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Cutaneous metastatic melanoma (CMM) and myelodysplastic syndromes (MDS) are two incurable cancers developing resistance to their reference antitumor treatments. Cells resistant to these therapies are characterized by a metabolic reprogramming which profoundly influences and promotes tumor progression. Therefore, inhibition of metabolic pathways seems to be a promising therapeutic strategy to overcome resistance in these two pathologies.The two teams involved in this thesis project have a long-lasting collaboration in the field of cancer. In this context and in partnership with the Nice Institute of Chemistry, our two teams have developed innovative compounds targeting intra-cellular energy balances and the AMPK pathway. Among these compounds, we were more specifically interested in AICAR (Acadesine). Screening efficiency and structure-activity studies enabled us to optimize the structure of our compounds. Based on their solubility, their stability, and their ability to induce tumor cells death, we have identified HA 344 as a lead compound.This study describes the characterization and validation of a new covalent inhibitor, HA 344, derived from Acadesine, effective on CMM and MDS cell lines either sensitive or resistant to their reference treatment but also on CMM and MDS patient cells. By combining click chemistry, proteomics, and metabolomics approaches, we have identified this molecule as a covalent inhibitor of two different metabolic hubs within cancer cells. HA 344 inhibits the final and rate-limiting step of glycolysis through its covalent binding to the pyruvate kinase M2 (PKM2) enzyme, and concurrently blocks the activity of inosine monophosphate dehydrogenase (IMPDH), the rate-limiting enzyme of de novo guanylate synthesis. HA 344 efficiently eliminates tumor growth of BRAF inhibitor sensitive- and resistant-CMM cells both in vitro and in vivo. Thus, this specific mechanism of action of HA 344 provides potential therapeutic avenues not only for patients with CMM but also a broad range of cancers.; Le mélanome cutané métastatique et les syndromes myélodysplasiques (SMD) sont deux cancers incurables développant des résistances à leurs traitements antitumoraux de référence. Les cellules résistantes à ces thérapies sont caractérisées par une reprogrammation métabolique qui influence et facilite la progression tumorale. Par conséquent, l’inhibition des voies métaboliques semble être une stratégie thérapeutique prometteuse dans ces deux pathologies.Les deux équipes impliquées dans ce projet de thèse collaborent de longue date dans le domaine du cancer. Dans ce contexte et en partenariat avec l’Institut de Chimie de Nice, nos deux équipes ont mis au point des composés innovants ciblant les balances énergétiques intra cellulaires et la voie de l’AMPK. Parmi ces composés nous nous sommes intéressés plus précisément à l’AICAR (Acadésine). Un criblage d’efficacité et des études de structure-activité, nous ont permis d’optimiser la structure de nos composés. Sur la base de leur solubilité, de leur stabilité et sur leur capacité à induire la mort cellulaire de cellules tumorales, nous avons identifié le HA 344 comme composé « lead ». Cette étude propose de caractériser et de valider un nouvel inhibiteur covalent, le HA 344, dérivé de l’Acadésine, efficace sur des lignées de mélanomes et SMD sensibles et résistants à leur traitement de référence mais également sur cellules de patients. En combinant des techniques de click chimie, protéomique et métabolomique, nous avons identifié cette molécule comme un inhibiteur covalent de deux hubs métaboliques différents au sein des cellules tumorales. HA 344 inhibe l’étape finale et limitante de la glycolyse par sa liaison covalente à l’enzyme pyruvate kinase M2 (PKM2), et bloque simultanément l’activité de l’inosine monophosphate déshydrogénase (IMPDH), l’enzyme limitante de la synthèse de novo de guanylate. HA 344 bloque la croissance tumorale in vitro et in vivo de cellules de mélanome sensibles et résistantes aux inhibiteurs de BRAF. Ainsi, ce mécanisme d'action spécifique du HA 344 offre une nouvelle voie thérapeutique potentielle pour les patients atteints de mélanome cutané métastatique et d’autres cancers.

Dengue virus (DENV) is an arbovirus which is transmitted by Aedes mosquitoes (Aedes aegypti and Aedes albopictus commonly known as tiger mosquitoes). This viral infection is today a major public health problem due to the spread of the vector and for which no therapeutic nor vaccine solution is available. In severe forms, which occur in 1 to 5% of cases (haemorrhagic fevers and life-threatening prognosis), liver damages are observed but their origins are still poorly understood and probably multifactorial. In addition, hepatic steatosis and obesity have been shown to be aggravating factors of the pathology. A growing literature shows that viruses are capable of modulating carbohydrate and lipid metabolisms to promote their replication. In case of DENV infection, it has also been observed that the virus is capable of modulating these cellular metabolic pathways to promote its replication, but the underlying molecular mechanisms are poorly characterized. We have observed that overexpression of DENV NS3 protein increases glycolysis in the hepatocarcinoma cells HuH7. We have also identified interaction of NS3 with the different cellular hexokinases (HK) that control the first step of glycolysis. The expression of HK4, normally and specifically expressed in hepatocytes, restores lipogenesis in HuH7 cells and promotes viral replication. We also identified NS3 as interacting with GKRP, the negative regulator of HK4. Overexpression of GKRP or modulation of its activity on HK4 by metabolic factors such as fructose-6-phosphate, inhibits viral replication. Overall, these observations suggest an interference between NS3 protein and the control of the first step of glycolysis; Le virus de la Dengue (DENV) est un arbovirus transmis par les moustiques du genre Aedes (Ae. aegypti et Ae. albopictus, communément appelé moustique tigre). Le DENV constitue un problème de santé publique majeure du fait de l’expansion du vecteur et pour lequel aucune solution thérapeutique ou vaccinale n’est disponible. Dans les formes sévères de la pathologie (fièvres hémorragiques), on observe une atteinte hépatique dont les causes sont multifactorielles et encore mal connues. Par ailleurs, stéatose hépatique et obésité constituent des facteurs aggravant la pathologie. Une littérature de plus en plus abondante montre que les virus sont capables de moduler le métabolisme glucidique et lipidique pour favoriser leur réplication. Il a également été observé que le DENV est capable de moduler le métabolique cellulaire pour favoriser sa réplication mais les mécanismes moléculaires sous-jacents sont peu caractérisés. Nous avons observé que l’expression de la protéine NS3 du DENV est capable d’induire une augmentation de la glycolyse dans des cellules d’hépatocarcinome HuH7. Nous avons également identifié l’interaction de NS3 avec les différentes hexokinases (HK), premières enzymes de la glycolyse. L’expression d’HK4, spécifique aux hépatocytes, dans des HuH7 restaure la lipogenèse et favorise la réplication virale. Nous avons également identifié l’interaction de NS3 avec GKRP, régulateur négatif d’HK4. La surexpression de GKRP ou la modulation de son activité sur HK4 par des facteurs métaboliques inhibe la réplication virale. L’ensemble des observations suggère une interférence entre la protéine NS3 et la régulation de l’activité HK4 par GKRP, favorisant ainsi l’infection

The pathogenic yeast Candida albicans is both a powerful commensal and pathogen of humans that can infect a wide range of organs and body sites. Metabolic flexibility promotes infection and commensal colonization by this opportunistic pathogen. Yeast cell survival depends upon assimilation of fermentable and non-fermentable locally available carbon sources. Physiologically relevant sugars like glucose and fructose are present at low level in host niches. However, because glucose is the preferred substrate for energy and biosynthesis of structural components, its efficient detection and metabolism are fundamental for the metabolic adaptation of the pathogen. We explored and characterized the C. albicans hexose kinase system composed of one hexokinase (CaHxk2) and two glucokinases (CaGlk1 and CaGlk4). Using a set of mutant strains, we found that hexose phosphorylation is mostly performed by CaHxk2, which sustains growth on hexoses. Our data on hexokinase and glucokinase expression point out an absence of cross regulation mechanisms at the transcription level and different regulatory pathways. In the presence of glucose, CaHxk2 migrates in the nucleus and contributes to the glucose repression signaling pathway. In addition, CaHxk2 participates in oxidative, osmotic and cell wall stress responses, while glucokinases are overexpressed under hypoxia. Hexose phosphorylation is a key step necessary for filamentation that is affected in the hexokinase mutant. Virulence of this mutant is clearly impacted in the Galleria mellonella and macrophage models. Filamentation, glucose phosphorylation and stress response defects of the hexokinase mutant prevent host killing by C. albicans. By contributing to metabolic flexibility, stress response and morphogenesis, hexose kinase enzymes play an essential role in the virulence of C. albicans. In a second time, we explored the regulatory role of hexokinase 2 involved in glucose signalling, a regulatory pathway developed by microorganisms to promote the use of glucose. In C. albicans, the glucose repression system has been maintained overall, but the role of the various actors and more particularly of hexokinase 2 has never been specified. Our work showed that in the presence of glucose, hexokinase 2, CaHxk2, is relocated in the nucleus and negatively regulates the expression of alternative carbon metabolism genes.�� Targeted deletion experiments have shown that the catalytic function of hexokinase 2 is required to enable the enzyme to perform its regulatory function. In parallel, we conducted a transcriptomic study by digital droplet PCR, as part of a technical project focused on the analysis of the transcription of metabolic genes during the very early phases of phagocytosis. Our work revealed a strong induction of genes belonging to alternative carbon metabolism pathways (ß-oxidation, neoglucogenesis, glyoxylic cycle), La levure Candida albicans, constituant de la microflore pathogène et commensale de l’homme colonise et infecte de nombreux organes. Cette colonisation est permise par la flexibilité métabolique de ce pathogène, dont la survie dépend de l’assimilation de sources carbonées fermentescibles ou non, localement disponibles. Parmi ces ressources, le glucose est présent en faible quantité dans certains sites du corps humain. Cette source de carbone étant préférentiellement utilisée par les microorganismes, sa détection et sa métabolisation optimales sont de première importance pour la survie du pathogène. Les travaux effectués au cours de cette thèse ont été focalisés sur la première étape irréversible de la glycolyse, la conversion du glucose en glucose-6-phosphate par les hexoses kinases, jamais décrites chez C. albicans. Le système des hexose kinases chez C. albicans est constitué d’une hexokinase (CaHxk2) et de deux glucokinases (CaGlk1 et CaGlk4). La construction de différentes combinaisons de mutants de délétion, nous a permis de constater que la phosphorylation des hexoses était principalement assurée par l’hexokinase 2. L’analyse de l’expression des gènes codant pour l’hexokinase et les glucokinases a révélé une absence de régulation transcriptionnelle croisée et des mécanismes de régulation différents. Tandis que l’hexokinase est impliquée dans les réponses aux stress oxydant, osmotique et de paroi, les glucokinases sont surexprimées en condition hypoxiques. La phosphorylation des hexoses est une étape clé nécessaire à la transition filamenteuse qui est affectée chez le mutant hexokinase. L’analyse de la virulence des mutants de délétion conduite dans deux pathosystèmes différents (le modèle insecte Galleria mellonella et le modèle macrophage de souris (J774)), a révélé l’hypovirulence du mutant hexokinase 2, alors que la délétion des glucokinases ne conduit à aucun phénotype remarquable, posant la question du rôle physiologique de ces enzymes.Nos travaux ont ensuite exploré le rôle régulateur de l’hexokinase 2 impliquée dans la signalisation glucose, voie de régulation élaborée par les microorganismes pour privilégier l’utilisation du glucose. Chez C. albicans, le système de répression glucose a été globalement conservé mais le rôle des différents acteurs et plus particulièrement de l’hexokinase 2 n’a jamais été précisé. Nos travaux ont permis de démontrer qu’en présence de glucose, l’hexokinase 2, CaHxk2, est relocalisée dans le noyau et régule négativement l’expression des gènes du métabolisme carboné alternatif. Des expériences de délétion ciblées ont permis de mettre en évidence que la fonction catalytique de l’hexokinase 2 était requise pour permettre à l’enzyme d’exercer sa fonction régulatrice. Parallèlement nous avons mené une étude de transcriptomique par digital droplet PCR, dans le cadre d’un projet technique ciblé sur l’analyse de la transcription des gènes du métabolisme, au cours des phases très précoces de la phagocytose par les macrophages. Nos travaux ont mis en évidence une induction forte des gènes appartenant aux voies du métabolisme carboné alternatif (ß-oxydation, néoglucogenèse, cycle glyoxylique)

Control of cell migration is highly conserved between embryo and metastasis formation from primary tumors. The neural crest (NC) is a multipotent cell population defined by its migratory properties, giving rise to multiple derivatives as bones and cartilages of the face or melanocytes which are pigmented cells of the skin. Cellular and molecular properties of NC make of it a very good physiological model helping to understand the development of metastasis. Monsoro-Burq team identified a new regulator of NC in vivo, known to regulates glycolysis, called PFKFB4. The team demonstrated that PFKFB4 is essential for NC induction, in a glycolysis independent manner, via PI3K/AKT signaling (Pegoraro et al., 2015). The aim of this thesis is to establish if this new link between PFKFB4 and AKT activation is important during NC migration and in an invasive cancer context, as well as defining what are the underlying molecular mechanisms. First, we have shown that PFKFB4 is playing a double role, both on glycolysis and PI3K/AKT signaling to control NC cell migration (Figueiredo et al., 2017). Secondly, we chose to study this regulation in human melanoma cell line, a model of neural crest derived cancer, where PFKFB4 is overexpressed. We have shown that PFKFB4 control cell migration independently of its role in glycolysis, as during NC development. In melanoma and in NC, we found that PFKFB4 act indirectly on AKT. We looked for a partner of PFKFB4 with mass spectrometry and identified ICMT, a regulator of RAS subcellular localization. Finaly, we explored the importance of this interaction in AKT activation and melanoma cell migration (Sittewelle et al., 2020). This thesis work allowed to explore the molecular detail by which PFKFB4, a cell metabolism regulator, also control the response of cells to signals from their environment and their migration, by a non-canonical mechanism. Our results allow us to describe a new fundamental link in the coordination of cell migration in the physiological context of embryonic cell migration and pathological context of metastasis., Le contrôle de la migration cellulaire est un processus essentiel fortement conservé chez l'embryon et lors de la formation des métastases à partir de tumeur primaires. La crête neurale (CN) est une population cellulaire embryonnaire multipotente, définie par sa capacité à migrer à travers l’embryon et donnant naissance à de nombreux dérivés tels que les os et cartilages craniofaciaux ou les mélanocytes, cellules pigmentées de la peau. Ses caractéristiques cellulaires et moléculaires font de la CN un très bon modèle physiologique permettant de comprendre le développement de métastases. L’équipe Monsoro-Burq a identifié un nouveau régulateur de la transition épithélium-mésenchyme et la migration de la CN in vivo, connu pour réguler la glycolyse, appelé PFKFB4. Contrairement à l'hypothèse initiale d'un contrôle de PFKFB4 sur la glycolyse l’équipe démontré que PFKFB4 est indispensable pour la mise en place de la CN, en activant la signalisation PI3K/AKT, indépendamment de son rôle de régulateur de la glycolyse (Pegoraro et al. 2015). L’objectif de cette thèse consiste à établir si ce lien nouveau entre PFKFB4 et l'activation de la signalisation AKT est important au cours de la migration de la CN et dans un contexte de cancer invasif ainsi que de définir quels en sont les mécanismes moléculaires. Dans un premier temps, nous avons montré que PFKFB4 joue un double rôle, à la fois sur la glycolyse et sur la voie PI3K/AKT pour le contrôle de la migration des cellules de la CN (Figueiredo et al. 2017). Dans un second temps, nous avons choisi d’étudier cela dans des cellules humaines de mélanomes, un modèle de cancer dérivé de la crête neurale, où PFKFB4 est surexprimé. Nous avons montré que PFKFB4 contrôle la migration de cellules de mélanome indépendamment de son rôle sur la glycolyse, comme dans l’embryon. Dans le mélanome et la CN, nous avons montré que PFKFB4 agit indirectement sur AKT. Nous avons recherché un partenaire de PFKFB4 par spectrométrie de masse et identifié ICMT, un régulateur de la localisation de RAS. Enfin, nous avons pu explorer l’importance de cette interaction dans le contrôle de la voie AKT et de la migration des cellules de mélanome (Sittewelle et al., 2020). Ce travail de thèse a permis d’explorer le détail moléculaire par lequel PFKFB4, régulateur du métabolisme cellulaire, contrôle également par un mécanisme non conventionnel, la réponse des cellules aux signaux de leur environnement et la migration cellulaire. Nos résultats permettent de décrire un nouveau lien fondamental de la coordination de la migration dans le contexte physiologique des migrations embryonnaires et celui pathologique des métastases.

The Warburg effect is one of the hallmarks of cancer cells in humans. It is a true metabolic reprogramming to aerobic glycolysis, allowing cancer cells to meet their particular energy needs for growth, proliferation, and resistance to apoptosis, depending on the microenvironment they encounter within the tumor. We have recently discovered that the Crassostrea gigas oyster can naturally reprogram its metabolism to the Warburg effect. Thus, the oyster becomes a new invertebrate model useful for cancer research. Due to its lifestyle, the oyster C. gigas has special abilities to adapt its metabolism to the extreme changes in the environment in which it is located. The oyster C. gigas is therefore a model of interest to study how the environment can control the Warburg effect under conditions that could not be explored in vertebrate model species.

During tumor development, malignant cells rewire their metabolism to meet the biosynthetic needs required to increase their biomass and to overcome their microenvironment constraints. The sustained activation of aerobic glycolysis, also called Warburg effect, is one of these adaptative mechanisms. The progresses in this area of research have revealed the flexibility of cancer cells that alternate between glycolytic and oxidative metabolism to cope with their conditions of development while sharing their energetic resources. In this survey, we review these recent breakthroughs and discuss a model that likens tumor to an evolutive metabolic ecosystem. We further emphasize the ensuing therapeutic applications that target metabolic weaknesses of neoplastic cells.

International audience; Au cours du développement tumoral, les cellules malignes reprogramment leur métabolisme pour répondre à la demande en biosynthèses conditionnant l’augmentation de leur biomasse et pour s’adapter aux propriétés de leur microenvironnement. Les avancées récentes de la recherche ont révélé l’étonnante flexibilité des cellules cancéreuses qui alternent entre un métabolisme glycolytique aérobie (appelé effet Warburg) et un métabolisme oxydatif en fonction de leurs conditions de développement, une plasticité métabolique requérant une mutualisation de leurs ressources énergétiques. Dans cette revue, nous présentons ces nouvelles découvertes et discutons d’un modèle décrivant la tumeur comme un écosystème métabolique évolutif tout en insistant sur les applications thérapeutiques qui en découlent.

Energy is the major determinant of neuronal viability. We focus our synthesis on the hypothesis of the development of aerobic glycolysis by the stimulation of the canonical WNT/β-catenin pathway in amyotrophic lateral sclerosis (ALS). The stimulation of the canonical WNT/β-catenin pathway induces the activation of aerobic glycolysis, also called Warburg effect, via the stimulation of glycolytic enzymes such as Glut (glucose transporter), PKM2 (pyruvate kinase M2), PDK1 (pyruvate dehydrogenase kinase 1), LDH-A (lactate dehydrogenase A) and MCT-1 (monocarboxylate transporter 1). The aerobic glycolysis consists to a supply of a large part of glucose into lactate regardless of oxygen. Aerobic glycolysis is less efficient in terms of ATP production than oxidative phosphorylation due to the shunt of the TCA cycle. Dysregulation of cellular energy metabolism promotes cell death and participates to the progression of ALS. Controlling the expression of the canonical WNT/β-catenin signaling pathway is an attractive strategy to regulate aerobic glycolysis initiation and the progression of ALS.

We used the yeast Crabtree (+) model to study the relationships between the energy metabolism pathways during the implementation of the Warburg effect. The effect of glucose on S. cerevisiae energetic metabolism results initially in a kinetic inhibition of the oxidative metabolism (Crabtree effect). Rapidly after the addition of glucose, we found an accumulation of F1, 6bP. This induces a drastic reduction in the ratio G6P / F1,6bP. Moreover, it has been shown that G6P stimulates and F1,6bP inhibits the activity of the respiratory chain "in-vitro". Mutants and the modulation of this ratio allowed us to show that the induction of the Crabtree effect is due to a decrease in the G6P / F1,6bP ratio. In parallel with the implementation of the Crabtree effect, glucose induces a genetic rearrangement that leads to a Warburg effect. We showed a decrease over time of mitochondrial enzymatic equipment by dilution effect, due to a halt of mitochondrial biogenesis (transcriptional repression of HAP4). We have been able to show that this decrease in respiratory capacity has no effect on the cellular capacity for ATP synthesis. This is due to the increase in glycolytic ATP synthesis flux. Furthermore, the use of mutants where there is no repression of mitochondrial metabolism upon glucose addition allowed us to show that there is no simple link between OXPHOS activity and cell proliferation. i.e. Mitochondrial metabolism repression/high glycolytic flux is not mandatory to allow a rapid cell proliferation. This is a rare example where energetic metabolism and cell proliferation are uncoupled., Nous avons étudié les relations entre les différentes voies du métabolisme énergétique lors de la mise en place des effets Crabtree et Warburg. L’effet du glucose sur le métabolisme énergétique de S. cerevisiae se traduit dans un premier temps par une inhibition cinétique du métabolisme oxydatif (effet Crabtree). Après l’ajout de glucose aux cellules, nous avons mis en évidence l’accumulation d’un intermédiaire de la glycolyse, le F1,6bP. Ceci induit une diminution drastique du rapport G6P/F1,6bP. Or, il a été montré que le G6P stimule et le F1,6bP inhibe l’activité de la chaine respiratoire mitochondriale « in-situ ». L’utilisation de mutants et la modulation de ce rapport nous a permis de montrer que l’induction de l’effet Crabtree chez la levure Saccharomyces cerevisiae est dû à une diminution du rapport G6P/F1,6bP. Parallèlement, le glucose induit un réarrangement génétique qui à terme conduit à un effet Warburg. Nous avons mis en évidence une diminution, au cours du temps du contenu mitochondrial par effet de dilution, suite à un arrêt de la biogenèse mitochondriale (répression de HAP4). Nous avons pu montrer que cette diminution quantitative des OXPHOS est sans effet sur la synthèse d’ATP cellulaire. Ceci est dû à une augmentation du flux de synthèse d’ATP glycolytique. L’utilisation de mutants HAP4", nous a permis de montrer qu’il n’y a pas de lien simple entre prolifération et répression des OXPHOS. Bien que le flux glycolytique diminue dans les conditions de maintien des OXPHOS, ceci est sans effet notoire sur la vitesse de prolifération. Ceci est un rare exemple d’une situation biologique ou l’on observe un découplage entre métabolisme énergétique et prolifération.

Dans les pays industrialisés, les rétinopathies ischémiques proliférantes telles que la rétinopathie diabétique et la rétinopathie du prématuré sont les principales causes de cécité chez les individus en âge de travailler et la population pédiatrique. Ces pathologies sont caractérisées par une dégénérescence microvasculaire initiale suivie d’une hyper-vascularisaton compensatoire disproportionnée et pathologique. Les sirtuines constituent une importante famille de protéines impliquées dans le métabolisme et la réponse au stress. Plus particulièrement, sirtuine 3 (SIRT3) est une déacétylase mitochondriale primordiale qui agit au cœur du métabolisme énergétique et de l’activation de nombreuses voies métaboliques oxydatives. Nos résultats démontrent pour la première fois qu’une déficience en SIRT3 diminue la sévérité des lésions vasculaires dans le modèle murin de rétinopathie induite par l’oxygène (OIR). En plus de stimuler l’angiogénèse, l’absence de SIRT3 est aussi associée à une augmentation de la glycolyse, possiblement en activant la famille de gènes 6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase (PFKFB). Nous suggérons que le manque de SIRT3 est impliqué dans l’effet Warburg et procure ainsi un avantage prolifératif et protecteur dans l’OIR. La présente étude propose SIRT3 comme nouvelle cible thérapeutique potentielle dans la rétinopathie du prématuré, une maladie dont les complications désastreuses persistent tout au long de la vie., Proliferative ischemic retinopathies such as proliferative diabetic retinopathy and retinopathy of prematurity (ROP) are the leading causes of blindness in working age and pediatric populations in industrialized countries. These pathologies are characterized by an initial microvascular degeneration followed by a disproportionate compensatory but pathological hyper-vascularization mounted by the hypoxic and energy deficient retina in an attempt to reinstate metabolic equilibrium. Sirtuins are an important family of protein involved in metabolism and stress response. Sirtuin 3 (SIRT3) in particular is a major mitochondrial deacetylase central to energy metabolism and the regulation of many oxidative pathways. For the first time, our results show that a lack of SIRT3 decreases the severity of vascular lesions in the oxygen-induced retinopathy (OIR) mouse model. Deficiency in SIRT3 not only stimulates angiogenesis, but also increases glycolysis, possibly through indirect activation of the gene family 6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase (PFKFB). We suggest that a lack of SIRT3 is involved in the Warburg effect and therefore confers a proliferative advantage that is protective in OIR. The present study puts forward SIRT3 as a new potential therapeutic target for ROP, a disease leading to life-long vision complications.

Originally identified as dietary lipid detergents, bile acids (BA) are now recognized as signaling molecules which bind to the transmembrane receptor TGR5 and the nuclear receptor FXR (Farnesoid X Receptor). Upon binding to TGR5 at the surface of enteroendocrine L cells, bile acids (BA) promote the secretion of the incretin GLP-1 which potentiates the glucose-induced insulin secretion by pancreatic beta-cells. More than 50% of the insulin secretion in response to glucose is mediated by GLP-1 and the other incretin Glucose-dependent Insulinotropic Polypeptide (GIP). Once secreted, GLP-1 is rapidly (2-3 minutes) degraded by the endothelial enzyme Dipeptydil Peptidase 4 (DPP4). GLP-1 analogues and DPP4 inhibitors are successfully used for the treatment of T2D. FXR is a ligand-activated nuclear receptor highly expressed in the liver and in the distal intestine. FXR controls BA, lipid and glucose metabolism. Whether FXR is expressed, functional in intestinal enteroendocrine L cells and in which extend its activation affects GLP-1 production are not yet reported. Encouraging data were obtained during my M2 training course. The aim of my thesis was thus to assess whether FXR in enteroendocrines cells could participate in the control of the deregulation of glucose homeostasis. Multiple in vitro, ex vivo and in vivo human and murine models allowed us to show that FXR is present and functional in L cells. FXR activation decreases GLP-1 production and secretion in L cells by inhibiting glycolysis pathway through an interference with the carbohydrate responsive transcription factor ChREBP. Finally, I identified an additional mechanism of action of the bile acid sequestrant Colesevelam, a molecule currently successfully used in USA for treating type 2 diabetic patients., L’homéostasie énergétique ou ‘balance énergétique’ est l’équilibre qui s’établit chez l’Homme et l’animal adulte entre la prise quotidienne de nutriments sous la forme de glucides, de lipides ou de protéines et leur oxydation pour ne produire que la quantité énergétique strictement nécessaire. Pour maintenir cette balance l’organisme doit recueillir en permanence des signaux nerveux, métaboliques ou hormonaux de la part de cellules spécifiques. Ces senseurs des besoins énergétiques transmettent alors à des centres régulateurs leurs informations qui en retour, par voie hormonale ou nerveuse, informent les organes effecteurs des mesures à prendre pour stocker, produire ou consommer l’énergie. Les trois principaux centres de cette balance sont 1/ le cerveau, centre intégrateur de l’information ; 2/ un groupe d’organes effecteurs parmi lesquels le foie, le tissu adipeux, les muscles squelettiques, le pancréas et 3/ un centre senseur de la qualité et de la quantité des aliments, le tractus gastrointestinal (Migrenne 2006). En plus d’être la source d’énergie nécessaire à la vie des cellules, les nutriments tels que les acides gras, le cholestérol ou encore le glucose sont aussi des molécules de signalisation cellulaire à la fois par leur fixation à des récepteurs membranaires mais aussi via des récepteurs nucléaires. Un déséquilibre dans l’homéostasie énergétique dû à une alimentation déséquilibrée, à un manque d’exercice physique ou à des facteurs génétiques est une caractéristique de l’obésité et de complications telles que le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires (Hill, 2006). Au cours de ma thèse je me suis intéressé à l’intestin pour son rôle de régulateur de l’homéostasie énergétique dans un contexte physiologique ou physiopathologique d’obésité via sa capacité à sécréter l’incrétine Glucagon-Like Peptide-1 (GLP-1) en réponse au glucose et aux acides biliaires. J’ai étudié plus particulièrement le rôle du récepteur nucléaire en tant que senseurs moléculaires des acides biliaires FXR dans les cellules sécrétrices de cette incrétine car à l’heure actuelle rien n’était connu quant à son rôle ni même quant à son expression dans la cellule L. Pour cela, j’ai utilisé des lignées cellulaires murines et humaines où j’ai mis au point les conditions expérimentales pour répondre aux questions posées. Grâce à des ARN d’intestins issus de différents modèles de souris la relevance chez le rongeur a été testée. La relevance de ces résultats sur des biopsies intestinales humaine a également été testée. Grâce à ces outils, j'ai pu montré que FXR dans les cellules L était fonctionnel et que son activation interférait avec la voie de la glycolyse entrainant moins de synthèse et de sécrétion de GLP-1. Cela nous a permis de proposer un nouveau mécanisme moléculaire par lequel les séquestrants des acides biliaires exercent leur effets bénéfiques chez des patients atteints de diabète de type 2.

Originally identified as dietary lipid detergents, bile acids (BA) are now recognized as signaling molecules which bind to the transmembrane receptor TGR5 and the nuclear receptor FXR (Farnesoid X Receptor). Upon binding to TGR5 at the surface of enteroendocrine L cells, bile acids (BA) promote the secretion of the incretin GLP-1 which potentiates the glucose-induced insulin secretion by pancreatic beta-cells. More than 50% of the insulin secretion in response to glucose is mediated by GLP-1 and the other incretin Glucose-dependent Insulinotropic Polypeptide (GIP). Once secreted, GLP-1 is rapidly (2-3 minutes) degraded by the endothelial enzyme Dipeptydil Peptidase 4 (DPP4). GLP-1 analogues and DPP4 inhibitors are successfully used for the treatment of T2D. FXR is a ligand-activated nuclear receptor highly expressed in the liver and in the distal intestine. FXR controls BA, lipid and glucose metabolism. Whether FXR is expressed, functional in intestinal enteroendocrine L cells and in which extend its activation affects GLP-1 production are not yet reported. Encouraging data were obtained during my M2 training course. The aim of my thesis was thus to assess whether FXR in enteroendocrines cells could participate in the control of the deregulation of glucose homeostasis. Multiple in vitro, ex vivo and in vivo human and murine models allowed us to show that FXR is present and functional in L cells. FXR activation decreases GLP-1 production and secretion in L cells by inhibiting glycolysis pathway through an interference with the carbohydrate responsive transcription factor ChREBP. Finally, I identified an additional mechanism of action of the bile acid sequestrant Colesevelam, a molecule currently successfully used in USA for treating type 2 diabetic patients., L’homéostasie énergétique ou ‘balance énergétique’ est l’équilibre qui s’établit chez l’Homme et l’animal adulte entre la prise quotidienne de nutriments sous la forme de glucides, de lipides ou de protéines et leur oxydation pour ne produire que la quantité énergétique strictement nécessaire. Pour maintenir cette balance l’organisme doit recueillir en permanence des signaux nerveux, métaboliques ou hormonaux de la part de cellules spécifiques. Ces senseurs des besoins énergétiques transmettent alors à des centres régulateurs leurs informations qui en retour, par voie hormonale ou nerveuse, informent les organes effecteurs des mesures à prendre pour stocker, produire ou consommer l’énergie. Les trois principaux centres de cette balance sont 1/ le cerveau, centre intégrateur de l’information ; 2/ un groupe d’organes effecteurs parmi lesquels le foie, le tissu adipeux, les muscles squelettiques, le pancréas et 3/ un centre senseur de la qualité et de la quantité des aliments, le tractus gastrointestinal (Migrenne 2006). En plus d’être la source d’énergie nécessaire à la vie des cellules, les nutriments tels que les acides gras, le cholestérol ou encore le glucose sont aussi des molécules de signalisation cellulaire à la fois par leur fixation à des récepteurs membranaires mais aussi via des récepteurs nucléaires. Un déséquilibre dans l’homéostasie énergétique dû à une alimentation déséquilibrée, à un manque d’exercice physique ou à des facteurs génétiques est une caractéristique de l’obésité et de complications telles que le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires (Hill, 2006). Au cours de ma thèse je me suis intéressé à l’intestin pour son rôle de régulateur de l’homéostasie énergétique dans un contexte physiologique ou physiopathologique d’obésité via sa capacité à sécréter l’incrétine Glucagon-Like Peptide-1 (GLP-1) en réponse au glucose et aux acides biliaires. J’ai étudié plus particulièrement le rôle du récepteur nucléaire en tant que senseurs moléculaires des acides biliaires FXR dans les cellules sécrétrices de cette incrétine car à l’heure actuelle rien n’était connu quant à son rôle ni même quant à son expression dans la cellule L. Pour cela, j’ai utilisé des lignées cellulaires murines et humaines où j’ai mis au point les conditions expérimentales pour répondre aux questions posées. Grâce à des ARN d’intestins issus de différents modèles de souris la relevance chez le rongeur a été testée. La relevance de ces résultats sur des biopsies intestinales humaine a également été testée. Grâce à ces outils, j'ai pu montré que FXR dans les cellules L était fonctionnel et que son activation interférait avec la voie de la glycolyse entrainant moins de synthèse et de sécrétion de GLP-1. Cela nous a permis de proposer un nouveau mécanisme moléculaire par lequel les séquestrants des acides biliaires exercent leur effets bénéfiques chez des patients atteints de diabète de type 2.

Yeasts are unicellular eukaryotic organisms which prefer glucose as energy source. The yeast model Kluyveromyces lactis has two glucose permeases. The expression of one of its permeases, RAG1, is induced by extracellular glucose. The glucose signaling pathway responsible for RAG1 expression regulation is dependent upon glucose sensing through a specific membrane glucose sensor, Rag4. However, RAG1 expression is also dependent upon glucose metabolism by glycolysis. Indeed, in glycolytic mutants RAG1 expression is strongly affected even when glucose is present. During these doctoral studies, we characterized mechanisms involved in glycolytic control on glucose signaling. Using glycolytic mutant or glycolysis chemical inhibitors, we have demonstrated that, in K. lactis, glycolysis targets the stability of the glucose sensor Rag4, controlling glucose signaling and RAG1 expression. This glycolytic control appears to be conserved in the yeast model Saccharomyces cerevisiae. We have shown that the C-terminal cytoplasmic tail of glucose sensor Rag4 is necessary for glucose signaling and forms a protein interaction platform. Rag4 protein contains several domains controlling Rag4 stability in response to different destabilization signals: glycolytic signal or carbon source signal. Finally, the nature of the glycolytic signal was studied considering two hypotheses: protein nature (e.g. glycolytic enzyme) or metabolic nature (e.g. glycolysis metabolic intermediate). This doctoral thesis underlines a new role of glycolysis in controlling membrane glucose sensor stability in K. lactis and S. cerevisiae, Chez les levures, organismes eucaryotes unicellulaires, le glucose est la source d'énergie préférée. La levure modèle Kluyveromyces lactis possède deux perméases au glucose. L'expression d'une de ces deux perméases, codée par le gène RAG1, est induite par la présence de glucose extracellulaire et cette régulation transcriptionnelle dépend de la détection du glucose par un senseur membranaire spécifique, Rag4. Cependant, la régulation de l'expression de RAG1 dépend également de la capacité des cellules à métaboliser le glucose via la glycolyse. En effet, l'expression de RAG1 est fortement affectée dans des mutants glycolytiques malgré la présence de glucose extracellulaire. Au cours de cette thèse, nous nous sommes attachés à déterminer les mécanismes via lesquels la glycolyse contrôle l'expression de RAG1. Grâce à l'utilisation de mutants glycolytiques ou d'inhibiteurs chimiques de la glycolyse chez K. lactis, nous avons démontré que la glycolyse régule la stabilité du senseur Rag4 à la membrane plasmique et contrôle ainsi la voie de signalisation du glucose et l'expression de RAG1. De plus, ce mécanisme de contrôle est conservé chez la levure modèle Saccharomyces cerevisiae. L'étude plus approfondie de Rag4 nous a permis de déterminer que la transmission du signal glucose requiert la queue C-terminale cytoplasmique de Rag4, qui sert de plateforme d'interaction protéique. La caractérisation fonctionnelle de Rag4 nous a permis de mettre en évidence que la protéine contient plusieurs domaines impliqués dans le contrôle de sa stabilité en fonction du type de signal induisant la déstabilisation: signal glycolytique ou changement de source de carbone. Enfin, la nature du signal issu de la glycolyse qui cible le senseur membranaire Rag4 a été étudiée en testant deux hypothèses : le signal est protéique (enzyme de la glycolyse) ou métabolique (métabolite intermédiaire de la glycolyse). Ces travaux de thèse ont permis de mettre en évidence un rôle inédit de la glycolyse dans le contrôle de la stabilité des senseurs membranaires du glucose chez les levures K. lactis et S. cerevisiae

Plant defensins belong to the wide family of antimicrobial peptides implied in innate immunity. They are characterised by their richness in cysteines and disulphide bridges as well as their antifungal properties. However, other biological activities have also been described for some plant defensins. This work continues the study of one of these additional activities : the property to confer cellular tolerance to zinc excess when a defensin is expressed in yeast. Arabidopsis halleri defensin AhPDF1.1b is taken as a model to study the mode of action of defensins in this particular activity. Firstly, the possibility that recombinant AhPDF1.1b could chelate zinc was researched. This study has required the production of the recombinant protein. Its production in Pichia pastoris was set up. We showed by fluorimetry and ESI-MS in native conditions that it is indeed possible for the defensin AhPDF1.1b to fix several zinc atoms, particularly after reduction of the protein. However the stability of these complexes as well as zinc coordination remain to be elucidated. Secondly, a study of the cellular response of yeast to the expression of AhPDF1.1b under zinc excess was led. When it is expressed in yeast, AhPDF1.1b is not secreted but accumulated in the endoplasmic reticulum (ER) and in pre-vacuolar compartments, which led us to study the influence of AhPDF1.1b expression and zinc excess on ER functioning. It has been shown that the control of the ER quality, and especially the UPR “Unfolded Protein Response” and the ERAD “ER-associated degradation” boosted by the expression of AhPDF1.1b during a zinc overload what probably triggers the mechanisms of tolerance. Eventually, a transcriptomic analysis on yeast expressing AhPDF1.1b under zinc excess was developed. The expression of defensin alone does not disturb the gene expression profile. However, under zinc excess conditions, it allows a limitation of the deregulations of gene expression provoked by zinc overload. In the conditions of AhPDF1.1b expression and zinc excess, there is an induction of an hypoxic response and surprisingly, a great production of ergosterol.; Les défensines de plantes appartiennent à la grande famille des peptides antimicrobiens impliqués dans l’immunité innée. Elles se caractérisent par leur richesse en cystéines et ponts disulfures et par leurs propriétés antifongiques. Cependant, d’autres activités biologiques ont également été décrites chez certaines défensines de plante. Ce travail poursuit l’étude d’une de ces activités annexes et notamment la propriété de conférer une tolérance cellulaire à un excès de zinc lorsqu’une défensine est exprimée dans la levure. La défensine d’Arabidospsis halleri, AhPDF1.1b est prise comme défensine modèle pour étudier le mode d’action des défensines dans cette activité très particulière. Dans un premier temps, la possibilité de chélation du zinc par AhPDF1.1b a été recherchée. Cette étude a nécessité la production de la protéine recombinante. La mise au point de cette production chez Pichia pastoris a été entreprise. Nous avons montré par des études de fluorimétrie et d’ESI-MS en conditions natives qu’il est en effet possible que la défensine AhPDF1.1b recombinante fixe plusieurs atomes de zinc, en particulier après réduction. Cependant la stabilité de ces complexes et la coordination du zinc restent à élucider. Dans un deuxième temps, une étude sur la réponse cellulaire de la levure à l’expression de AhPDF1.1b en condition d’excès de zinc a été menée. Lorsqu’elle est exprimée dans la levure, AhPDF1.1b n’est pas sécrétée mais accumulée dans le réticulum endoplasmique (RE) et des compartiments pré-vacuolaires, ce qui nous a conduit à étudier l’influence de l’expression de AhPDF1.1b et d’un excès de zinc sur le fonctionnement du RE. Il a été montré que le contrôle qualité du RE notamment l’ UPR « Unfolded Protein Response » et l’ ERAD « ER-associated degradation» sont augmentés lors de l’expression de AhPDF1.1b et d’une surcharge en zinc, ce qui concourt au mécanisme de tolérance au zinc. Enfin, dans un troisième temps, une analyse transcriptomique sur des levures exprimant AhPDF1.1b en conditions d’excès de zinc a été développée. L’expression de la défensine seule ne perturbe pas le profil d’expression des gènes. Par contre, en conditions de surcharge en zinc, elle permet de limiter certaines dérégulations de l’expression des gènes provoquées par l’excès de zinc. En conditions d’expression de AhPDF1.1b et d’excès de zinc, il y a une induction d’une réponse hypoxique et de façon surprenante, une surproduction très importante de l’ergostérol. Bien que beaucoup de choses restent à découvrir concernant le mode d’action de la défensine AhPDF1.1b, les résultats présentés dans cette thèse constituent un premier pas vers son élucidation

Cells of solid tumors are often exposed to an environment deficient in oxygen, i.e. hypoxic. The Hypoxia-Inducible Factor-1 (HIF-1) is the major transcription factor involved in cellular adaptation to hypoxia. HIF-1 regulates a wide array of genes involved in angiogenesis, cellular metabolism or pH regulation. My thesis is organized into three axes around HIF-1 and metabolic reprogramming in hypoxia. I first studied Factor-Inhibiting HIF-1 (FIH), one of two oxygen sensors regulating HIF-1. We showed that FIH is essential for tumor development through inhibition of the HIF-1 transcriptional activity as well as through the suppression of the p53-p21 axis. I then studied the HIF-1-induced « shift » in cellular metabolism toward glycolysis, which generates a type of “glucose addiction”. We showed that paradoxically, tumor cells store glycogen in hypoxia through a HIF-1 dependant mechanism. Glycogen served as a reservoir of intracellular glucose, which allows hypoxic cells to survive periods of glucose starvation. Finally, I studied AMPK «the guardian of energy », and showed that surprisingly, this kinase is not necessary in maintaining a viable level of ATP when glycolysis is inhibited (by blockade of lactate export). However, as expected, AMPK protected cells during glucose starvation. Moreover, combined inhibition of the lactate transporter MCT4 and of AMPK reduced dramatically tumor development in a xenograft model, suggesting a crucial role for these two actors in the context of growth of tumor cells in a hostile environment. Taken together these results identified several potential drug targets involved in the metabolic plasticity of hypoxic cells.; Les tumeurs solides sont souvent confrontées à un environnement déficient en oxygène, dit hypoxique. Hypoxia-Inducible Factor 1 (HIF1) est le facteur de transcription clé de l’adaptation cellulaire à l’hypoxie, régulant de nombreux gènes impliqués dans l’angiogenèse, le métabolisme cellulaire ou la régulation du pH. Ma thèse s’articule en trois axes autour de HIF1 et de la reprogrammation métabolique hypoxique. J’ai d’abord étudié Factor-Inhibiting HIF1 (FIH), l’un des deux senseurs d’oxygène régulant HIF1. Nous avons montré que FIH est essentiel dans le développement tumoral en inhibant à la fois l’activité transcriptionnelle de HIF1 et la voie p53-p21. J’ai ensuite étudié le « shift » du métabolisme cellulaire vers la glycolyse induit par HIF1, générant une addiction pour le glucose. Nos travaux ont montré que paradoxalement, les cellules hypoxiques synthétisent du glycogène via HIF1 constituant ainsi une réserve de glucose intracellulaire. Le glycogène confère alors une résistance accrue des cellules tumorales suite à une carence en glucose. Enfin, j’ai pu montrer que l’AMPK, « gardien de la balance énergétique », n’est pas nécessaire au maintien d’un niveau viable d’ATP suite à l’inhibition de la glycolyse, via le blocage de l’export de lactate, mais exerce, un effet protecteur en absence de glucose. Cependant, l’inhibition conjointe du transporteur de lactate, MCT4, et de l’AMPK réduit fortement le développement tumoral dans un modèle de xénogreffes chez la souris, suggérant un rôle crucial de ces deux acteurs dans ce contexte. L’ensemble de ces travaux a permis d’identifier plusieurs cibles potentielles impliquées dans la plasticité métabolique en hypoxie.

Cells of solid tumors are often exposed to an environment deficient in oxygen, i.e. hypoxic. The Hypoxia-Inducible Factor-1 (HIF-1) is the major transcription factor involved in cellular adaptation to hypoxia. HIF-1 regulates a wide array of genes involved in angiogenesis, cellular metabolism or pH regulation. My thesis is organized into three axes around HIF-1 and metabolic reprogramming in hypoxia. I first studied Factor-Inhibiting HIF-1 (FIH), one of two oxygen sensors regulating HIF-1. We showed that FIH is essential for tumor development through inhibition of the HIF-1 transcriptional activity as well as through the suppression of the p53-p21 axis. I then studied the HIF-1-induced « shift » in cellular metabolism toward glycolysis, which generates a type of “glucose addiction”. We showed that paradoxically, tumor cells store glycogen in hypoxia through a HIF-1 dependant mechanism. Glycogen served as a reservoir of intracellular glucose, which allows hypoxic cells to survive periods of glucose starvation. Finally, I studied AMPK «the guardian of energy », and showed that surprisingly, this kinase is not necessary in maintaining a viable level of ATP when glycolysis is inhibited (by blockade of lactate export). However, as expected, AMPK protected cells during glucose starvation. Moreover, combined inhibition of the lactate transporter MCT4 and of AMPK reduced dramatically tumor development in a xenograft model, suggesting a crucial role for these two actors in the context of growth of tumor cells in a hostile environment. Taken together these results identified several potential drug targets involved in the metabolic plasticity of hypoxic cells., Les tumeurs solides sont souvent confrontées à un environnement déficient en oxygène, dit hypoxique. Hypoxia-Inducible Factor 1 (HIF1) est le facteur de transcription clé de l’adaptation cellulaire à l’hypoxie, régulant de nombreux gènes impliqués dans l’angiogenèse, le métabolisme cellulaire ou la régulation du pH. Ma thèse s’articule en trois axes autour de HIF1 et de la reprogrammation métabolique hypoxique. J’ai d’abord étudié Factor-Inhibiting HIF1 (FIH), l’un des deux senseurs d’oxygène régulant HIF1. Nous avons montré que FIH est essentiel dans le développement tumoral en inhibant à la fois l’activité transcriptionnelle de HIF1 et la voie p53-p21. J’ai ensuite étudié le « shift » du métabolisme cellulaire vers la glycolyse induit par HIF1, générant une addiction pour le glucose. Nos travaux ont montré que paradoxalement, les cellules hypoxiques synthétisent du glycogène via HIF1 constituant ainsi une réserve de glucose intracellulaire. Le glycogène confère alors une résistance accrue des cellules tumorales suite à une carence en glucose. Enfin, j’ai pu montrer que l’AMPK, « gardien de la balance énergétique », n’est pas nécessaire au maintien d’un niveau viable d’ATP suite à l’inhibition de la glycolyse, via le blocage de l’export de lactate, mais exerce, un effet protecteur en absence de glucose. Cependant, l’inhibition conjointe du transporteur de lactate, MCT4, et de l’AMPK réduit fortement le développement tumoral dans un modèle de xénogreffes chez la souris, suggérant un rôle crucial de ces deux acteurs dans ce contexte. L’ensemble de ces travaux a permis d’identifier plusieurs cibles potentielles impliquées dans la plasticité métabolique en hypoxie.

Agressive cancers often harbor an exacerbated glycolytic metabolism with overexpression of proteins that maintain intracellular pH by extruding metabolic acid waste (via CAIX, CAXII, MCT1 and MCT4 among others). The "triple-negative" breast cancers (with no expression of estrogen, progesteron and Her-2 receptors) have an increased consumption of glucose and worse prognosis in comparison with other breast cancers. Immunohistochemical analysis of glycolytic proteins among 159 patients with TNEG breast cancer, showed that MCT4 was predictive for metastasis and death occurence. In vitro targeting of MCT4 by Zinc Finger Nuclease (ZFN) technique demonstrated an anti-proliferative effect. However, the maximal anti-proliferative effect was observed with the combination of MCT4/MCT1 (by pharmacological inhibition) and mitochondrial respiration by phenformine in the Hs578t TNEG cell line. This study demonstrated that targeting glycolytic protein could have a therapeutic effect in TNEG breast cancers. Another study also use targeting of glycolytic protein such as CAIX and CAXII to increase in vitro and in vivo radiosensitivity of colorectal cell lines while demonstrating an original mechanism of radiosensitization by increasing intracellular acidosis. Finally we demonstrated that the hypoxamiR miR210 was involved in the radioresistance of lung cancer cell line with a stronger impact than the oxygen effect.; Les cancers agressifs se caractérisent par un métabolisme glycolytique exacerbé avec surexpression de protéines assurant le contrôle du pH intracellulaire par l’export efficace des déchets métaboliques acides (par CAIX, CAXII, MCT1 et MCT4 entre autres). Les cancers du sein dit "triple négatif" (sans expression des récepteurs à l'estrogène, progestérone et Her-2) présentent une consommation augmentée de glucose et un plus mauvais pronostic en comparaison avec les autres cancers du sein. L'analyse immunohistochimique de l'expression des protéines glycolytiques d'une cohorte de 159 patientes TNEG a montré que MCT4 était prédictif de la survenue de métastases et de décès. Le ciblage in vitro de MCT4 par la technique des Zinc Finger Nucléases (ZFN) a eu un effet anti-prolifératif. L'efficacité était toutefois maximale lors du ciblage combiné de MCT1 (inhibiteur pharmacologique), MCT4 et de la respiration mitochondriale par la phenformine dans la lignée de cancer TNEG Hs578t. Cette étude montre donc que le ciblage des protéines glycolytiques pourrait être une piste intéressante dans le traitement des cancers du sein TNEG. Un autre travail a permis d'exploiter le ciblage des protéines glycolytiques, notamment CAIX et CAXII, pour augmenter in vitro et in vivo la radiosensibilité de lignées de cancer colorectal tout en démontrant un mécanisme original de radiosensibilisation, via l'acidification intracellulaire. Enfin, nous avons mis en évidence l'importance de l'hypoxamiR miR210 dans la radiorésistance de lignées de cancer du poumon, avec une radiorésistance semblant dépasser l'effet oxygène.

International audience; Cancer cell metabolism described by Otto Warburg in the thirties became a cancer specific hallmark, also called "Warburg effect". Cancer cells use essentially glucose as fuel, through glycolysis, in order to meet their energy and biomass needs to insure their cell proliferation. Recent advances describe Warburg effect regulation by oncogenes and tumor suppressor genes. Moreover, mutations in some glycolysis enzymes are found in various cancers, highlighting the role of cell metabolism in cancer. In this review, we describe the mechanisms responsible for the Warburg effect at the molecular and cellular level, the role of cell signalling along with the implication of different transcription factors. As a cause or a consequence of tumorigenesis, the Warburg effect is now considered as a promising therapeutic target in the fight against cancer.

Cancer cells activate glycolysis, glutaminolysis and β-oxidation to promote their biosynthesis. The low activity of pyruvate kinase, reexpressed in its embryonic isoform PKM2, generates a bottleneck at the end of glycolysis, which reorients glucose catabolism towards formation of molecules implied in numerous synthesis: ribose for nucleic acids, glycerol for lipid synthesis, etc. However, a part of glucose is transformed in pyruvate, which also comes from aminoacids catabolism. Due to the inhibition of pyruvate dehydrogenase, pyruvate is preferentially transformed into lactate, either in the presence of oxygen (Warburg effect). Lactate dehydrogenase reaction furnishes lactic acid, which acidifies the tumoral microenvironment, a process which favors the cellular growth and regenerates NAD(+), a crucial cofactor for the functioning of various metabolic pathways (glycolysis, DNA synthesis and repair…). Cancer cells consume a lot of glutamine, which replenish Krebs cycle (coupled with ATP production), and/or furnishes aspartate for nucleotides synthesis. This particular metabolism is sustained by activation of oncogenes (Myc, AKT, etc.) and suppressors inactivation (P53, PTEN…). Like a parasite, cells draw on reserves of the host to supply their own biosynthesis, while they secrete waste products (NO, polyamines, ammonia, lactate…) that promote cellular growth. A "symbiotic" cooperation could be established between tumor cells themselves, and/or with environmental cells, to maximize ATP production in relation with resources and oxygen concentration.

Agressive cancers often harbor an exacerbated glycolytic metabolism with overexpression of proteins that maintain intracellular pH by extruding metabolic acid waste (via CAIX, CAXII, MCT1 and MCT4 among others). The "triple-negative" breast cancers (with no expression of estrogen, progesteron and Her-2 receptors) have an increased consumption of glucose and worse prognosis in comparison with other breast cancers. Immunohistochemical analysis of glycolytic proteins among 159 patients with TNEG breast cancer, showed that MCT4 was predictive for metastasis and death occurence. In vitro targeting of MCT4 by Zinc Finger Nuclease (ZFN) technique demonstrated an anti-proliferative effect. However, the maximal anti-proliferative effect was observed with the combination of MCT4/MCT1 (by pharmacological inhibition) and mitochondrial respiration by phenformine in the Hs578t TNEG cell line. This study demonstrated that targeting glycolytic protein could have a therapeutic effect in TNEG breast cancers. Another study also use targeting of glycolytic protein such as CAIX and CAXII to increase in vitro and in vivo radiosensitivity of colorectal cell lines while demonstrating an original mechanism of radiosensitization by increasing intracellular acidosis. Finally we demonstrated that the hypoxamiR miR210 was involved in the radioresistance of lung cancer cell line with a stronger impact than the oxygen effect., Les cancers agressifs se caractérisent par un métabolisme glycolytique exacerbé avec surexpression de protéines assurant le contrôle du pH intracellulaire par l’export efficace des déchets métaboliques acides (par CAIX, CAXII, MCT1 et MCT4 entre autres). Les cancers du sein dit "triple négatif" (sans expression des récepteurs à l'estrogène, progestérone et Her-2) présentent une consommation augmentée de glucose et un plus mauvais pronostic en comparaison avec les autres cancers du sein. L'analyse immunohistochimique de l'expression des protéines glycolytiques d'une cohorte de 159 patientes TNEG a montré que MCT4 était prédictif de la survenue de métastases et de décès. Le ciblage in vitro de MCT4 par la technique des Zinc Finger Nucléases (ZFN) a eu un effet anti-prolifératif. L'efficacité était toutefois maximale lors du ciblage combiné de MCT1 (inhibiteur pharmacologique), MCT4 et de la respiration mitochondriale par la phenformine dans la lignée de cancer TNEG Hs578t. Cette étude montre donc que le ciblage des protéines glycolytiques pourrait être une piste intéressante dans le traitement des cancers du sein TNEG. Un autre travail a permis d'exploiter le ciblage des protéines glycolytiques, notamment CAIX et CAXII, pour augmenter in vitro et in vivo la radiosensibilité de lignées de cancer colorectal tout en démontrant un mécanisme original de radiosensibilisation, via l'acidification intracellulaire. Enfin, nous avons mis en évidence l'importance de l'hypoxamiR miR210 dans la radiorésistance de lignées de cancer du poumon, avec une radiorésistance semblant dépasser l'effet oxygène.

The success of radiotherapy mainly depends on the total administered dose. This dose must be homogenously delivered onto the tumor and must preserve the surrounding healthy tissue. However, several patients are hypersensitive to ionizing radiations and may develop important radiation-induced early and late side effects. The prediction of these side effects remains currently impossible, involving to limit the given dose with the risk to decrease the therapeutic benefit for patients. Therefore, one of the major challenges in radiobiology is to accurately predict tumour radioresistance and to determine normal tissue radiosensitivity to tailor treatment. Several studies have been carried out and different predictive assays have been described in this field. However, none of them showed significant results for clinical use. For several years, many technological advances in proteomic fields have been performed in order to identify new biomarkers. After a brief description of the main characteristics of tumor radioresistance and normal tissue radiosensitivity, we will develop in this review the different approaches proposed so far to identify predictive tools of radiotherapy outcome. We will then analyze in detail how proteomic studies can improve the understanding of mechanisms associated with radiosensitivity of healthy tissue and radioresistance of tumor cells and how they could highlight new predictive biomarkers in radiobiology.

Une diète faible en sodium donnée à des rates lors de la dernière semaine de gestation induit une diminution de l’expansion volumique, du diamètre des artères utérines et du poids des placentas comparativement à des rates témoins. Ces perturbations suggèrent une diminution de la perfusion placentaire affectant l’apport foetal en nutriments. Les ratons naissent avec une restriction de croissance intra-utérine (RCIU). Chez le foetus, le substrat énergétique cardiaque principal est le glucose via la glycolyse. À la naissance, la source principale d’énergie est l’utilisation des acides gras par la β-oxydation. Nous émettons l’hypothèse que dans ce modèle de RCIU, le coeur foetal répond à la diminution d’apport nutritionnel due à une atteinte maternelle en adaptant son métabolisme énergétique cardiaque à la baisse. Les rates gestantes (témoins et recevant la diète faible en sodium) sont sacrifiées au jour 22 de gestation (sur 23). Les coeurs foetaux sont prélevés afin de caractériser les protéines dites « limitantes » in vitro des voies de la glycolyse et de la β-oxydation. Les expressions protéiques de GLUT1, GLUT4, HK1, HK2, CPT2, CPT1β, cytochrome c, PFK1, PKM1/2, mesurées par immunobuvardage de type Western, sont similaires entre les coeurs des foetus RCIU et témoins, mâles et femelles. L’expression protéique de CPT1α est diminuée dans les coeurs des femelles RCIU seulement. Il n’existe aucune différence significative entre les différents groupes quant à l’activité enzymatique de PKM1/2. Nos résultats dressent un profil métabolique général suggérant que le sexe du foetus peut avoir un effet sur la réponse cardiaque foetale à une atteinte du volume sanguin maternel causée par la diète restreinte en sodium. Ce profil métabolique semble démontrer une atteinte du catabolisme des lipides. Afin de bien caractériser cette réponse du mécanisme énergétique, l’activité enzymatique des autres enzymes principales de la glycolyse (HK1, HK2, PFK1), le flux intra-mitochondrial d’acyl CoA à travers les CPTs ainsi que la quantité totale d’acétyl CoA devront être quantifiés., A low sodium diet was given to pregnant rats during the last week of gestation. This diet diminished the maternal expansion of blood volume, the uterine arteries diameter, and placental weight, when compared to their controls. Together, these results suggest a lower placenta perfusion and a decreased output of nutrients to the fetus. The offspring of these pregnant rats were born with an intra-uterine growth retardation (IUGR). The fetal heart utilizes glucose through glycolysis as the major cardiac energy substrate. At birth, the principal source of energy switches to the oxidation of fatty acids, through β-oxydation. We hypothesized that within our IUGR model, the fetal heart could respond to a diminished nutritional intake due to the maternal input when a decreased cardiac energy metabolism was present. The pregnant rats of both groups (controls and on the low sodium diet) were sacrificed on day 22 of a 23 day gestation. The fetal hearts were then analyzed looking for signs of the limiting proteins glycolysis and β-oxidation. The GLUT1, GLUT4, HK1, HK2, CPT2, CPT1β, cytochrome c, PFK1, PKM1/2 proteins obtained through a Western immunoblot method were similar between the hearts of the IUGR and their control fetuses, whether they were male or female. The protein expression of CPT1α was lower only in female IUGR fetal hearts. There was no significant difference between the groups with respect to the enzymatic activity of PKM1/2. Our results suggest that the metabolic profile changes with regards to the fetus gender and could affect the fetal cardiac metabolism, due to a lower maternal blood flow caused by a sodium controlled diet, by diminishing its lipid metabolism and sparing glucose metabolism. To characterize the energy metabolism, the enzymatic activity of the other principal limiting enzymes glycolysis (HK1, HK2, PFK1), the intra-mitochondrial flux of acyl CoA through the CPTs and the total quantity of acetyl CoA must also be analyzed.

L'exposition à la lumière des solutions de nutrition parentérale (NP) génère des peroxydes tels que l'H2O2 et l'ascorbylperoxyde (AscOOH). Cette absence de photo-protection provoque une augmentation des triglycérides (TG) plasmatique chez les enfants prématurés et chez un modèle animal, ayant un stress oxydatif et une stéatose hépatique indépendante de l’exposition au H2O2. Nous pensons que l'AscOOH est l'agent actif conduisant à l'élévation des TG. Le but est d'investiguer le rôle de l'AscOOH sur les métabolismes du glucose et des lipides à l'aide d'un modèle animal néonatal de NP., The light exposure of parenteral nutritive solutions generates peroxides such as H2O2 and ascorbylperoxide. This absence of photo-protection is associated with higher plasma triacylglycerol concentration (TG) in premature infants and, in animals, with oxidative stress and a H2O2 independent hepatic steatosis. We hypothesized that ascorbylperoxide is the active agent leading to high TG. The aim was to investigate the role of ascorbylperoxide on glucose and lipid metabolism in an animal model of neonatal parenteral nutrition.

Chloroacetaldehyde (CAA), one of the main products of ifosfamide (IFO) hepatic metabolism, is considered as responsible of IFO nephrotoxicity. The mechanisms of this nephrotoxicity are not completely known. In the first part of this study, we tried to clarify the pathophysiological mechanisms of CAA toxicity using precision-cut rat renal cortical slices, then, in the second part, we looked for a possible anticancerous effect of CAA on human breast cancer cells (MCF-7). Using clinically-relevant concentrations (0-75 µM), CAA nephrotoxicity was demonstrated by the depletion of ATP and glutathione and by the inhibition of lactate metabolism. Some of the gluconeogenic enzymes, mainly glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase, were inhibited by CAA. The complex I of the mitochondrial respiratory chain as well as lactate oxidation were also inhibited by CAA. On the other hand, CAA (10 and 25 µM) inhibited MCF-7 cell proliferation which was not accompanied by cellular ATP depletion. Glucose transport and metabolism as well as some of the glycolytic enzymes were also inhibited by CAA. Hexokinase seems to be the rate-limiting enzyme of glycolysis. In conclusion, CAA is implied in the mechanisms of IFO-induced nephrotoxicity; furthermore, it could, via the inhibition of the glycolytic pathway, contribute to the therapeutic effect of IFO., Le chloroacétaldéhyde (CAA), un des principaux produits du métabolisme hépatique de l’ifosfamide (IFO), est considéré comme responsable de la néphrotoxicité de ce médicament. Les mécanismes exacts de cette néphrotoxicité ne sont pas complètement élucidés. Dans la première partie de cette étude, nous avons essayé de préciser les mécanismes physiopathologiques de la toxicité du CAA sur un modèle de tranches de cortex rénal de rat, puis, dans la deuxième partie, nous avons recherché un effet anticancéreux éventuel du CAA sur des cellules de cancer du sein humain (MCF-7). La néphrotoxicité du CAA, utilisé à des concentrations proches de celles mesurées chez les patients traités par l’IFO, soit 0 - 75 µM, s’est manifestée par une chute d’ATP et du glutathion ainsi que par une inhibition du métabolisme du lactate. Certaines enzymes de la néoglucogenèse, notamment la glyceraldéhyde 3-phosphate déshydrogénase, ont été inhibées par le CAA. Le complexe I de la chaîne respiratoire mitochondriale ainsi que l’oxydation du lactate ont été également inhibées par le toxique. D’autre part, le CAA (10 et 25 µM) a inhibé la prolifération des cellules MCF-7 sans que cette inhibition soit accompagnée d’une chute d’ATP cellulaire. Le transport cellulaire et le métabolisme du glucose ainsi que certaines enzymes de la glycolyse ont été également inhibés par le CAA. Parmi celles-ci, l’hexokinase semble être l’enzyme qui catalyse l’étape limitante de la voie de la glycolyse. En conclusion, le CAA est bien impliqué dans les mécanismes de la néphrotoxicité de l’IFO, mais de plus, il pourrait, via l’inhibition de la glycolyse, contribuer à l’effet thérapeutique de l’IFO.

Microdialysis allows postoperative monitoring of free flaps. It allows determining their cellular metabolism in vivo by measuring glucose, lactate, and pyruvate. We report an application on a greater omentum free flap.A 77 year old female patient was operated for a vertex angiosarcoma. A large loss of vertex substance (175cm(2)) was rebuilt with a greater omentum free flap. Monitoring included hourly clinical observation (color, temperature, aspect), and flap surveillance using microdialysis CMA 60((R)) catheter. The first value was obtained 1h 30 after revascularization. The following recordings were made every hour for 48hours, then every 2hours for the next two days, then every 4hours. The following parameters were assessed: glucose (G), lactate (L), and pyruvate (P). The lactate/pyruvate (L/P) ratio was calculated after each dosage. Critical and alert values were the same as for other types of flaps. The first values for G, L, P, and L/P were respectively: 0.92mmol/l, 0.92mmol/l, 72micromol/l, and 13. The mean G, L, P, and L/P values were respectively: 5.9mmol/l, 6mmol/l, 269micromol/l, and 22. The values corresponding to a stable metabolism were obtained on the first postoperative day with the following mean G, L, P, and L/P values of: 5.9mmol/l, 5.3mmol/l, 256micromol/l, and 21. Surgical evolution was uneventful.In cervicofacial reconstruction, the greater omentum free flap is often associated to a gastric strip (gastroepiploic flap) and either greatly or completely covered. It is thus little accessible to postoperative clinical surveillance and ischemic complications may be overlooked and compromise the flap's survival. Complementary surveillance techniques such as microdialysis are necessary.

Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) is the most common chronic liver disease associated with insulin resistance, obesity and type 2 diabetes. Excessive accumulation of triglycerides (TG) is a hallmark of NAFLD and therefore, a better understanding of the steps involved in regulating hepatic TG synthesis might yield novel information regarding the prevention and treatment of NAFLD. In the recent years, the transcription factor ChRepsilonBP has emerged as a major mediator of glucose action on lipogenic genes and as a key determinant of lipid synthesis in vitro. More importantly, this factor has been described to play a central role in hepatic steatosis and insulin resistance physiopathology. Although its implication in human disease has not yet been demonstrated, ChRepsilonBP could be an interesting therapeutic target against metabolic syndrome components.

This review reports recent observations concerning specificities of the cellular energy metabolism in cerebral tissues that highlight on characteristics of that of glial tumours, such as the association of metabolic alterations aggressiveness of these tumours. Compared to normal cerebral tissue, glial tissue exhibits both a relative independence towards oxygen and substrate furnitures and thus vascularization, as well as the metabolic co-operation of neurons and glial cells within the tumour. Occurrence of a Warburg effect could explain such metabolic autonomy that might be associated to genetic changes observed in gliomas. Characteristics of the glycolytic metabolism within glioma tissue therefore may be novel land therapeutic approaches for the treatment of these tumours.

Most solid tumours preferentially develop glycolytic metabolism, often accompanying tumor aggressiveness. Increase in nucleic acid synthesis is associated with cell proliferation and glucose shunting to the pentose phosphate pathway. High glucose consumption is more associated with a metabolic adaptation than with a mitochondrial defect. Tumor cells do not present specific genetic modifications but adapt their metabolic capacities to their priority needs. However their metabolisms depend on oncogene expression more specifically expressed in this context. The glycolytic pathway is favored by tumor proliferation under hypoxia. Stabilization of HIF1 factor may explain the glycolytic metabolism of the tumors in an anaerobic environment. We demonstrate in two types of mitochondrial rich tumors, that specific defects induce completely different metabolic directions: when familial paragangliomas present a glycolytic metabolism, thyroid oncocytic tumors develop a specific oxidative metabolism.

Metabolic imaging with positron emission tomography (PET) provides, in neuro-oncology, information complementary to that provided by anatomic imaging obtained with CT-scanner or MRI. Only a few publications have yet reported its use in oligodendroglial tumors. These findings and partial results obtained in ongoing work, suggest some preliminary conclusions: 11C-MET (L-methyl-methionine) is a more appropriate tracer than 18F-FDG (fluoro-deoxy-glucose), in terms of both specificity and sensitivity, for the assessment of patients with this category of tumor. PET/MET allows differentiation between grade II and grade III oligodendrogliomas; better targeting for stereotactic biopsy; more accurate assessment of the post-operative residual tumor; identification of progression from low-grade to anaplastic grade during the disease course; differentiation between recurrence and a post-radiation processes. PET/MET allows, to some extent, prediction of response to radiotherapy; and, probably, to chemotherapy.

Glycolysis in blood samples is well-known to induce a rapid decrease of glucose concentration and the use of an antiglycolysis is supposed to prevent this phenomenon. Fifteen healthy volunteers were included in this study. The aim was to evaluate the stability of glucose concentration in regard to the type of blood collection tube used (with or without antiglycolytic agent (monoiodoacetate)) and the time before centrifugation. During the first two hours, a similar decrease was observed with both kind of tube (about 9% in two hours), then the effect of the antiglycolytic agent became significant. It is re-emphasised that glycolysis inhibitor should be used for glucose determination, especially when centrifugation is delayed.

One hundred patients presenting with exercise intolerance or rhabdomyolysis episodes have been examined successively by 31P Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) of leg plantar flexor muscles with exercise test. In all cases a muscle biopsy was performed. At the end of investigations, diagnosis of a metabolic myopathy was made in 33 patients: glycogenolysis or glycolysis deficiency in 8 cases, mitochondrial myopathy in 24 cases and CPT II deficiency in one case. Muscular dystrophy or congenital myopathy were diagnosed in 6 cases. No precise etiology could be found in 30 patients with either high CK levels or muscle biopsy abnormalities. Seven patients had rhabdomyolysis related to excessive physical activities. Twenty-four patients had functional symptoms. The principal MRS parameters used for diagnosis were the values of intracellular pH at the end of exercise and the time constant of phosphocreatine resynthesis during recovery. Lack of acidosis after exercise was observed in all patients with blockade of glycogenolysis or glycolysis. A slowing in phosphocreatine resynthesis was found in 66 p.cent of patients with definite mitochondrial myopathy. The specificity of these parameters were respectively 92.4 p.cent and 85.5 p.cent for the two groups. In conclusion (31)P MRS allows the detection of muscular glycogenoses with a sensitivity close to 100 p.cent. However, its sensitivity was lower for the detection of mitochondrial myopathies, as is also known for the other in vivo metabolic investigations, reflecting the heterogeneity of expression of mitochondrial abnormalities in a given muscle. The integration of imaging in the examination protocol may help to orientate towards the diagnostic of a dystrophy in some patients.

Afferent neurotransmission of a given neuronal group and its subsequent dendritic activity are followed by a transient hemodynamic response such as an increase of the local blood flow and of the intravascular level of oxygen. This neurovascular regulation involves neurons, astrocytes, interneurons and various transmitter substances. The resulting changes in the magnetic susceptibility is then detected by the MRI machine which can specifically localize regional brain activity. Blood oxygenation level dependent contrast reflects afferent inputs and their post-synaptic (dendritic) processing, rather than the output from the concerned cerebral zone (spiking). In other words, this contrast depends on local informational treatment of an active zone without implying any effective influence upon its targets.

Authors illustrate the evolution of the physiological profile of gymnasts over the past 40 years. Gymnasts are demonstrating increased anaerobic power. Maximal power output measured by the Wingate test in high level male gymnasts is currently between 12 and 14 W x kg(-1). Female gymnasts show maximal power between 10 and 12 W x kg(-1). In spite of an increase in the number of training hours, they have a low aerobic aptitude. It is still adequate and sufficient for their practice. Maximal heart rate values measured during gymnastic exercises have mirrored technical and acrobatic demands of increasing difficulty. Currently, exercise heart rates exceed 190 beat x min(-1) as compared to 135 to 151 beat x min(-1) in the seventies. Measurement of higher blood lactate values suggests that anaerobic glycolysis has increased in importance. Glycolytic contributions differ between apparatuses. Data from energy cost studies demonstrate that gymnastics energy demands are greater now than in the seventies.

Normal cardiac function requires adequate oxygen and substrate (fatty acids, glucose lactate) supply for the energetic requirements of the myocardium. Ischaemia induces abnormalities in the production and excretion of products of myocardial metabolism. During ischaemia, the equilibrium which exists during aerobic respiration between the beta-oxidation of fatty acids and carbohydrates and which generates ATP is disturbed. Pyruvate oxidation and beta-oxidation of fatty acids decrease, and ATP is mainly produced by anaerobic glycolysis. Under these conditions, intracellular glycogen is mobilised, the lactate and protons accumulate in the cardiomyocyte. If reperfusion occurs before irreversible lesions are produced, then functional recovery is possible and is mostly dependant on the type of energetic substrate available. Circulating fatty acids are produced in large quantities after ischaemia: their beta-oxidation, which is then the principal source of ATP, may contribute to the aggravation of contractile dysfunction during reperfusion and accentuate or generate arrhythmias. The decoupling between acceleration of anaerobic glycolysis and the defect of pyruvirate oxidation (inhibition of pyruvirate dehydrogenase) participate in a significant fashion to the accumulation of protons. Rapid correction of intracellular acidosis during reperfusion by activation of the Na+/H+ exchanger, coupled with the accumulation of intracellular Na+ induces a deleterious calcium overload via the Na+/Ca++ exchanger. These different aspects of intracellular metabolism constitute pharmacological targets for the development of future cardio-protective agents.

Time-dependent regulations of cells and organisms can be analysed at different levels. One of these levels is the periodicity of cell functions such as cell division, metabolic processes (generation of ATP by glycolysis or oxidative mitochondrial processes) and the biosynthesis of cell constituents. Studies carried out on unicellular eukaryotes revealed the periodic, oscillatory nature of most of these processes. Time constants of these reactions vary from nanoseconds to hours-days, necessitating coupling mechanisms. Comparative studies revealed the coupling of the rapid processes (mitochondrial ATP generation) to the slower rhythms of the biosynthetic processes of macromolecules. Adenine nucleotides are involved in the coupling mechanisms between rapid and slow processes ("the slow dance of life to the music of time"). The mechanisms underlying these rhythmic processes involve either key allosteric regulatory enzymes (PFK for glycolysis) or "desensitization" of receptors by phosphorylation-dephosphorylation. At the organismic level the study of rhythmic processes is illustrated by the periodicity of heart beats, shown to exhibit multifractality, following apparently the formalism of deterministic chaos. Another example is the rhythmic oscillatory discharges of neuronal networks. The existence of subrhythmes mostly of epigenetic nature, facilitated probably the progressive adjustment of cells during evolution to the slow increase of day time since the separation of the moon from the earth. We analysed the mechanisms underlying the decline of these processes during aging. Loss of receptors or/and their uncoupling from their transmission pathway appear to be involved in most of these processes of decline. One conclusion of this review is the importance of epigenetic mechanisms both in the genesis and in the decline of these rythmic processes involved in time keeping by the cell.

Positron emission tomography (PET) with 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) is a scintigraphic imaging technique undergoing a rapid growth in the field of oncology. The constant progress of the detectors, either CDET or PET dedicated cameras, allows to obtain in routine conditions images with a 5 mm spatial resolution. Absolute tracer uptake quantification is also possible, which allows to evaluate objectively therapy efficacy. The mechanisms of FDG tissular accumulation are now better understood. Increase of glycolysis and of transmembrane transport of glucose seems to be at the origin of the high tumorous accumulation of FDG. The main current oncologic application of FDG PET is the diagnosis of malignancy of the isolated pulmonary nodules, with a sensitivity of more than 95%, and in the staging of lung cancer where PET shows higher performances than conventional imaging. The same stands in cutaneous melanoma and for malignancies of the digestive tract, either in colorectal, pancreatic or esophageal localizations. In colorectal cancers, the role of PET has for long being recognized in the differential diagnosis between recurrence and postoperative fibrosis. In the head and neck tumors, FDG also allows to differentiate between recurrence and postradiation necrosis. In lymphoma, the most suitable site for biopsy can be identified on a PET scan and therapy efficacy can also be assessed. In breast cancer, the detection of metastases seems to be possible with FDG. In brain and thyroid cancers, the role of FDG PET remains to be further determined. The low uptake of FDG in prostate cancer metastasis is not in favor of its use in this indication. In conclusion, the indications of FDG PET in oncology are now becoming more precise and it can be expected that clinical PET centers will soon appear in France.