Effet de la composition en macronutriments de l’aliment sur les mécanismes de contrôle de l’autophagie chez la truite arc-enciel (Oncorhynchus mykiss)

par Khadidja Ikram Belghit

Thèse de doctorat en Sciences agronomiques, biotechnologies agro-alimentaires

Sous la direction de Stéphane Panserat.

Soutenue le 29-01-2015

à Pau , dans le cadre de École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques) .

mots clés

• Truite arc-en-ciel
• Composition des macronutriments
• Muscle
• Flux autophagique
• Métabolisme hépatique.
• Truite arc-en-ciel
• Muscles
• Foie -- métabolisme

Résumé

Très peu de données sont aujourd’hui disponibles sur le rôle des nutriments et de leurs interactions in vivo dans la régulation de l’autophagie. L'objectif principal de cette thèse était donc d’étudier l’effet de la qualité nutritionnelle de l’aliment sur le contrôle de cette fonction cellulaire. Une première étude a permis de montrer que les différents ratios en protéines et en glucides influencent significativement les mécanismes de contrôle de l’autophagie dans le muscle de truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss). Ces résultats ont été renforcés par une étude sur culture primaire de myoblaste de truite montrant que l’addition d’acides aminés dans le milieu de culture inhibe l’autophagie alors que le glucose à un effet inverse (article 1). Une seconde étude a porté sur la fraction protéique de l’aliment et notamment sur la teneur en méthionine, dont le niveau est trop faible dans les aliments pour poissons à base de végétaux. Les résultats obtenus indiquent que la machinerie autophagosomale mais également les principaux facteurs du renouvellement des protéines musculaires sont sensible aux variations de la teneur en méthionine de l’aliment et que la réponse qui en résulte peut fortement affecter la croissance (article 2). L’ensemble des données obtenues dans les deux premières études reposaient sur la mesure du taux d’un marqueur de l’autophagie (LC3-II) qui est à la fois produite et dégradée au cours du processus (flux) autophagique. Ainsi, dans l’optique de préciser les résultats obtenus dans les deux premiers articles, une troisième étude a été effectuée afin de déterminer s’il est possible de bloquer le flux autophagique dans le muscle de truite par l’emploi de différents agents pharmacologiques (inhibiteurs du flux autophagique). Il s’agissait également de déterminer les limites de l’utilisation de tels inhibiteurs chez cette espèce. Les essais effectués n’ont pas permis de mesurer le flux autophagique dans le muscle. En revanche, l’injection intrapéritonéale de colchicine a bien bloqué le flux autophagique dans le foie, ouvrant ainsi un nouveau champ d’investigations sur le rôle de l’autophagie dans le métabolisme intermédiaire. En conclusion, l’ensemble de ces travaux montre que l’autophagie n’est pas uniquement sensible à l’état nutritionnel (jeûne/nourris) mais également à la nature des aliments consommés. Outre leurs intérêts agronomique et thérapeutique, ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour une meilleure compréhension des mécanismes d’action de l’autophagie au niveau cellulaire et métabolique mais également de son rôle dans l’adaptation des espèces au cours l’évolution.

mots clés

• Rainbow trout
• Macronutrients composition
• Muscle
• Autophagic flux,
• Hepatic metabolism.

Titre traduit

Effect of macronutrients composition of the diets on autophagy control in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss).

Résumé

Few data has been published on the role of nutrients and their interactions in vivo in the regulation of autophagy. The main objective of this thesis was therefore to characterize the response of the autophagic/lysosomal pathway to the macronutrients composition of the diets. The first study showed that different ratio of proteins and carbohydrates in the diet significantly affect the controls of autophagy in the muscle of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). These results were strengthened by study on primary culture of trout myoblasts showing that the addition of amino acids in cell culture medium inhibited the formation of autophagosomes, whereas the addition of glucose had an opposite effect (paper 1). A second study focused on the protein fraction of the diet and specifically on the content of methionine, whose the levels are low in fish feed plant-based diets. The obtained results showed that both autophagy machinery and the main factors of muscle protein turnover are significantly sensitive to change in dietary methionine levels and the resulting response may strongly affect growth and feed utilization (paper 2). The data obtained in these two first studies were based on measuring the level of autophagy marker (LC3-II), which is both produced and degraded during autophagic (flux) process. Thus, in view to clarify the results obtained in the two first studies, we conducted a third study to determine whether it is possible to block the autophagic flux in trout muscle by using different lysosomotropic agents (autophagic flux inhibitors). The objective was also to determine the limits of autophagic flux inhibitors utilisation in vivo. Different tests failed to measure autophagic flux in the muscle of rainbow trout. In contrast, intraperitoneal injection of colchicine blocked the autophagic flux in the liver. This study allowed us to investigate the function of autophagy in the intermediary metabolism. In conclusion, these studies show that autophagy is not only sensitive to the nutritional status (fasting/fed) but also to the nature of the consumed diets. In addition to their therapeutic and agricultural interests, these results open new perspectives to better understand the mechanisms of autophagy at metabolic and cellular level but also its role in the adaptation of species during evolution.