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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 Ă©tudiĂ© les mĂ©canismes adaptatifs induits par une surnutrition hyperlipidique (+757 kcal/j) de 56 jours sur le mĂ©tabolisme Ă©nergĂ©tique et le muscle squelettique chez des sujets sains. En parallĂšle, nous avons Ă©tudiĂ© les mĂ©canismes adaptatifs induits par une surnutrition en fructose de 7 jours sur le mĂ©tabolisme Ă©nergĂ©tique et le muscle squelettique chez des sujets apparentĂ©s diabĂ©tiques de type 2 et nous avons rĂ©alisĂ© des Ă©tudes in vitro sur myotubes humains afin d'identifier le mĂ©diateur contribuant aux effets du fructose. Ces deux surnutritions contribuent Ă augmenter le poids corporel. Ces modifications sont accompagnĂ©es par l'oxydation prĂ©fĂ©rentielle des glucides au dĂ©triment des lipides. La surnutrition hyperlipidique induit, au niveau musculaire, une diminution de l'expression de PDK4 qui pourrait ĂȘtre la consĂ©quence de la diminution de la concentration en NAD+ associĂ©e Ă la baisse de l'activitĂ© de SIRT1 comme supportĂ©e par l'hyperacĂ©tylation de PGC1alpha. Bien que l'activation de la voie SIRT1/PGC1alpha semble rĂ©duite, la surnutrition hyperlipidique est associĂ©e Ă une augmentation de l'expression des gĂšnes liĂ©s Ă la mitochondrie. La surnutrition riche en fructose induit quant Ă elle, au niveau musculaire, une baisse de l'expression de nombreux gĂšnes liĂ©s Ă l'oxydation des lipides et Ă la mitochondrie comme CPT1 et MLYCD. Les Ă©tudes in vitro suggĂšrent que le fructose agit de maniĂšre indirecte sur le muscle squelettique. Ce travail de thĂšse met en lumiĂšre les consĂ©quences d'une balance Ă©nergĂ©tique positive induite par la surconsommation de lipides ou de fructose sur le mĂ©tabolisme Ă©nergĂ©tique et l'expression gĂ©nique du muscle squelettiqu
Skeletal muscle adaptations to a experimental overfeeding
Nous avons Ă©tudiĂ© les mĂ©canismes adaptatifs induits par une surnutrition hyperlipidique (+757 kcal/j) de 56 jours sur le mĂ©tabolisme Ă©nergĂ©tique et le muscle squelettique chez des sujets sains. En parallĂšle, nous avons Ă©tudiĂ© les mĂ©canismes adaptatifs induits par une surnutrition en fructose de 7 jours sur le mĂ©tabolisme Ă©nergĂ©tique et le muscle squelettique chez des sujets apparentĂ©s diabĂ©tiques de type 2 et nous avons rĂ©alisĂ© des Ă©tudes in vitro sur myotubes humains afin d'identifier le mĂ©diateur contribuant aux effets du fructose. Ces deux surnutritions contribuent Ă augmenter le poids corporel. Ces modifications sont accompagnĂ©es par l'oxydation prĂ©fĂ©rentielle des glucides au dĂ©triment des lipides. La surnutrition hyperlipidique induit, au niveau musculaire, une diminution de l'expression de PDK4 qui pourrait ĂȘtre la consĂ©quence de la diminution de la concentration en NAD+ associĂ©e Ă la baisse de l'activitĂ© de SIRT1 comme supportĂ©e par l'hyperacĂ©tylation de PGC1alpha. Bien que l'activation de la voie SIRT1/PGC1alpha semble rĂ©duite, la surnutrition hyperlipidique est associĂ©e Ă une augmentation de l'expression des gĂšnes liĂ©s Ă la mitochondrie. La surnutrition riche en fructose induit quant Ă elle, au niveau musculaire, une baisse de l'expression de nombreux gĂšnes liĂ©s Ă l'oxydation des lipides et Ă la mitochondrie comme CPT1 et MLYCD. Les Ă©tudes in vitro suggĂšrent que le fructose agit de maniĂšre indirecte sur le muscle squelettique. Ce travail de thĂšse met en lumiĂšre les consĂ©quences d'une balance Ă©nergĂ©tique positive induite par la surconsommation de lipides ou de fructose sur le mĂ©tabolisme Ă©nergĂ©tique et l'expression gĂ©nique 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 lâobĂ©sitĂ© soit dĂ©finie par un indice de masse corporelle (IMC) supĂ©rieur ou Ă©gal Ă 30 kg/m2, la rĂ©partition du tissu adipeux (TA) est dĂ©terminante pour lâĂ©valuation des facteurs de risque cardiomĂ©taboliques. Au niveau de lâabdomen, lâexpansion du TA viscĂ©ral est associĂ©e Ă un risque accru de dĂ©velopper une insulino-rĂ©sistance et un diabĂšte de type 2, contrairement Ă lâexpansion du TA sous-cutanĂ© [1]. Lâimagerie par rĂ©sonance magnĂ©tique nuclĂ©aire (IRM) du proton est une technique non-ionisante qui permet dâĂ©valuer ces volumes graisseux. Nous Ă©tudions la faisabilitĂ© de dĂ©tecter des changements volumĂ©triques et qualitatifs (nature des acides gras : saturĂ© (SFA), mono-insaturĂ© (MUFA) ou polyinsaturĂ© (PUFA)) des adipositĂ©s abdominales et du foie plus particuliĂšrement dans la phase de prise de poids, en utilisant une sĂ©quence unique dâimagerie.Sujets et mĂ©thode34 hommes volontaires sains, ĂągĂ©s de 18 Ă 55 ans avec un IMC compris entre 23 et 27 kg/mÂČ ont suivi un protocole de surnutrition hyperglucidique et hyperlipidique sâĂ©talant sur 31 jours (apport journalier supplĂ©mentaire de +50% des dĂ©penses Ă©nergĂ©tiques journaliĂšres soit environ 1100 kcal). Ces sujets passent un IRM avant (1) et aprĂšs (2) la surnutrition. Une sĂ©quence 3D multiple Ă©chos de gradient, acquise sur la rĂ©gion abdominale, permet par un ajustement paramĂ©trique dâobtenir la cartographie de fraction de graisse en densitĂ© de proton et la composition en acides gras [2]. Cette cartographie sera utilisĂ©e pour la segmentation des volumes de graisse sous-cutanĂ©e et viscĂ©rale (entre les lombaires L2 et L4). La segmentation automatique est basĂ©e sur la mĂ©thode de Lankton [3]. Le taux de graisse dans le foie est aussi mesurĂ© Ă partir de cette cartographie. Des T-test appariĂ©s sont utilisĂ©s pour les analyses statistiques.RĂ©sultatsEntre les deux IRM, on constate une augmentation significative (p<0.001) des volumes de graisse du TA viscĂ©ral (+12% du volume initial) et du TA sous-cutanĂ© (+11% du volume initial) entre les deux IRM. On observe une augmentation significative (p<0.001) du taux de graisse dans le foie entre lâIRM 1 (taux moyen de 2.32%) et lâIRM 2 (taux moyen de 3.42%). Au niveau de la composition en acide gras (Ă©valuĂ©e sur 1 coupe), celle du TA viscĂ©ral (pour IRM1 : 14.2% PUFA, 38.5% MUFA, 47.3% SFA) est significativement diffĂ©rente (p<0.001) de celle du TA sous-cutanĂ©e (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 Ă la baisse des SFA (p=0.04) dans le TA viscĂ©ral.ConclusionLa surnutrition a un effet significatif sur le stockage des graisses dans lâorganisme : une augmentation du TA viscĂ©ral et du TAsous-cutanĂ©, un stockage de graisse dans le foie et une modification de la composition des graisses. Dans cette Ă©tude, toutes ces observations ont pu ĂȘtre faites Ă partir dâune sĂ©quence unique dâimagerie et dâun post traitement adaptĂ©.RĂ©fĂ©rences1. 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 dĂ©calĂ©e : un biomarqueur IRM de lâobĂ©sitĂ© ?
National audienceLâeau (H2O) est le principal constituant du corps humain. La quantitĂ© moyenne dâeau contenue dans un organisme adulte est de 65 %, ce qui correspond Ă environ 45 litres dâeau pour une personne de 70 kilogrammes. Lâimagerie par rĂ©sonance magnĂ©tique nuclĂ©aire (IRM) du proton (H) permet de « prendre une photo » de lâeau dans notre organisme. Cependant, elle est rarement seule et la prĂ©sence de lipides, eux aussi constituĂ©s 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'obĂ©sitĂ© est une maladie multifactorielle complexe combinant des facteurs gĂ©nĂ©tiques encore mal identifiĂ©s et des facteurs environnementaux principalement liĂ©s aÌ l'alimentation et aÌ la sĂ©dentaritĂ©Ì. La surcharge pondĂ©rale et l'obĂ©sitĂ©Ì constituent un important dĂ©fi de santeÌ publique. Elles sont des facteurs de risque de dĂ©veloppement de pathologies telles que le diabĂšte, les maladies cardio-vasculaires et certains cancers. Bien que l'obĂ©sitĂ©Ì soit dĂ©finie par un indice de masse corporelle (IMC) supĂ©rieur ou Ă©gal aÌ 30 kg/m2, la rĂ©partition du tissu adipeux (TA) est dĂ©terminante pour l'Ă©valuation des facteurs de risque cardio-meÌtaboliques. Ce sont gĂ©nĂ©ralement les individus prĂ©sentant une accumulation de graisse abdominale qui ont un profil mĂ©tabolique altĂ©rĂ©Ì (dĂ©fini en pratique clinique comme « syndrome mĂ©tabolique »). L'expansion de TA viscĂ©ral, conduisant aÌ une augmentation du tour de taille est associĂ©e aÌ un risque accru de dĂ©velopper une insulino-reÌsistance et un diabĂšte de type 2, contrairement aÌ l'expansion de TA sous-cutanĂ©. L'imagerie par rĂ©sonance magnĂ©tique nuclĂ©aire du proton est une technique non-ionisante qui permet d'Ă©valuer ces volumes graisseux.Dans notre Ă©tude, l'imagerie est utilisĂ©e pour dĂ©tecter des variations de volumes de graisse lors de la prise de poids chez l'homme. Les volontaires enrĂŽlĂ©s sont des hommes, ĂągĂ©s de 18 Ă 55 ans avec un IMC compris entre 23 et 27 kg/mÂČ. Le protocole de surnutrition hyperglucidique et hyperlipidique s'Ă©tale sur 31 jours, les sujets doivent conserver leur activitĂ© physique et consommer, en plus de leur alimentation habituelle, un apport journalier d'environ 1100kcal. Pour Ă©valuer l'Ă©volution des volumes de graisses par imagerie, les sujets passent un IRM avant et aprĂšs la surnutrition. Nous utilisons une sĂ©quence multiples Ă©cho de gradient sur un imageur Philips Ingenia Ă 3T, qui permet en par ajustement paramĂ©trique d'obtenirla cartographie de fraction de graisse. Cette cartographie sera la base pour faire la segmentation des volumes de graisse sous-cutanĂ©e et viscĂ©rale. La segmentation automatique est basĂ©e sur la mĂ©thode de Lankton. Les inhomogeneitĂ©s de champ peuvent entrainer des erreurs dans l'Ă©valuation de la cartographie de graisse. Les mesures volumiques rĂ©alisĂ©es sont comparĂ©es aux mesures de masse grasse faites par DEXA. Sur 25 premiers sujets enrĂŽlĂ©s dans l'Ă©tude, le coefficient de Pearson (r = 0.87) montre une bonne corrĂ©lation entre les mesures faites en IRM et celles faites par DEXA
Eau dĂ©calĂ©e : un biomarqueur IRM de lâobĂ©sitĂ© ?
National audienceLâeau (H2O) est le principal constituant du corps humain. La quantitĂ© moyenne dâeau contenue dans un organisme adulte est de 65 %, ce qui correspond Ă environ 45 litres dâeau pour une personne de 70 kilogrammes. Lâimagerie par rĂ©sonance magnĂ©tique nuclĂ©aire (IRM) du proton (H) permet de « prendre une photo » de lâeau dans notre organisme. Cependant, elle est rarement seule et la prĂ©sence de lipides, eux aussi constituĂ©s de protons, vient enrichir le signal