Bl6J et wild-type (WT) ou invalidées pour S6K1 (S6K1-KO), principaleprotéine cible de mTORC1, ou invalidées pour raptor, protéine clé de mTORC1,sélectivement au niveau des neurones anorexigènes POMC (POMC-raptor-KO) ont ététraitées par injections intracérébroventriculaires (ICV) d’H2O2 ou d’honokiol (piégeur deROS), uniques ou combinées avec un inhibiteur de mTOR (rapamycine) ou un activateur demTOR (leptine).L’H2O2 ICV induit une augmentation de l’activité hypothalamique mTORC1, de l’activationneuronale du noyau arqué, de l’expression des ROS dans les neurones POMC, associée à unediminution de la prise alimentaire et du poids. Cet effet anorexigène est diminué chez lessouris S6K1-KO, chez les C57Bl6J après administration de rapamycine, et chez les POMCraptor-KO.L’honokiol ICV bloque l’effet anorexigène de la leptine, suggérant que cet effet soitdépendant des ROS. La leptine ICV entraine une augmentation des ROS dans les neuronesPOMC des souris C57Bl6J et POMC-raptor-WT, mais pas chez les POMC-raptor-KO.Nos résultats montrent que la régulation de la prise alimentaire induite par les ROS nécessiteune voie mTORC1 fonctionnelle et que l’effet anorexigène de la leptine nécessite uneaugmentation de ROS, mTORC1 dépendante, au niveau des neurones POMC
The mechanistic target of rapamycin complex 1 (mTORC1) pathway is an importanthypothalamic integrator of nutrients and hormones. Nutrient availability also affects thereactive oxygen species (ROS) in propiomelanocortin (POMC) neurons and regulatesneuronal activity. We hypothesize that modulation of mTORC1 activity mediates ROS effectson food intake.To this purpose, C57Bl6J mice or WT mice and their KO littermates either deficient for themTORC1 downstream target S6K1 or for the mTORC1 component raptor specifically inPOMC neurons (POMC-raptor-KO) were treated with an intracerebroventricular (ICV)injection of the ROS producer H2O2 or the ROS scavenger honokiol, alone or in combinationwith the mTOR inhibitor rapamycin or the mTOR activator leptin.ICV H2O2 induced phosphorylation of S6K1 within the hypothalamus, increased expressionof c-fos, a marker of neuronal activity, in the arcuate nucleus and increased ROS in POMCneurons. These effects were associated with a significant decrease in food intake. Theanorexigenic effect of ICV H2O2 was not seen in S6K1-KO mice, in C57Bl6J mice cotreatedwith rapamycin (an mTOR inhibitor) and in POMC-raptor-KO mice.Similarly, ICV honokiol administration combined with a leptin injection blunted theanorexigenic effect of leptin, suggesting that leptin requires ROS formation to reduce FI. ICVadministration of leptin increased ROS in POMC neurons in C57Bl6J and POMC-raptor-WTmice, but not in POMC-raptor-KO mice.Our results demonstrate that ROS modulators require a functional mTORC1 pathway toregulate food intake and that leptin needs an mTORC1-dependent increase in ROS levels inPOMC neurons to decrease food intake

L'hypothalamus médiobasal contient de nombreux noyaux régulant l'homéostasie énergétique en réponse aux variations des signaux métaboliques périphériques, telles que les nutriments et les hormones, l'informant de l'état énergétique de l'individu. Parmi ces noyaux, le noyau arqué hypothalamique (NA) est considéré comme le noyau clé de la régulation de la prise alimentaire. En effet, il est capable de recevoir et d'intégrer les informations métaboliques périphériques, pour ensuite les relayer vers les autres noyaux hypothalamiques régulant la prise alimentaire. Dans ce contexte, l'accès des molécules périphériques au NA est une étape importante dans la régulation de la prise alimentaire. L'organisation des interfaces sang/cerveau à ce niveau est d'ailleurs très particulière, suggérant une régulation spécifique de l'accès des molécules périphériques vers le NA. En effet, deux types de vaisseaux sont retrouvés dans cette région cérébrale : 1- les vaisseaux de la barrière hématoencéphalique (BHE) dans le NA et 2- les vaisseaux fenêtrés dans l'éminence médiane (EM), un organe circumventriculaire (OCV) adjacent au NA. Alors que les vaisseaux de la BHE présentent des propriétés de barrière et régulent les échanges sang/NA, les vaisseaux de l'EM possèdent de nombreuses fenestrations facilitant les échanges sang/EM. Ces deux types de vaisseaux ont la particularité d'être contactés par des cellules épendymaires hautement spécialisées formant le bas du 3ème ventricule. Ces cellules, appelées " tanycytes ", expriment des protéines de jonctions serrées suggérant leur participation à la régulation des échanges sang/cerveau dans cette région cérébrale. En effet, des études menées au sein du laboratoire ont montré que les tanycytes de l'EM, contactant les vaisseaux fenêtrés, expriment des protéines de jonctions serrées (JS) organisées en ceinture continue autour de leur pôle apical. Ces JS créent ainsi un épendyme étanche qui limite les échanges EM/LCR. A l'inverse, les tanycytes du NA, contactant les vaisseaux de la BHE, expriment des protéines de JS non organisées en leur pôle apical. L'épendyme du NA est ainsi perméable et favorise les échanges LCR/NA. Le but de mon travail de thèse a donc été de comprendre, en prenant en compte tous ces éléments -c'est-à-dire la présence de vaisseaux fenêtrés, de vaisseaux de la BHE et des tanycytes -, comment est organisé l'accès des signaux métaboliques périphériques vers le NA et si cet accès pouvait être modulé afin de contrôler l'homéostasie énergétique. Nos expériences ont montré que, chez la souris mâle adulte, une glucopénie induite par le jeûne ou par le 2-desoxyglucose induisait une réorganisation structurale des vaisseaux et de l'épendyme au niveau de l'EM et du NA, modifiant ainsi les échanges sang/cerveau. En effet, chez ces souris, nous avons observé une augmentation du nombre de vaisseaux fenêtrés au niveau de l'EM et du NA, ainsi qu'une réorganisation fonctionnelle des protéines de JS au niveau du ventricule : les tanycytes du NA, contactant des vaisseaux fenêtrés à présent, réorganisent leurs protéines de jonctions serrées (JS) afin d'assurer l'homéostasie cérébrale. Ces réorganisations induisent alors un meilleur accès des molécules périphériques vers le NA. De plus, nos résultats ont montré que cette plasticité est induite par le VEGF-A, produit localement par les tanycytes. En effet, la neutralisation du VEGF-A bloque la plasticité de l'EM/NA induite par l'hypoglycémie et perturbent la réponse physiologique hyperphagique lors de la réalimentation. Enfin, nos données supplémentaires indiquent que cette plasticité de l'EM/NA est conservée dans différents modèles alimentaires et se produit également au cours de la journée, suggérant son implication dans le contrôle circadien du comportement alimentaire.

Ghréline et obestatine sont deux hormones isolées à partir du tractus gastro-intestinal et issues du clivage protéolytique du même précurseur : la préproghréline. La ghréline est un peptide de 28 acides aminés qui subit une acylation sur sa sérine en position 3 lui permettant de se lier au récepteur des GH sécrétagogues (GHS-R). Ainsi la ghréline stimule la sécrétion de l'hormone de croissance (GH), hormone ayant également un rôle dans la modulation du métabolisme énergétique. En plus de son rôle en faveur de la sécrétion de GH, la ghréline est le seul peptide orexigène du tractus gastro-intestinal et un puissant facteur adipogène. L'obestatine isolée plus récemment à partir du tractus gastro-intestinal a été initialement décrite comme ayant un rôle anorexigène mais les données physiologiques concernant le rôle de ce peptide sont rapidement devenues contradictoires. Parallèlement, des données issues du laboratoire ont montré que l'obestatine avait une action antagoniste des effets de la ghréline exogène sur la sécrétion de GH et la prise alimentaire chez le rongeur mais que cette interaction n'avait pas lieu au niveau hypophysaire. Ainsi, nous avons émis l'hypothèse selon laquelle une interaction au niveau central entre la ghréline et l'obestatine est nécessaire au maintien de l'homéostasie des systèmes neuroendocrines contrôlant la croissance, la composition corporelle et la balance énergétique chez l'adulte. Dans un premier temps, il était nécessaire de déterminer le lieu de l'interaction entre ces deux peptides. Nous nous sommes donc intéressés aux neurones à NPY et GHRH du noyau arqué de l'hypothalamus (ArcN) qui expriment le GHS-R et sont la cible de la ghréline pour ses actions sur la prise alimentaire et la sécrétion de GH. Nos résultats montrent que l'obestatine et un variant naturel, l'obestatine Q90L, retrouvé parmi les patientes anorexiques à indice de masse corporelle (IMC) bas, ont un effet antagoniste sur la sécrétion de GH, la prise alimentaire et l'activité neuronale induites par la ghréline au niveau des neurones à NPY et GHRH de l'ArcN chez la souris. Une grande variabilité interindividuelle en réponse à la ghréline est observée et les effets antagonistes de l'obestatine ne sont visibles que chez les souris qui répondent bien à la ghréline, ce qui pourrait expliquer pourquoi les effets de l'obestatine ont été difficiles à caractériser jusqu'à présent.Afin de déterminer le rôle de la balance ghréline/obestatine dans le contrôle de la sécrétion de GH et la prise alimentaire, nous avons tiré parti de souris déficientes pour le gène de la préproghréline (ghrl-/-) qui n'expriment ni ghréline ni obestatine et chez lesquelles les deux peptides peuvent être remplacés pour en étudier l'impact. En effet, les ratios ghréline/obestatine sont modifiés dans plusieurs pathologies associées à des déséquilibres de la balance énergétique et de l'axe GH/IGF-1 mais l'impact physiologique de ces ratios déséquilibrés n'est pas connu. Nous avons, tout d'abord, caractérisé l'axe GH/IGF-1 ainsi que le comportement alimentaire chez les souris ghrl-/- et montré qu'elles n'avaient pas de phénotype permettant de les différencier des souris sauvages en ce qui concerne la taille, le poids ou encore le comportement alimentaire. Ces données sont en accord avec d'autres modèles de souris ghrl-/- déjà décrits au moment de notre étude. Néanmoins, nous observons que l'amplitude des pics sécrétoires de GH des souris ghrl-/- jeunes adultes (7 semaines) est réduite comparée à celle des souris sauvages du même âge. Plus âgées (36 semaines), ces souris retrouvent des profils de sécrétion de GH identiques à ceux des souris sauvages, soulignant un rôle de la ghréline endogène en période de croissance.

Le maintien de notre poids corporel résulte d'un équilibre entre les dépenses et les apports énergétiques. Cet équilibre appelé « homéostasie énergétique » implique un grand nombre de molécules. Parmi elles, la nesfatine-1, découverte en 2006, est un peptide de 82 acides aminés issu du clivage de la protéine NUCB2. L'intérêt généré par la nesfatine-1 réside dans son action anorexigène exercée indépendamment de la signalisation à la leptine. La nesfatine-1 est exprimée dans plusieurs organes tels que le tissu adipeux, l'estomac, le pancréas, ainsi que le cerveau. Dans le cerveau, son expression se limite principalement à quelques groupes neuronaux localisés dans l'hypothalamus et le complexe vagal dorsal. Au cours de ce travail, nous avons analysé la sensibilité des neurones exprimant NUCB2/nesfatine-1 aux signaux périphériques physiologiques et physiopathologiques affectant la prise alimentaire. Nous montrons que ces neurones sont sensibles à une hypoglycémie et qu'ils pourraient contribuer à la contre-régulation mise en place afin de rétablir la glycémie de base. De plus, nous montrons qu'ils sont activés en réponse à deux stimuli inflammatoires : l'administration de lipopolysaccharide et l'intoxication alimentaire avec une mycotoxine appelée déoxynivalénol. Ainsi, les neurones exprimant NUCB2/nesfatine-1 pourraient contribuer au développement de l'anorexie inflammatoire. Cette étude a constitué la première mise en évidence d'une implication de ce peptide en situation pathologique. L'ensemble de ces résultats suggère qu'en plus de son effet satiétogène, la nesfatine-1 participe à la signalisation centrale impliquée dans la glucodétection et les réponses inflammatoires
The long term maintenance of body weight results from a balance between energy expenditure and intake. This balance, called “energy homeostasis”, involves a large number of molecules. Among these, nesfatin-1, discovered in 2006, is an 82 amino-acid peptide derived from the cleavage of the protein NUCB2. The interest generated by nesfatin-1 lies in its anorexigenic effect performed independently of leptin signalization. Nesfatin-1 is expressed in several organs such as adipose tissue, stomach, pancreas, and brain. In the brain, its expression is limited to a few neuronal groups located in the hypothalamus and dorsal vagal complex. In this work, we analyzed the sensitivity of NUCB2/nesfatin-1-expressing neurons to physiological and physiopathological peripheral signals affecting food intake. We show that these neurons are sensitive to hypoglycemia and that they could contribute to the counter-regulatory response established in order to restore the basal blood glucose level. Moreover, we show that they are activated in response to two inflammatory stimuli: lipopolysaccharide administration and food intoxication with a mycotoxin named deoxynivalenol. So, NUCB2/nesfatin-1-expressing neurons could contribute to the development of inflammatory anorexia. This study was the first evidence of an involvement of this peptide in a pathological situation. Taken together, these results suggest that in addition to its satiating effect, nesfatin-1 participates in the central signalization involved in glucodetection and inflammatory responses

Le système endocannabinoïde (SEC) a récemment émergé comme un important modulateurde la prise alimentaire et de la balance énergétique. Les récepteurs cannabinoïdes de type 1(récepteurs CB1) et ses ligands endogènes, le 2-arachidonoyl-glycérol (2-AG) et l’anandamide(AEA), sont largement présents au sein du cerveau ainsi qu’au niveau des organespériphériques impliqués dans la régulation du métabolisme énergétique, tels que le foie, letissu adipeux, les muscles squelettiques, le pancréas et le tractus gastro-intestinal. Lastimulation pharmacologique des récepteurs CB1 conduit généralement à une augmentation dela prise et du stockage énergétique, tandis que les antagonistes CB1 exercent les effets opposéschez l’animal ainsi que chez l’homme. De surcroît, des corrélations ont été établies entre unesur régulation pathologique du SEC et les troubles métaboliques.Pourtant, plusieurs preuves indiquent que la relation entre le SEC et le métabolismeénergétique pourrait être plus complexe, probablement à cause de la multiplicité des sites oùle SEC peut agir à travers l’organisme. L’objectif général de ce travail de thèse fut dedisséquer les différents mécanismes par lesquels le SEC régule la prise alimentaire etl’équilibre énergétique. Le premier Chapitre de cette thèse détaille les mécanismes neuronauxmodulant l’équilibre énergétique chez les mammifères. Dans le Chapitre II, nous analysonsles différents types neuronaux cérébraux responsables de l’impact de la signalisation desrécepteurs CB1 sur la prise alimentaire stimulée. Dans le Chapitre III, nous proposons que leblocage pharmacologique des récepteurs CB1 exerce un effet anorexigène en agissant sur lesneurones périphériques sympathiques. Enfin, au cours du Chapitre IV nous disséquons le rôlepossible des récepteurs CB1 sur la balance énergétique.Les antagonistes CB1 ont été montrés comme n’exerçant que des effets anorexigènestransitoires, ceux-ci disparaissant après quelques semaines de traitement chez l’animal etquelques mois chez des patients obèses. De plus, les agonistes CB1 résultent en des effets biphasiques typiques. En effet, des doses faibles à modérées augmentent la prise alimentairechez l’animal tandis que de fortes doses diminuent les comportements d’ingestion. Lesrécepteurs CB1 sont exprimés sur différentes populations neuronales, dont les neuronesGABAergiques et glutamatergiques corticaux. Puisque l’activation des récepteurs CB1 induitgénéralement une réduction de la libération des neurotransmetteurs, il est probable que leseffets manifestement contradictoires des manipulations pharmacologiques soient dus à cetteexpression différentielle des récepteurs CB1. En combinant les approches pharmacologiqueset génétiques, nous avons montré que les récepteurs CB1 localisés au niveau du striatumventral sont associés à une action hypophagique via une inhibition de la transmissionGABAergique. Au contraire, les récepteurs CB1 cérébraux modulant les transmissionsexcitatrices sous-tendent l’effet orexigène bien connu des cannabinoïdes (Chapitre II).L’injection aiguë de l’antagoniste CB1, le SR141716 (Rimonabant) a un puissant effetanorexigène dans des conditions de prise alimentaire stimulée, telles que l’hyperphagieinduite par le jeûne. Néanmoins, la nature de cet effet (centrale versus périphérique) ainsi queles circuits neuronaux impliqués sont encore objets d’investigations. Dans le Chapitre III,nous mettons en évidence que l’hypophagie induite par le Rimonabant est indépendante d’unemodulation des transmissions GABAergique, glutamatergique corticale ou sérotoninergiquepar les récepteurs CB1 dans le cerveau, aussi bien que d’actions intrinsèques des récepteursCB1 au niveau de différents noyaux hypothalamiques. En fait, le Rimonabant inhibe la prisealimentaire stimulée en potentialisant directement l’activité du système périphériquesympathique.En ce qui concerne les fonctions métaboliques du SEC, il n’est actuellement pas encoreclairement établi si ce sont les récepteurs CB1 exprimés sur les neurones ou ceux localisés surles organes métaboliques périphériques qui jouent un rôle majeur dans le contrôle du stockageet de la consommation énergétique dans des conditions physiologiques ou pathologiques.Dans ce scenario, au Chapitre IV, nous montrons que les récepteurs CB1 neuronaux jouent unrôle clé dans le développement de l’obésité induite par la diète. Les souris mutantesconditionnelles caractérisées par une délétion des récepteurs CB1 au niveau des neurones duprosencéphale et des neurones périphériques sympathiques (connus pour contrôler la prisealimentaire et le poids corporel) mais pas au niveau des organes périphériques, exhibent unphénotype de type mince ainsi qu’une résistance à l’obésité induite par la diète. Ce phénotyperésulte d’une augmentation de l’oxydation des lipides et de la thermogenèse associée à unediminution de l’absorption énergétique due à une potentialisation de l’activité sympathique.Dans le Chapitre V, nous discutons de la signalisation neuronale des récepteurs CB1 commeune clé déterminante de l’action du SEC sur l’équilibre énergétique. Nous proposons que lesrécepteurs CB1 exercent un contrôle bimodal sur le comportement alimentaire et régulent lesdépenses énergétiques ainsi que l’activité du système nerveux sympathique. Les différencesentre le rôle des agonistes endogènes versus exogènes des récepteurs CB1, mais aussi entre lesagonistes versus antagonistes suggèrent que ces récepteurs pourraient bénéficier de propriétéspharmacologiques particulières à la signalisation du type cellulaire impliqué
The endocannabinoid system (ECS) has recently emerged as an important modulator of foodintake and energy balance. Cannabinoid type-1 (CB1) receptor and endogenous ligands, 2-arachidonoyl-glycerol (2-AG) and anandamide (AEA), are largely present in the brain and inperipheral organs involved in the regulation of energy metabolism, such as liver, adiposetissue, skeletal muscle, pancreas and GI tract. Pharmacological CB1 stimulation generallyleads to an increase in energy intake and storage, whereas CB1 antagonists exert the oppositeeffects in both animals and humans. Furthermore, there is evidence of correlations betweenpathological ECS up-regulation and metabolic diseases.However, several pieces of evidence indicate that the relationship between the ECS andenergy intake and metabolism might be more complex than previously believed, likely due tothe different sites where the ECS could act in the body. The general aim of this Thesis workwas to dissect the different mechanisms through which the ECS regulates food intake andenergy balance. The first Chapter of this Thesis is an overview of the neuronal mechanismsregulating energy balance in mammals. In Chapter II, we analysed the brain neuronal typesresponsible of the impact of CB1 signalling on stimulated food intake. Chapter III, reveals thatthe pharmacological blockade of CB1 exerts anorectic effect acting at peripheral sympatheticneurons. Then (chapter IV) we dissected the possible impact of neuronal CB1 onto energybalance.CB1 antagonists were shown to exert only transient anorectic effects, which disappear afterfew weeks of treatment in animals and few months in obese patients. Furthermore, CB1agonists show typical biphasic effects, with low-to-moderate doses increasing food intake inanimals, and high doses decreasing ingestive behaviour. CB1 is expressed in many differentneuronal populations, including GABAergic and cortical glutamatergic neurons. As thegeneral effect of CB1 activation is a reduction of neurotransmitter release, it is possible thatthese apparently discrepant effects of pharmacological manipulations are due to thedifferential expression of the receptor. By using combined pharmacological and geneticapproaches we found that ventral striatal CB1 receptors are endowed with a hypophagicimpact through inhibition of GABAergic transmission. Conversely, brain CB1 receptorsmodulating excitatory transmission mediate the well-known orexigenic effects ofcannabinoids (Chapter II).The acute injection of CB1 antagonist SR141716 (Rimonabant) has an important anorecticeffect in condition of stimulated food intake, such as fasting-induced hyperphagia. However,the nature of this effect (central versus peripheral) as well as the neuronal circuits involved isstill matter of investigation. In Chapter III we show that rimonabant-induced hypophagia isindependent from CB1 modulation of GABAergic, cortical glutamatergic and serotoninergictransmission in the brain, as well as intrinsic actions of CB1 in different hypothalamic nuclei.In fact, rimonabant inhibits stimulated food intake by directly enhancing peripheralsympathetic actions.In relationship to metabolic functions of the ECS, it is not yet clear whether CB1 receptorsexpressed on neurons or on peripheral metabolic organs play a major role in the control ofenergy storage and consumption in both physiological and pathological conditions. In thisscenario, in Chapter IV, we show that neuronal CB1 receptors play a key role in thedevelopment of diet-induced obesity. Conditional mutant mice lacking CB1 expression inforebrain neurons and sympathetic peripheral neurons, known to control food intake and bodyweight, but not in peripheral organs, displayed a lean phenotype and resistance to diet-inducedobesity. This phenotype results from an increase in lipids oxidation and thermogenesis and adecrease in energy absorption due to an increase of the sympathetic tone.As discussed in the Chapter V, neuronal CB1 signalling is a key determinant of the ECSaction on energy balance, by exerting a bimodal control of feeding behaviour and byregulating energy expenditure and sympathetic nervous system activity. The differencesbetween the role of endogenous versus exogenous CB1 agonists, as well as between agonistsversus antagonists suggest that this receptor may have different pharmacological propertiesaccording to the cell type-specific signalling involved

Cette these experimentale vise a preciser les relations entre lipomobilisation et prise alimentaire chez la vache laitiere. En debut de lactation, les quantites ingerees augmentent plus lentement que la production laitiere, avec parallelement une lipomobilisation intense. Celle-ci resulte de l'augmentation de la stimulation des recepteurs b-adrenergiques des adipocytes par un rapport hormone de croissance / insuline eleve. Une administration intraveineuse d'insuline a dose physiologique a ete testee durant 4 heures seule ou avec un apport simultane de glucose pour eviter l'hypoglycemie. Les quantites ingerees ont diminue seulement pendant la premiere heure de la perfusion (<%) avec insuline + glucose alors qu'elles ont augmente (+ 12%) avec insuline seule apres la premiere heure. A l'echelle de la journee, elles n'ont pas ete modifiees. Ces reponses sont coherentes avec celles observees chez les monogastriques mais plus limitees. L'effet d'une stimulation de la lipolyse par des agonistes b-adrenergiques sur la prise alimentaire a ensuite ete etudie. Les effets du clenbuterol ont ete compares a ceux d'un apport intraveineux de nutriments lipidiques. La perfusion de 4 heures de clenbuterol a entraine une diminution des quantites ingerees pendant 2 jours (1% le premier jour, 6% le second). L'apport de nutriments lipidiques a reduit de facon plus transitoire la prise alimentaire. La meme perfusion de clenbuterol, chez des vaches en lactation ou taries recevant des injections quotidiennes de somatotropine, s'est traduite par une diminution plus importante d'ingestion pendant 2 jours (7% le premier jour, 4% le second). Le traitement a la somatotropine seule a engendre une baisse d'ingestion caracterisee par une moindre motivation a consommer des vaches en debut de repas. Ainsi, la somatotropine, deja connue pour son action homeorhetique, peut egalement limiter l'augmentation des quantites ingerees en debut de lactation malgre l'accroissement des besoins energetiques

L’augmentation de la population mondiale, l’amélioration des niveaux de vie font que la demande en protéines animales devrait doubler d’ici à 2050. Ceci aura pour conséquence l’augmentation de la surface des terres agricoles entrainant des effets néfastes sur le climat et la biodiversité. Il est urgent de mieux qualifier les protéines agroalimentaires et d’en diversifier les sources pour pallier aux problèmes liés à la demande mondiale en protéines. Le marché du pet food, connait également une croissance constante, du fait de l’augmentation de la population des chiens et chats, et d’une relation entre le maître et l’animal de plus en plus humanisée. Les conditions de vie s’en trouvent modifiées, ce qui génère souvent des troubles métaboliques chez le chat et le chien. La digestion gastro-intestinale des protéines a longtemps été considérée exclusivement pour son rôle de fourniture d’acides aminés ; néanmoins, de nombreux travaux ont mis en évidence l’implication de peptides bioactifs, générés au cours de la digestion, dans de nombreuses fonctions biologiques comme l’homéostasie énergétique. Ils modulent notamment la sécrétion des hormones intestinales telles que les cholécystokinines (CCK) et le Glucagon-Like Peptide 1 (GLP-1) qui sont des signaux de régulation à court terme de la prise alimentaire. L’objectif principal de cette thèse a été de mesurer les effets sur la régulation de l’homéostasie énergétique de deux hydrolysats protéiques, issus d’un criblage préalable (une source poisson, PWF et une source carnée, XVP 15035), pour une application pet food. Dans un premier temps, un modèle de digestion gastro-intestinale in vitro simulant la digestion du chien a été mis au point. Une étude a ensuite été menée afin de caractériser le devenir des hydrolysats au cours de la digestion in vitro et de déterminer l’effet de ces digestats sur la régulation de la prise alimentaire à court terme, d’une part par leur capacité à réguler la sécrétion des CCK et du GLP-1 produits par les cellules entéroendocrines, et d’autre part, par leur pouvoir d’inhibition de l’activité de l’enzyme dipeptidyl peptidase-4 (DPP-IV) modulant l’activité du GLP-1. De nouveaux peptides bioactifs capables de stimuler la sécrétion des hormones intestinales et d’inhiber l’activité de la DPP-IV ont ensuite été identifiés grâce à des méthodes séparatives couplées à la spectrométrie de masse. Une étude in vivo, menée en parallèle chez le rat nourri en régime riche en graisse, a permis notamment de mettre en évidence l’effet inhibiteur de la prise alimentaire à court terme de l’hydrolysat PWF
The increase in the world population and the improvement in living standards mean that the demand for animal protein is expected to double by 2050. This will result in an increase in the surface area of agricultural land, with negative effects on climate and biodiversity. There is an urgent need to better qualify agri-food proteins and diversify their sources to address the problems associated with global protein demand. The pet food market is also growing steadily, due to the increase in the population of dogs and cats, and an increasingly humanized relationship between the owner and the animal. As a result, living conditions have evolved, ultimately possibly leading to metabolic disorders in cats and dogs. Gastrointestinal digestion of proteins has long been considered exclusively for its role in providing amino acids; nevertheless, many studies have shown the involvement of protein-derived bioactive peptides, generated during digestion, in many biological functions such as energy homeostasis. They modulate the secretion of intestinal hormones such as cholecystokinins (CCK) and Glucagon-Like Peptide 1 (GLP-1), which are short-term signals involved in the regulation of food intake. The main objective of this thesis was to measure the effects on the regulation of energy homeostasis of two protein hydrolysates, resulting from prior screening (a fish source, PWF and a meat source, XVP 15035), intended for the pet food applications. As a first step, an in vitro gastrointestinal digestion model simulating dog digestion was developed. A study was then conducted to characterize the fate of hydrolysates during in vitro digestion and to determine the effect of these digestates on the regulation of short-term food intake, both by their ability to regulate the secretion of CCKs and GLP-1 produced by enteroendocrine cells, and by their ability to inhibit the activity of the enzyme dipeptidyl peptidase-4 (DPP-IV) modulating GLP-1 activity.Novel bioactive peptides able to stimulate the secretion of intestinal hormones and to inhibit the DPP-IV activity were then identified using separation methods coupled with mass spectrometry. An in vivo study, conducted in parallel in high-fat diet fed rats, revealed in particular the inhibitory effect of PWF hydrolysate on short term food intake

L’olfaction participe à l’élaboration de la valeur hédonique des aliments et à la régulation de la prise alimentaire. Réciproquement, la détection des odeurs alimentaires est influencée par le statut métabolique. Le jeûne augmente les performances olfactives, notamment en augmentant l'activité neuronale dans le bulbe olfactif (BO). Au sein des glomérules du BO, les synapses glutamatergiques entre les neurones sensoriels olfactifs et les cellules mitrales sont régulées par des astrocytes, des neurones périglomérulaires et des afférences centrifuges. En tant que partenaires synaptiques, les astrocytes sont à l’origine de mécanismes de métaplasticité dans le système nerveux central, qui pourrait participer à la régulation métabolique de la réponse olfactive au niveau du BO. Afin de tester si les astrocytes glomérulaires du BO sont impliqués dans la détection du statut métabolique par le système olfactif, nous avons comparé le déploiement des prolongements astrocytaires glomérulaires, par quantification de l’aire occupée par la GFAP chez des rats nourris et mis à jeun.Le déploiement astrocytaire est nettement augmenté chez les rats à jeun par rapport aux rats nourris, dans toutes les régions du BO dès 17h de jeûne. L'administration intra-peritoneale du peptide anorexigène PYY3-36 ou de glucose chez des rats à jeun diminue leur prise alimentaire ou restaure leur glycémie respectivement, et abolit dans les deux cas l'augmentation du déploiement astrocytaire induite par le jeûne. L'application directe des peptides orexigènes ghréline et NPY sur des tranches de BO entraîne une augmentation du déploiement astrocytaire alors que l'application de PYY3-36 entraîne une rétraction astrocytaire au sein des glomérules. Ces résultats concordent avec les variations de la morphologie des astrocytes, observées respectivement en situation de jeûne ou de satiété.Le déploiement des prolongements astrocytaires glomérulaires varie donc en fonction de l'état métabolique des rats, et il est influencé par les peptides régulant la prise alimentaire. Cetteplasticité pourrait participer à l'adaptation de la sensibilité olfactive à l’état métabolique des individus
Olfaction plays a key role in the elaboration of the hedonic value of foods and the regulation of food intake. Reciprocally, the detection of food odors is influenced by the metabolic state. Fasting increases olfactory performances, notably by increasing neuronal activity in the olfactory bulb (OB). Within the OB glomeruli, the glutamatergic synapses between olfactory sensory neurons and mitral cells are regulated by astrocytes, periglomerular neurons and centrifugal afferents. Astrocytes, which support mecanisms of metaplasticity in the brain, may drive the metabolic regulation of the olfactory response in the OB. To test whether OB glomerular astrocytes are involved in the metabolic sensing of the olfactory system, we compared the astroglial processes expansion by quantification of the GFAPlabelled area in fed and fasted rats.Astroglial spreading was markedly increased in fasting rats, as compared to fed rats, in all regions of the OB after 17h-fasting. Intra-peritoneal administration of the anorexigenic peptide PYY3-36 or glucose in 17h-fasted rats respectively decreased their food intake or restored their glycemia and both reversed the increased astroglial deployment induced by fasting. Direct application of orexigenic peptides ghrelin and NPY on OB acute slices, resulted in an increase of the astroglial deployment, whereas application of PYY3-36 oppositely resulted in astroglial retraction within the glomeruli. These results are in close agreement with the effects of fasting or satiation on the morphology of astrocytes.The deployment of the glomerular astroglial processes clearly varies according to the metabolic state of the rats, and is influenced by food intake regulatory peptides. This plasticity may participate in the adaptation of the olfactory sensitivity to food intake

L'axe cerveau-intestin désigne l'interaction bidirectionnelle entre le cerveau et le tube digestif. Bien que la leptine, hormone produite par le tissu adipeux, participe à la régulation de cet axe, son mode d'action dans le système nerveux entérique a été peu étudié. A l'heure actuelle, une relation étroite entre une perturbation de l'axe cerveau-intestin et la schizophrénie est supposée. Par conséquent, les objectifs de ce travail étaient d'évaluer 1) les effets ex vivo de la leptine dans la neurotransmission entérique chez le rat et 2) les altérations périphériques dans un modèle neurodéveloppemental de la schizophrénie (NVHL) chez le rat. Nous avons montré que la leptine module l'activité des neurones entériques inhibiteurs et excitateurs dans le jéjunum et le côlon proximal. L'implication des neurones afférents primaires intrinsèques a été discutée. Chez les rats NVHL, nous avons mis en évidence une réduction de la masse corporelle, des variations hormonales, une inflammation du jéjunum et des altérations motrices digestives. La relation entre les troubles périphériques, notamment vagaux, et la physiopathologie de la schizophrénie a été discutée.

L’alimentation émotionnelle est un comportement alimentaire problématique qui favorise le développement et le maintien de l’obésité. Cette thèse a pour objectif de mieux appréhender les mécanismes psychologiques impliqués dans l’alimentation émotionnelle des individus en situation d’obésité. Elle s’articule autour de quatre études expérimentales. Les trois premières études examinent comment les troubles de la régulation émotionnelle, les déficits de conscience intéroceptive et l’alimentation émotionnelle se manifestent et interagissent dans l’obésité. La quatrième étude évalue l’impact et l’efficacité d’une intervention thérapeutique centrée sur la régulation des émotions.Les quatre études de cette thèse mettent en évidence que les troubles de la régulation émotionnelle et les déficits de conscience intéroceptive constituent des facteurs de risques majeurs et associés d’alimentation émotionnelle dans l’obésité, qu’il est nécessaire et possible de prendre en charge conjointement.Nos travaux 1) confirment la présence simultanée de troubles de la régulation des émotions et de déficits de conscience intéroceptive dans l’obésité modérée et sévère ; 2) mettent en évidence un effet médiateur des troubles de la régulation des émotions dans la relation entre les déficits de conscience intéroceptive et l’alimentation émotionnelle des individus en obésité ; 3) soulignent l’importance de la fiabilité intéroceptive, soit le rapport que les individus entretiennent avec leurs sensations corporelles internes ; 4) montrent que les liens entre les troubles de la régulation des émotions, les symptômes dépressifs, les symptômes anxieux et l’alimentation émotionnelle diffèrent selon la sévérité de l’obésité ; 5) confirment qu’un entrainement à la régulation des émotions (programme ART) permet de réduire sensiblement l’alimentation émotionnelle des patients en obésité.Ces études offrent également de nombreuses perspectives de recherches et ouvrent la voie à différentes applications cliniques, qui seront discutées
Emotional eating is a problematic eating behavior that promotes the development and maintenance of obesity. The aim of this thesis is to better understand the psychological mechanisms involved in the emotional eating of people with obesity. It is organized around four experimental studies. The first three studies examine how emotion regulation disorders, deficits in interoceptive awareness and emotional eating manifest and interact in obesity. The fourth study assesses the impact, and effectiveness, of a therapeutic intervention focused on emotional regulation.The four studies of this thesis highlight that emotional regulation disorders and deficits of interoceptive awareness are major and associated risk factors of emotional eating in obesity, which need to and can be jointly addressed.Our work (1) confirms the co-occurrence of emotion regulation disorders and deficits in interoceptive awareness in moderate and severe obesity; (2) highlights a mediating effect of emotion regulation disorders in the relationship between interoceptive awareness deficits and emotional eating in obesity; (3) underline the importance of interoceptive reliability, as the relationship that peoples have with their inner body sensations; (4) show that the links between emotion regulation disorders, depressive symptoms, anxiety symptoms and emotional eating differ depending on the severity of obesity; (5) confirm that emotion regulation training (ART program) can significantly reduce emotional eating in obese patients.These studies also offer numerous research prospects and open up various clinical applications, which will be discussed

En plus d'être une source de nutriments essentiels à notre organisme, les protéines alimentaires participent à la régulation de l'homéostasie énergétique. Dans un contexte épidémique d'obésité, de surconsommation alimentaire, et donc de raréfaction des ressources, la caractérisation du rôle des protéines sur la santé devient cruciale. De manière générale, les protéines sont connues pour réduire la prise alimentaire, en stimulant la satiété, et améliorer l'homéostasie du glucose, mais très peu d'études se sont intéressées à comparer les effets de l'origine protéique sur ces phénomènes. L'objectif de cette thèse est de comparer des protéines, de sources alimentaires différentes, sur certains mécanismes impliqués dans la régulation périphérique de la prise alimentaire. Ainsi des protéines d'origines animales ou végétales ont été sélectionnées : l'hémoglobine bovine, les caséines, l'ovalbumine, le lactosérum, la gélatine de poisson, les protéines de pois et de gluten. Ces protéines ont d'abord été étudiées et comparées in vivo chez le rat. Une première étude utilisant des cages métaboliques a permis de déterminer l'effet sur la prise alimentaire à court terme, la dépense énergétique, le coefficient d'échange gazeux, et l'activité locomotrice. Une seconde étude a permis d'étudier l'effet des protéines sur la régulation de l'absorption intestinale du glucose, sur la modulation de la sécrétion des hormones intestinales et sur l'inhibition de l'activité de la DPP-IV (Dipeptidyl peptidase IV) et une troisième étude, a été réaliser pour déterminer l'effet des protéines sur l'homéostasie glucidique. En parallèle, des études fonctionnelles complémentaires ont été menées ex vivo sur des parties d'intestin de rat et in vitro sur différents modèles cellulaires intestinaux. Les protéines ont alors été digérées à l'aide d'un protocole de digestion gastrointestinal statique adapté à la digestion de protéines seules. Les résultats obtenus mettent globalement en évidence un effet de la source protéique sur l'homéostasie énergétique via des actions différentes sur les marqueurs étudiés. Ce travail met également en évidence, pour la première fois, qu'un apport aigu en protéines pourrait améliorer la tolérance au glucose en inhibant son absorption par l'intestin. En effet, les digestats protéiques ont été capables de diminuer l'absorption intestinale du glucose in vitro et ex vivo et l'ingestion aiguë de caséines et de gélatine de poisson a permis d'améliorer la tolérance au glucose chez le rat sans effet significatif sur la sécrétion d'insuline. L'ensemble de ces études, ont permis de mettre en évidence l'importance des protéines dans les mécanismes de régulation de l'homéostasie énergétique par leurs interactions sur des marqueurs du métabolisme glucidique et de la prise alimentaire qui sont tous les deux très étroitement liés. Les protéines, dépendamment de leur origine modulent plus ou moins la sécrétion des hormones satiétogène et pancréatique, l'activité de la DPP-IV et l'absorption intestinale du glucose
In addition to being a source of essential nutrients for our body, dietary proteins participate in the regulation of energy homeostasis. In a context of obesity epidemic and food overconsumption, the characterization of the role of proteins on health becomes crucial. In general, proteins are known to reduce food intake by stimulating satiety and improving glucose homeostasis, but very few studies have focused on comparing the effects of protein origin on these phenomena. The objective of this work is to compare proteins of different origins on certain homeostasis mechanisms involved in the peripheral regulation of food intake and glucose metabolism. Proteins from various sources of animal or plant origin were thus selected: bovine hemoglobin, caseins, ovalbumin, whey, fish gelatin, peas and gluten. These proteins were first studied and compared in vivo in rats. A first study using metabolic cages determined the effect of proteins on short-term food intake, energy expenditure, gas exchange coefficient, and locomotor activity. A second study investigated the effect of proteins on the regulation of intestinal glucose absorption, on the modulation of the secretion of intestinal hormones and on the inhibition of the DPP-IV (Dipeptidyl peptidase IV) activity and a third study was carried out to determine the effect of proteins on glucose homeostasis.. In parallel, complementary functional studies were carried out ex vivo on parts of rat intestine and in vitro on different intestinal cell models. The proteins were then digested using a static gastrointestinal digestion protocol suitable for the digestion of proteins alone. The results obtained globally highlight an effect of the protein source on energy homeostasis via different action on the followed markers. This work also highlights, for the first time, that an acute protein intake could improve glucose tolerance by inhibiting its absorption by the intestine. Indeed, protein digests were able to decrease intestinal glucose absorption in vitro and ex vivo and acute ingestion of fish casein and gelatine improved glucose tolerance in rats without significant effect on insulin secretion. All of these studies have highlighted the importance of proteins in the mechanisms for regulating energy homeostasis through their interactions on markers of glucose metabolism and food intake, which are both very closely linked. Proteins, depending on their origin, modulate more or less the secretion of satietogenic and pancreatic hormones, the activity of DPP-IV and the intestinal glucose absorption

Alors que les survivants du cancer sont à risque plus élevé de second cancer, d’autres pathologies et de déclin fonctionnel ; les facteurs de mode de vie, comme une alimentation équilibrée, une pratique d’activité physique et le contrôle d’un poids sain, peuvent contribuer à prévenir ces risques et améliorer la qualité de vie des survivants du cancer. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse étaient, parmi les survivants du cancer de la cohorte française prospective NutriNet-Santé, 1) d’investiguer les variations du comportement nutritionnel entre avant et après diagnostic de cancer ainsi que la consommation de compléments alimentaires, et 2) d’évaluer les opinions vis-à-vis de certains facteurs nutritionnels, et de les mettre en regard de leurs pratiques alimentaires réelles d’une part, et de leurs sources d’information nutritionnelles d’autre part. Dans un premier temps, nous avons observé des tendances favorables à la santé comme une diminution de la consommation d’alcool et des boissons sucrées non alcoolisées, et d’autres moins favorables comme une diminution de la consommation de légumes et de plusieurs apports en vitamines et minéraux. Un déclin de l’activité physique globale et intense était observé. De manière cohérente, nous avons observé une augmentation des comportements sédentaires, particulièrement chez les femmes, les sujets plus âgés et les patients qui n’étaient pas actif professionnellement. Nous avons observé une perte de poids chez certains cas de cancers colorectaux, alors qu’une prise de poids était observée chez les cas de cancers du sein et de la peau. Les facteurs sociodémographiques et économiques semblaient influencer le risque de prise de poids, suggérant des inégalités sociales de santé (risque plus élevé chez les patients ayant des revenus et un niveau d’étude plus faible). Nos résultats suggéraient que la consommation de compléments alimentaires était largement répandue chez les survivants du cancer, en grande partie sans suivi médical, incluant une proportion non négligeable de patients ayant des pratiques de consommation de compléments alimentaires pouvant être considérées comme « à risque ».Dans un second temps, nous avons observé que les opinions des survivants du cancer concernant certains facteurs nutritionnels semblaient impacter leurs pratiques alimentaires et étaient eux-mêmes impactés par les sources d’informations auxquelles les survivants du cancer avaient eu accès depuis leur diagnostic de cancer. En particulier, les opinions concernant la consommation d’alcool étaient préoccupantes, avec une proportion importante de survivants du cancer qui pensaient que la consommation d’alcool (et plus encore concernant le vin rouge) avait un impact positif sur leur maladie. Les régimes restrictifs pour perdre du poids étaient pratiqués par une grande partie de notre échantillon ; le jeûne était moins pratiqué, mais était loin d’être un phénomène isolé
While cancer survivors are at increased risk for negative conditions as second cancers, other comorbidities, and functional decline ; lifestyle factors, such as a healthy diet, regular exercise and weight control, may contribute to prevent these conditions and improve survivors' quality of life. In this context, aims of this thesis were, among cancer survivors from the French prospective NutriNet-Santé study, to 1) investigate nutritional variations between before and after cancer diagnosis as well as dietary supplements use, and 2) evaluate opinions relating to some diet factors and to weight-loss restrictive diets and fasting practices, and to link them on the one hand to their real practices, and, on the other hand, to their sources of nutritional information.In the first part, our results highlight some healthy behaviors such as a decrease in alcohol and sweetened drinks consumption, but also less favorable trends, such as a decrease in vegetable consumption and in many vitamin and mineral intakes. We also observed a decline in overall and vigorous physical activity after diagnosis, especially in prostate and skin cancers, in men and professionally inactive patients. Concomitantly, we observed an increase in sedentary behaviors, especially in women, older subjects and professionally inactive patients. We also observed that while weight loss was reported in many colorectal cancer patients, a substantial proportion of breast cancer patients gained weight. Sociodemographic and economic factors appeared as important determinants of weight gain, illustrating social inequalities in health (higher risk among patients with lower income and lower education). Our results suggest that dietary supplements use was widespread among cancer survivors, a large amount of which being used without any medical supervision, including a non-negligible proportion of patients having dietary supplement practices which can be considered as “at risk”. In a second part, we observed that opinions from cancer survivors regarding some nutritional factors seemed to impact their dietary practices and were themselves impacted by sources of nutritional information. In particular, opinions regarding alcohol consumption were concerning, with an important proportion of cancer survivors who thought that alcohol consumption (and even more regarding red wine) had a positive impact on their disease. Weight-loss restrictive diets were practiced by a large number of cancer survivors since their diagnosis, while fasting was less practiced, but was far from being an isolated phenomenon

La première cause de maigreur chez les femmes dans les pays occidentaux est l’anorexie mentale (AM). La maigreur constitutionnelle (MC) regroupe des femmes d’Indice de masse corporelle identique aux AM mais sans les anomalies psychologiques, biologiques ou hormonales (pas d’aménorrhée) rencontrées dans l’AM. Les troubles du comportement alimentaire (TCA) comprennent l’AM restrictive pure (AM-R), l’AM avec crises boulimiques (AM-BP) et la boulimie nerveuse (BN). Notre travail explore ces troubles à la lumière de la régulation de l’appétit dont le centre organique (noyau arqué) reçoit des afférences de peptides périphériques tels que la leptine, le PYY, le GLP1 , la ghréline et l’obéstatine. Nous montrons un profil orexigène dans l’AM-R, témoignant d’une intégrité du système de régulation de la prise alimentaire et adaptatif, luttant contre la restriction alimentaire. Nous avançons le concept de ghrélino-résistance dans l’AM-R dont le substratum biologique est peut-être l’obéstatine. Nous montrons une ghréline basse chez les AM-BP comme chez les BN permettant un diagnostic différentiel précis et rapide. A l’inverse, nous montrons un profil anorexigène constitutif chez les MC participant au maintien du poids bas, proposant la MC comme un modèle humain de résistance à la prise de poids. Ces hormones peuvent agir comme arbitre organique objectif entre des entités cliniques parfois à tort confondues. Une leptine basse chez une jeune fille maigre signe une AM, une ghréline basse chez une AM signe la présence de crises boulimiques. Ces éléments forts nous poussent à continuer notre travail de précision et de phénotypage de ces entités pour mieux en comprendre la physiopathologie
The commonest group of underweight young women in the developed world is restrictive anorexia nervosa (AN). However, constitutional thinness (CT) is a condition described in the same low weight range as AN. CT women display normal menstruation an do not present with psychological or hormonal features of AN. Eating disorders (EA) displays Anorexia Nervosa with restrictive food behaviour (AN-R), Anorexia Nervosa with binge purge associated (AN-BP) and bulimia Nervosa (BN ). Food intake is controlled by the arcuate nucleus through integration of peripheral hormonal signals such as leptin, ghrelin, peptide YY (PYY) and glucagon like peptide 1 (GLP-1). Our objective was to understand thinness and EA through those hormonal signals. AN-R presents an orexigenic adaptative profile contrasting with the anorexigenic constitutive one in CT, proving the integrity of the appetite regulation system. We propose the ghrelin resistance concept with the putative obestatin. AN-BP presents a very different profile of appetite regulatory peptides when compared with AN-R, with low ghrelin levels. The hormones appear to be valuable biomarkers to distinguish AN and CT in severe underweight patients and to diagnose binge purge in AN. The assessment of ghrelin (and eventually obestatin) could be of particular interest for differential diagnosis between AN-R and AN-BP. The assessment of leptin could also be useful for differential diagnosis between AN and CT

Les protéines sont considérées comme le macronutriment avec le pouvoir de satiété le plus fort. Pendant la digestion les protéines agissent à différents niveaux: dans l'estomac, elles retardent la vidange gastrique et prolongent donc la distension gastrique agissant ainsi sur le rassasiement; dans l'intestin des acides aminés (AA) et les peptides sont détectés et entraînent l'activation du nerf vague et la libération de médiateurs gastro-intestinaux. Le nerf vague transmet ces signaux vers le complexe vagal dorsal (DVC), responsable du contrôle de l'ingestion. Les peptides gastro-intestinaux ainsi que les AA absorbés sont également détectés au niveau l'hypothalamus, en charge de la régulation de l'équilibre énergétique.
Les mécanismes exacts par lesquels les protéines alimentaires influencent la faim et la satiété ne sont pas encore compris. Pour mieux comprendre ces phénomènes, nous avons réalisé 3 études qui constituent le présent travail de doctorat. Tout d'abord, concernant la transmission des informations relatives à la présence de protéines via le nerf vague, une première étude a montré que les afférences vagales de la zone hépato-portale ne sont pas nécessaires pour la dépression de la prise alimentaire induite par un régime HP. Deuxièmement, nous avons comparé les motifs d'activité neuronale dans le DVC en réponse à une charge protéique ou glucidique. L'utilisation de techniques de modélisation et de reconstruction 3D a permis de montrer que les motifs d'activité neuronale par la présence de protéines et de glucides sont spatialement distinctes. Dans une troisième étude nous avons testé l'effet des protéines sur le métabolisme énergétique et sur la réponse à une stimulation inhibitrice de la faim, ce dernier paramètre ne semble pas être significativement modulé par une augmentation de l'apport en protéine de la ration chez la souris.

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

L'augmentation constante du nombre de personnes souffrant d'obésité et de ses pathologies associées, regroupées sous le terme de syndrome métabolique, imposent, de façon urgente, la mise en œuvre de solutions préventives. Les protéines et plus spécifiquement les peptides bioactifs, issus de leur digestion, constituent des solutions intéressantes et à très forte valeur ajoutée pour les entreprises agroalimentaires dans un contexte de valorisation des co-produits alliant santé, consommation raisonnée et économie circulaire. Dans le cadre de cette thèse, 3 types de gélatines, de bœuf, porc et poisson, et leurs hydrolysats, ont été étudiés afin de déterminer leurs bénéfices sur la santé.Les six matrices ont fait l'objet d'une digestion gastro-intestinale simulée (DGI), mimant les 3 premières phases de la digestion : orale, gastrique et intestinale.La première étude s'est attachée à la caractérisation des matrices par chromatographie d'exclusion stérique ainsi que par spectrométrie de masse. Cette étape a pu mettre en lumière des différences de populations peptidiques qui pourraient être liées à des différences de bioactivités des matrices digérées. Ainsi, l'étude a consisté à mesurer et comparer la capacité des digestats intestinaux des différentes sources protéiques à i) induire la sécrétion d'hormones intestinales, ii) inhiber l'activité de la dipeptidyl peptidase-IV (DPP-IV), enzyme impliquée dans le métabolisme glucidique via le clivage des incrétines telles que le glucagon like peptide-1 (GLP-1) et le glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP), et iii) réduire le statut inflammatoire de l'épithélium intestinal.Les digestats ont été testés sur une lignée de cellule entéroendocrine, les STC-1, capables de secréter une panoplie d'hormones intestinales impliquées dans la régulation de la prise alimentaire et le métabolisme glucidique comme le GLP-1 et les cholécystokinines (CCK). Les digestats de gélatine de porc ont démontré leur capacité à stimuler la sécrétion de ces hormones de façon significative.Concernant l'inhibition de la DPP-IV, plusieurs approches ont été utilisées. La première, utilisant in vitro une DPP-IV recombinante humaine, ainsi que la seconde in situ, utilisant un modèle cellulaire intestinal (Caco-2) exprimant l'enzyme, ont révélé que la gélatine hydrolysée de poisson était la source protéique possédant le pouvoir inhibiteur le plus important. Deux séquences peptidiques d'intérêt, issues de l'hydrolysat de gélatine de poisson ayant subie une DGI, ont pu être identifiées après passage de la barrière intestinale, simulée à l'aide d'une coculture de cellules Caco-2 / HT-29-MTX, grâce à une analyse par spectrométrie de masse ainsi qu'à l'optimisation d'outils bioinformatiques de prédiction. Les peptides ont ensuite été synthétisés et ont prouvé leur efficacité à inhiber in vitro la DPP-IV plasmatique dans du sérum humain.Les sources digérées ont également été étudiées in vitro dans un contexte d'inflammation sur un modèle innovant de barrière intestinale. Certaines ont permis de réduire les quantités d'interleukine 8 sécrétées par les cellules intestinales au même niveau que celui du contrôle anti-inflammatoire, traduisant une diminution de l'état inflammatoire de la barrière intestinale.Ces résultats mettent en lumières les bioactivités des peptides issus de ces gélatines, co-produits protéiques de l'industrie agro-alimentaire, qui pourraient, dans une démarche d'alimentation personnalisée, prévenir des pathologies liées au syndrome métabolique et améliorer la qualité de vie de patients. Ils contribuent également à une meilleure compréhension de la bioactivité des protéines alimentaires au niveau intestinal
The constant increase in the number of people suffering from obesity and its associated pathologies, grouped under the term metabolic syndrome, urgently requires implementing preventive solutions. Proteins and, more specifically, bioactive peptides, derived from the digestion of these proteins, constitute interesting solutions with very high added value for agri-food companies in a context of valorization of by-products combining health, rational consumption and circular economy. This thesis studied three types of gelatines, beef, pork and fish, and their hydrolysates to investigate their health benefits.All six matrices were subjected to simulated gastrointestinal digestion (SGID), mimicking the first three phases of digestion: oral, gastric and intestinal.The first study focused on the characterization of the matrices by steric exclusion chromatography and mass spectrometry. This step highlighted differences in peptide populations that could lead to differences in bioactivities depending on the matrices digested. Concerning bioactivities, the study focused on the capacity of digests from the intestinal phases to i) induce the secretion of intestinal hormones, ii) inhibit dipeptidyl peptidase-IV (DPP-IV)activity, an enzyme involved in glucose metabolism via the cleavage of incretins such as glucagon-like peptide-1 (GLP-1) and glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP), and iii) reduce the inflammatory status of the intestinal epithelium.The digests were tested on enteroendocrine cells, STC-1, capable of secreting a range of intestinal hormones implicated in regulating food intake and glucose metabolism, such as GLP-1 and cholecystokinins (CCK). Pork gelatine digests have been shown to stimulate the secretion of these hormones significantly.Regarding the inhibition of DPP-IV, several strategies have been used. The first, using in vitro recombinant human DPP-IV, and the second in situ, using an intestinal cell model (Caco-2) expressing the enzyme, revealed that fish gelatine hydrolysate digest is the protein source with the most significant inhibitory power. Two peptide sequences of interest, derived from fish gelatine hydrolysate digest, were successfully identified after passage through the intestinal barrier, simulated using a Caco-2 / HT-29-MTX cell coculture by mass spectrometry analysis and optimization of bioinformatics prediction tools. The peptides were then synthesized and validated as effective in vitro inhibitors of plasmatic DPP-IV in human serum.In an innovative intestinal barrier model, the digested sources were also studied in vitro in the context of inflammation. As a result, some of them reduced the amounts of interleukin-8 secreted by intestinal cells to the same level as the anti-inflammatory control, traducing a decrease in the inflammatory state of the intestinal barrier.These results highlight the bioactivities of the peptides derived from these gelatines, protein by-products of the agri-food industry, which could, in a personalized diet approach, prevent pathologies linked to metabolic syndrome and improve the quality of life of patients. They also contribute to a better understanding of the bioactivity of food proteins at the intestinal level