Rôles des peptides dérivés de la préproghréline dans le contrôle de la sécrétion de GH et 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.Pas de résumé en anglaisPARIS5-Bibliotheque electronique (751069902) / SudocSudocFranceF

Ghrelin Gene Deletion Alters Pulsatile Growth Hormone Secretion in Adult Female Mice

Using preproghrelin-deficient mice (Ghrl-/-), we previously observed that preproghrelin modulates pulsatile growth hormone (GH) secretion in post-pubertal male mice. However, the role of ghrelin and its derived peptides in the regulation of growth parameters or feeding in females is unknown. We measured pulsatile GH secretion, growth, metabolic parameters and feeding behavior in adult Ghrl-/- and Ghrl+/+ male and female mice. We also assessed GH release from pituitary explants and hypothalamic growth hormonereleasing hormone (GHRH) expression and immunoreactivity. Body weight and body fat mass, linear growth, spontaneous food intake and food intake following a 48-h fast, GH pituitary contents and GH release from pituitary explants ex vivo, fasting glucose and glucose tolerance were not different among adult Ghrl-/- and Ghrl+/+ male or female mice. In vivo, pulsatile GH secretion was decreased, while approximate entropy, that quantified orderliness of secretion, was increased in adult Ghrl-/- females only, defining more irregular GH pattern. The number of neurons immunoreactive for GHRH visualized in the hypothalamic arcuate nucleus was increased in adult Ghrl-/- females, as compared to Ghrl+/+ females, whereas the expression of GHRH was not different amongst groups. Thus, these results point to sex-specific effects of preproghrelin gene deletion on pulsatile GH secretion, but not feeding, growth or metabolic parameters, in adult mice.Fil: Hassouna, Rim. Université Paris Cité; Francia. Universite de Bordeaux; Francia. Inserm; FranciaFil: Fernandez, Gimena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Multidisciplinario de Biología Celular. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Multidisciplinario de Biología Celular. Universidad Nacional de La Plata. Instituto Multidisciplinario de Biología Celular; ArgentinaFil: Lebrun, Nicolas. Université Paris Cité; FranciaFil: Fiquet, Oriane. Universite de Bordeaux; Francia. Université Paris Cité; Francia. Inserm; FranciaFil: Roelfsema, Ferdinand. Leiden University Medical Center; Países BajosFil: Labarthe, Alexandra. Université Paris Cité; Francia. Universite de Bordeaux; Francia. Inserm; FranciaFil: Zizzari, Philippe. Universite de Bordeaux; Francia. Université Paris Cité; Francia. Inserm; FranciaFil: Tomasetto, Catherine. Universite de Bordeaux; Francia. Université Paris Cité; Francia. Inserm; FranciaFil: Epelbaum, Jacques. Universite de Bordeaux; Francia. Université Paris Cité; Francia. Inserm; FranciaFil: Viltart, Odile. Universite de Bordeaux; Francia. Université Paris Cité; Francia. Inserm; FranciaFil: Chauveau, Christophe. Université Du Littoral Côte D‘opale; FranciaFil: Perello, Mario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Multidisciplinario de Biología Celular. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Multidisciplinario de Biología Celular. Universidad Nacional de La Plata. Instituto Multidisciplinario de Biología Celular; ArgentinaFil: Tolle, Virginie. Université Paris Cité; Franci

Perineuronal Net Formation and the Critical Period for Neuronal Maturation in the Hypothalamic Arcuate Nucleus

In leptin-deficient ob/ob mice, obesity and diabetes are associated with abnormal development of neurocircuits in the hypothalamic arcuate nucleus (ARC)1, a critical brain area for energy and glucose homoeostasis2,3. Because this developmental defect can be remedied by systemic leptin administration, but only if given before postnatal day 28, a critical period for leptin-dependent development of ARC neurocircuits has been proposed4. In other brain areas, critical-period closure coincides with the appearance of perineuronal nets (PNNs), extracellular matrix specializations that restrict the plasticity of neurons that they enmesh5. Here we report that in humans and rodents, subsets of neurons in the mediobasal aspect of the ARC are enmeshed in PNN-like structures. In mice, these neurons are densely packed into a continuous ring that encircles the junction of the ARC and median eminence, which facilitates exposure of ARC neurons to the circulation. Most of the enmeshed neurons are both γ-aminobutyric acid-ergic and leptin-receptor positive, including a majority of Agouti-related-peptide neurons. Postnatal formation of the PNN-like structures coincides precisely with closure of the critical period for maturation of Agouti-related-peptide neurons and is dependent on input from circulating leptin, because postnatal ob/ob mice have reduced ARC PNN-like material that is restored by leptin administration during the critical period. We conclude that neurons crucial to metabolic homoeostasis are enmeshed in PNN-like structures and organized into a densely packed cluster situated circumferentially at the ARC–median eminence junction, where metabolically relevant humoral signals are sensed

Dual role of striatal astrocytes in behavioral flexibility and metabolism in the context of obesity

Brain circuits involved in metabolic control and reward-associated behaviors are potent drivers of feeding behavior and are both dramatically altered in obesity, a multifactorial disease resulting from genetic and environmental factors. In both mice and human, exposure to calorie-dense food has been associated with increased astrocyte reactivity and pro-inflammatory response in the brain. Although our understanding of how astrocytes regulate brain circuits has recently flourish, whether and how striatal astrocytes contribute in regulating food-related behaviors and whole-body metabolism is still unknown. In this study, we show that exposure to enriched food leads to profound changes in neuronal activity and synchrony. Chemogenetic manipulation of astrocytes activity in the dorsal striatum was sufficient to restore the cognitive defect in flexible behaviors induced by obesity, while manipulation of astrocyte in the nucleus accumbens led to acute change in whole-body substrate utilization and energy expenditure. Altogether, this work reveals a yet unappreciated role for striatal astrocyte as a direct operator of reward-driven behavior and metabolic control

The Addiction-Susceptibility TaqIA/Ankk1 Controls Reward and Metabolism Through D2 Receptor-Expressing Neurons

Background: A large body of evidence highlights the importance of genetic variants in the development of psychiatric and metabolic conditions. Among these, the TaqIA polymorphism is one of the most commonly studied in psychiatry. TaqIA is located in the gene that codes for the ankyrin repeat and kinase domain containing 1 kinase (Ankk1) near the dopamine D2 receptor (D2R) gene. Homozygous expression of the A1 allele correlates with a 30% to 40% reduction of striatal D2R, a typical feature of addiction, overeating, and other psychiatric pathologies. The mechanisms by which the variant influences dopamine signaling and behavior are unknown. Methods: Here, we used transgenic and viral-mediated strategies to reveal the role of Ankk1 in the regulation of activity and functions of the striatum. Results: We found that Ankk1 is preferentially enriched in striatal D2R-expressing neurons and that Ankk1 loss of function in the dorsal and ventral striatum leads to alteration in learning, impulsivity, and flexibility resembling endophenotypes described in A1 carriers. We also observed an unsuspected role of Ankk1 in striatal D2R-expressing neurons of the ventral striatum in the regulation of energy homeostasis and documented differential nutrient partitioning in humans with or without the A1 allele. Conclusions: Overall, our data demonstrate that the Ankk1 gene is necessary for the integrity of striatal functions and reveal a new role for Ankk1 in the regulation of body metabolism.Altérations du système de récompense dans l'anorexie mentaleRole du biostatus en acides gras polyinsaturés dans les troubles de contrôle exécuti

Role of peptides derived from preproghrelin in the control of GH secretion and feeding behavior

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.Role of peptides derived from preproghrelin in the control of GH secretion and feeding behavio

Rôles des peptides dérivés de la préproghréline dans le contrôle de la sécrétion de GH et du comportement alimentaire

Role of peptides derived from preproghrelin in the control of GH secretion and feeding behaviorGhréline 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

Combination of Selective Immunoassays and Mass Spectrometry to Characterize Preproghrelin-Derived Peptides in Mouse Tissues

Preproghrelin is a prohormone producing several preproghrelin-derived peptides with structural and functional heterogeneity: acyl ghrelin (AG), desacyl ghrelin (DAG), and obestatin. The absence of selective and reliable assays to measure these peptides simultaneously in biological samples has been a limitation to assess their real proportions in tissues and plasma in physiological and pathological conditions. We aimed at reliably measure the ratio between the different preproghrelin-derived peptides in murine tissues using selective immunoassays combined with a highly sensitive mass spectrometry method. AG-, DAG-, and obestatin-immunopositive fractions from the gastrointestinal tract of adult wild-type and ghrelin-deficient mice were processed for analysis by mass spectrometry (MS) with a Triple Quadrupole mass spectrometer. We found that DAG was predominant in mouse plasma, however it only represented 50% of total ghrelin (AG+DAG) production in the stomach and duodenum. Obestatin plasma levels accounted for about 30% of all circulating preproghrelin-derived peptides, however, it represented <1% of total preproghrelin-derived peptides production (AG+DAG+Obestatin) in the stomach. Assays were validated in ghrelin-deficient mice since neither ghrelin nor obestatin immunoreactivities were detected in their stomach, duodenum nor plasma. MS analyses confirmed that obestatin-immunoreactivity in stomach corresponded to the C-terminal amidated form of the peptide but not to des(1–10)-obestatin, nor to obestatin-Gly. In conclusion, specificity of ghrelin and obestatin immunoreactivities in gastrointestinal tissues using selective immunoassays was validated by MS. Obestatin was less abundant than AG or DAG in these tissues. Whether this is due to inefficient processing rate of preproghrelin into mature obestatin in gastrointestinal mouse tissues remains elusive

Actions of Agonists and Antagonists of the ghrelin/GHS-R Pathway on GH Secretion, Appetite, and cFos Activity

The stimulatory effects of ghrelin, a 28-AA acylated peptide originally isolated from stomach, on GH secretion and feeding are exclusively mediated through the growth hormone secretagogue 1a receptor (GHS-R1a), the only ghrelin receptor described so far. Several GHS-R1a agonists and antagonists have been developed to treat metabolic or nutritional disorders but their mechanisms of action in the central nervous system remain poorly understood.In the present study, we compared the activity of BIM-28163, a GHS-R1a antagonist and of several agonists, including native ghrelin and the potent synthetic agonist, BIM-28131, to modulate food intake, GH secretion and c-Fos activity in ArcN, NTS and AP in wild-type and NPY-GFP mice.BIM-28131 was as effective as ghrelin in stimulating GH secretion, but more active than ghrelin in inducing feeding. It stimulated cFos activity similarly to ghrelin in the NTS and AP but was more powerful in the ArcN, suggesting that the super-agonist activity of BIM-28131 is mostly mediated in the ArcN. BIM-28163 antagonized ghrelin-induced GH secretion but not ghrelin-induced food consumption and cFos activation, rather it stimulated food intake and cFos activity without affecting GH secretion. The level of cFos activation was dependent on the region considered: BIM-28163 was as active as ghrelin in the NTS, but less active in the ArcN and AP. All compounds also induced cFos immunoreactivity in ArcN NPY neurons but BIM-28131 was the most active.In conclusion, these data demonstrate that two peptide analogs of ghrelin, BIM-28163 and BIM-28131, are powerful stimulators of appetite in mice, acting through pathways and key brain regions involved in the control of appetite that are only partially superimposable from those activated by ghrelin. A better understanding of the molecular pathways activated by these compounds could be useful in devising future therapeutic applications, such as for cachexia and anorexia