Molecular links between nutrition, reproduction and aging

par Manjunatha Thondamal

Thèse de doctorat en Sciences de la Vie

Sous la direction de Hugo Aguilaniu.

Le président du jury était Vincent Laudet.

Le jury était composé de Hugo Aguilaniu, Vincent Laudet, Adam Antebi, Hervé Guillou, François Leulier, Jean-Marc Lobaccaro.

Les rapporteurs étaient Adam Antebi, Hervé Guillou.

  • Titre traduit

    Liens moléculaires entre la nutrition, la reproduction et le vieillissement


  • Résumé

    Une restriction alimentaire améliore la qualité du vieillissement et augmente la durée de vie chez de nombreuses espèces, y compris certains primates. Cependant, cette intervention s'accompagne souvent d'une baisse significative des capacités reproductives. Il est donc légitime de se demander si des signaux provenant du système reproductif contribuent aux effets positifs de la restriction alimentaire sur la longévité. Durant ma thèse, j'ai montré que l'expression de DAF-9/CYP27A1 et la production de l'hormone stéroïdienne D7- acide dafachronique (DA) sont augmentées chez C. elegans lorsque les vers sont soumis à une restriction alimentaire. De plus, la signalisation à l'acide dafachronique via le récepteur hormonal nucléaire NHR-8/NHR et la kinase let-363/mTOR est essentielle à l'augmentation de la durée de vie par restriction alimentaire. La signalisation stéroïde affecte également la plasticité de la lignée germinale en condition de jeûne. De plus, nous montrons que cette plasticité est nécessaire à l'augmentation de la longévité dans ce context de restriction. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent que la signalisation des hormones stéroïdes est activée par le manque de nutriments et est requise pour l'augmentation de la longévité par la voie mTOR. En effet, chez un animal sauvage, le niveau d’expression de let-363/mTOR diminue en condition de jeûne. Ceci n’est pas observé lorsque les hormones stéroïdes sont absentes. De plus, le nombre de cellules de la lignée germinale au sein de la zone proliférative n'est plus affecté par le jeûne chez des animaux pour lesquels la synthèse d'hormones stéroïdes est inhibée. Une réduction artificielle du nombre de cellules germinales suffit à rétablir une réponse normale à la restriction alimentaire. Ceci suggère donc qu'il existe un lien étroit entre la lignée germinale et la longévité induite par une restriction alimentaire, et que ce lien repose en partie sur la signalisation des hormones stéroïdes. La kinase let-363/mTOR joue également un rôle central dans l'intégration de signaux nutritionnels et reproductifs. Nos données suggèrent également l'existence d'un signal entre lignée germinale et soma produit en condition de restriction alimentaire. L'augmentation de la durée de vie par restriction alimentaire implique donc une réponse systémique coordonnée qui implique l'appareil reproducteur.


  • Résumé

    Dietary restriction (DR) increases healthspan and longevity in many species, including primates, but it is often accompanied by impaired reproductive function. Whether signals associated with the reproductive system contribute to or are required for DR effects on lifespan has not been established. In my doctoral thesis presented here, we show that expression of DAF-9/CYP27A1 and production of the steroid hormone ∆7-dafachronic acid (DA) are increased in C. elegans subjected to DR. DA signaling through the non-canonical nuclear hormone receptor NHR-8/NHR and the nutrient-responsive kinase let-363/mTOR is essential for DR-mediated longevity. Steroid signaling also affects germline plasticity in response to nutrient deprivation and this is required to achieve lifespan extension. Results presented in my thesis demonstrate that steroid signaling is activated by nutrient scarcity and is required for DR effects on lifespan extension through TOR signaling. In the absence of proper steroid signaling, let-363/mTOR levels remain high during starvation and the number of germ cells within the proliferative zone of the germ line is no longer affected by nutrient availability. Interestingly, genetic reduction of germ cells alleviates the requirement for steroid signaling for DR-mediated lifespan extension. Genetically lowering the germ cell count mimics the response of the germ line to DR. These data demonstrate that steroid signaling links germline physiology to lifespan when nutrients are limited, and establish a central role for let-363/mTOR in integrating signals derived from nutrients and steroid hormones. We speculate that this induces a signal that is usually emitted when nutrients are scarce and the germ line becomes less active. Taken together, this thesis work suggests that, diet-induced lifespan extension is part of a coordinated response that involves reproductive phenotypes.

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