Les adaptations du muscle squelettique à une surnutrition expérimentale

We studied the effects of a high-fat overfeeding (+757 kcal/d) during 56 days on energy metabolism and skeletal muscle of healthy subjects. ln parallel, we studied the effects of high fructose overfeeding during 7 days on energy metabolism and skeletal muscle of first-degree relatives of type 2 diabetic patients and we performed in vitro studies with human myotubes to identify the mediator contributing to the fructose effects. High-fat and high-fructose overfeeding both contribute to increase body. These changes are associated with a preferential oxidation of carbohydrates instead of lipid. High-fat overfeeding induces in skeletal muscle, a decrease in PDK4 expression that could be the consequences of decreased NAD+ concentration associated with a decreased SlRT1 activity as supported by the hyperacetylation of PGC1alpha. Although this reduction of the SlRT1/PGC-1alpha pathway appears, the high-fat overfeeding is associated with increased mitochondrial gene expression. The high-fructose overfeeding induces in skeletal muscle a decrease in many genes expression related to lipid oxidation and mitochondria as CPT1 and MLYCD. ln vitro experiments suggest an indirect action of fructose in skeletal muscle. This thesis highlights the consequences of a positive energy balance induced by over- consumption of lipid or fructose, which we can find in the general population, on energy metabolism and skeletal muscle gene expressionNous avons étudié les mécanismes adaptatifs induits par une surnutrition hyperlipidique (+757 kcal/j) de 56 jours sur le métabolisme énergétique et le muscle squelettique chez des sujets sains. En parallèle, nous avons étudié les mécanismes adaptatifs induits par une surnutrition en fructose de 7 jours sur le métabolisme énergétique et le muscle squelettique chez des sujets apparentés diabétiques de type 2 et nous avons réalisé des études in vitro sur myotubes humains afin d'identifier le médiateur contribuant aux effets du fructose. Ces deux surnutritions contribuent à augmenter le poids corporel. Ces modifications sont accompagnées par l'oxydation préférentielle des glucides au détriment des lipides. La surnutrition hyperlipidique induit, au niveau musculaire, une diminution de l'expression de PDK4 qui pourrait être la conséquence de la diminution de la concentration en NAD+ associée à la baisse de l'activité de SIRT1 comme supportée par l'hyperacétylation de PGC1alpha. Bien que l'activation de la voie SIRT1/PGC1alpha semble réduite, la surnutrition hyperlipidique est associée à une augmentation de l'expression des gènes liés à la mitochondrie. La surnutrition riche en fructose induit quant à elle, au niveau musculaire, une baisse de l'expression de nombreux gènes liés à l'oxydation des lipides et à la mitochondrie comme CPT1 et MLYCD. Les études in vitro suggèrent que le fructose agit de manière indirecte sur le muscle squelettique. Ce travail de thèse met en lumière les conséquences d'une balance énergétique positive induite par la surconsommation de lipides ou de fructose sur le métabolisme énergétique et l'expression génique du muscle squelettiqu

Skeletal muscle adaptations to a experimental overfeeding

Nous avons étudié les mécanismes adaptatifs induits par une surnutrition hyperlipidique (+757 kcal/j) de 56 jours sur le métabolisme énergétique et le muscle squelettique chez des sujets sains. En parallèle, nous avons étudié les mécanismes adaptatifs induits par une surnutrition en fructose de 7 jours sur le métabolisme énergétique et le muscle squelettique chez des sujets apparentés diabétiques de type 2 et nous avons réalisé des études in vitro sur myotubes humains afin d'identifier le médiateur contribuant aux effets du fructose. Ces deux surnutritions contribuent à augmenter le poids corporel. Ces modifications sont accompagnées par l'oxydation préférentielle des glucides au détriment des lipides. La surnutrition hyperlipidique induit, au niveau musculaire, une diminution de l'expression de PDK4 qui pourrait être la conséquence de la diminution de la concentration en NAD+ associée à la baisse de l'activité de SIRT1 comme supportée par l'hyperacétylation de PGC1alpha. Bien que l'activation de la voie SIRT1/PGC1alpha semble réduite, la surnutrition hyperlipidique est associée à une augmentation de l'expression des gènes liés à la mitochondrie. La surnutrition riche en fructose induit quant à elle, au niveau musculaire, une baisse de l'expression de nombreux gènes liés à l'oxydation des lipides et à la mitochondrie comme CPT1 et MLYCD. Les études in vitro suggèrent que le fructose agit de manière indirecte sur le muscle squelettique. Ce travail de thèse met en lumière les conséquences d'une balance énergétique positive induite par la surconsommation de lipides ou de fructose sur le métabolisme énergétique et l'expression génique du muscle squelettiqueWe studied the effects of a high-fat overfeeding (+757 kcal/d) during 56 days on energy metabolism and skeletal muscle of healthy subjects. ln parallel, we studied the effects of high fructose overfeeding during 7 days on energy metabolism and skeletal muscle of first-degree relatives of type 2 diabetic patients and we performed in vitro studies with human myotubes to identify the mediator contributing to the fructose effects. High-fat and high-fructose overfeeding both contribute to increase body. These changes are associated with a preferential oxidation of carbohydrates instead of lipid. High-fat overfeeding induces in skeletal muscle, a decrease in PDK4 expression that could be the consequences of decreased NAD+ concentration associated with a decreased SlRT1 activity as supported by the hyperacetylation of PGC1alpha. Although this reduction of the SlRT1/PGC-1alpha pathway appears, the high-fat overfeeding is associated with increased mitochondrial gene expression. The high-fructose overfeeding induces in skeletal muscle a decrease in many genes expression related to lipid oxidation and mitochondria as CPT1 and MLYCD. ln vitro experiments suggest an indirect action of fructose in skeletal muscle. This thesis highlights the consequences of a positive energy balance induced by over- consumption of lipid or fructose, which we can find in the general population, on energy metabolism and skeletal muscle gene expressio

Quantification of abdominal subcutaneous and visceral fat by magnetic resonance imaging of the proton at 3T: application to an overfeeding protocol

International audienceOverweight and obesity are a major worldwide health problem increasing the risk to develop pathologies such as diabetes and cardiovascular disease. The metabolic risk is modulated by the adiposity distribution and the fatty acid composition. Quantitative MRI to assess the fat volumes and composition is still little used. This study shows, using a single 3D multiple gradient echo sequence, that overfeeding has a significant effect on fat storage in the body with an increase of visceral and subcutaneous abdominal adipose tissues volumes, fat storage in the liver and seems to have an effect on stored fat composition

Analyses quantitatives et qualitatives des adiposités abdominales avec une séquence multi-écho de gradient à 3T appliquées à un protocole de surnutrition

National audienceIntroductionBien que l’obésité soit définie par un indice de masse corporelle (IMC) supérieur ou égal à 30 kg/m2, la répartition du tissu adipeux (TA) est déterminante pour l’évaluation des facteurs de risque cardiométaboliques. Au niveau de l’abdomen, l’expansion du TA viscéral est associée à un risque accru de développer une insulino-résistance et un diabète de type 2, contrairement à l’expansion du TA sous-cutané [1]. L’imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM) du proton est une technique non-ionisante qui permet d’évaluer ces volumes graisseux. Nous étudions la faisabilité de détecter des changements volumétriques et qualitatifs (nature des acides gras : saturé (SFA), mono-insaturé (MUFA) ou polyinsaturé (PUFA)) des adiposités abdominales et du foie plus particulièrement dans la phase de prise de poids, en utilisant une séquence unique d’imagerie.Sujets et méthode34 hommes volontaires sains, âgés de 18 à 55 ans avec un IMC compris entre 23 et 27 kg/m² ont suivi un protocole de surnutrition hyperglucidique et hyperlipidique s’étalant sur 31 jours (apport journalier supplémentaire de +50% des dépenses énergétiques journalières soit environ 1100 kcal). Ces sujets passent un IRM avant (1) et après (2) la surnutrition. Une séquence 3D multiple échos de gradient, acquise sur la région abdominale, permet par un ajustement paramétrique d’obtenir la cartographie de fraction de graisse en densité de proton et la composition en acides gras [2]. Cette cartographie sera utilisée pour la segmentation des volumes de graisse sous-cutanée et viscérale (entre les lombaires L2 et L4). La segmentation automatique est basée sur la méthode de Lankton [3]. Le taux de graisse dans le foie est aussi mesuré à partir de cette cartographie. Des T-test appariés sont utilisés pour les analyses statistiques.RésultatsEntre les deux IRM, on constate une augmentation significative (p<0.001) des volumes de graisse du TA viscéral (+12% du volume initial) et du TA sous-cutané (+11% du volume initial) entre les deux IRM. On observe une augmentation significative (p<0.001) du taux de graisse dans le foie entre l’IRM 1 (taux moyen de 2.32%) et l’IRM 2 (taux moyen de 3.42%). Au niveau de la composition en acide gras (évaluée sur 1 coupe), celle du TA viscéral (pour IRM1 : 14.2% PUFA, 38.5% MUFA, 47.3% SFA) est significativement différente (p<0.001) de celle du TA sous-cutanée (pour IRM1 : 17.8% PUFA, 41.1% MUFA, 41.1% SFA) pour les deux IRM. De plus, on observe une augmentation significative des MUFA (p=0.01) et une tendance à la baisse des SFA (p=0.04) dans le TA viscéral.ConclusionLa surnutrition a un effet significatif sur le stockage des graisses dans l’organisme : une augmentation du TA viscéral et du TAsous-cutané, un stockage de graisse dans le foie et une modification de la composition des graisses. Dans cette étude, toutes ces observations ont pu être faites à partir d’une séquence unique d’imagerie et d’un post traitement adapté.Références1. Alligier M, et al. JCEM, 2013;98(2), 802-810 ; 2. Leporq B, et al.. NMR Biomed (2014). 27(10):1211-21 ; 3. Lankton S. andTannenbaum A. IEEE Trans Image Process, 2008;17(11):2029- 2039.RemerciementsLABEX PRIMES (ANR-11-LABX-0063), programme "Investissements d'Avenir" (ANR-11-IDEX-0007), IHU Opera et PHRC-IR Visfatir

Eau décalée : un biomarqueur IRM de l’obésité ?

National audienceL’eau (H2O) est le principal constituant du corps humain. La quantité moyenne d’eau contenue dans un organisme adulte est de 65 %, ce qui correspond à environ 45 litres d’eau pour une personne de 70 kilogrammes. L’imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM) du proton (H) permet de « prendre une photo » de l’eau dans notre organisme. Cependant, elle est rarement seule et la présence de lipides, eux aussi constitués de protons, vient enrichir le signal

Quantification volumique des graisses abdominales sous-cutanées et viscérales par résonance magnétique nucléaire du proton à 3T : application à un protocole de surnutrition

National audienceL'obésité est une maladie multifactorielle complexe combinant des facteurs génétiques encore mal identifiés et des facteurs environnementaux principalement liés à l'alimentation et à la sédentarité́. La surcharge pondérale et l'obésité́ constituent un important défi de santé publique. Elles sont des facteurs de risque de développement de pathologies telles que le diabète, les maladies cardio-vasculaires et certains cancers. Bien que l'obésité́ soit définie par un indice de masse corporelle (IMC) supérieur ou égal à 30 kg/m2, la répartition du tissu adipeux (TA) est déterminante pour l'évaluation des facteurs de risque cardio-métaboliques. Ce sont généralement les individus présentant une accumulation de graisse abdominale qui ont un profil métabolique altéré́ (défini en pratique clinique comme « syndrome métabolique »). L'expansion de TA viscéral, conduisant à une augmentation du tour de taille est associée à un risque accru de développer une insulino-résistance et un diabète de type 2, contrairement à l'expansion de TA sous-cutané. L'imagerie par résonance magnétique nucléaire du proton est une technique non-ionisante qui permet d'évaluer ces volumes graisseux.Dans notre étude, l'imagerie est utilisée pour détecter des variations de volumes de graisse lors de la prise de poids chez l'homme. Les volontaires enrôlés sont des hommes, âgés de 18 à 55 ans avec un IMC compris entre 23 et 27 kg/m². Le protocole de surnutrition hyperglucidique et hyperlipidique s'étale sur 31 jours, les sujets doivent conserver leur activité physique et consommer, en plus de leur alimentation habituelle, un apport journalier d'environ 1100kcal. Pour évaluer l'évolution des volumes de graisses par imagerie, les sujets passent un IRM avant et après la surnutrition. Nous utilisons une séquence multiples écho de gradient sur un imageur Philips Ingenia à 3T, qui permet en par ajustement paramétrique d'obtenirla cartographie de fraction de graisse. Cette cartographie sera la base pour faire la segmentation des volumes de graisse sous-cutanée et viscérale. La segmentation automatique est basée sur la méthode de Lankton. Les inhomogeneités de champ peuvent entrainer des erreurs dans l'évaluation de la cartographie de graisse. Les mesures volumiques réalisées sont comparées aux mesures de masse grasse faites par DEXA. Sur 25 premiers sujets enrôlés dans l'étude, le coefficient de Pearson (r = 0.87) montre une bonne corrélation entre les mesures faites en IRM et celles faites par DEXA

Eau décalée : un biomarqueur IRM de l’obésité ?

National audienceL’eau (H2O) est le principal constituant du corps humain. La quantité moyenne d’eau contenue dans un organisme adulte est de 65 %, ce qui correspond à environ 45 litres d’eau pour une personne de 70 kilogrammes. L’imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM) du proton (H) permet de « prendre une photo » de l’eau dans notre organisme. Cependant, elle est rarement seule et la présence de lipides, eux aussi constitués de protons, vient enrichir le signal