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Introduction: Several studies have suggested that diet, especially the one enriched in microbiota-fermented fibers or fat, regulates behavior. The underlying mechanisms are currently unknown. We previously reported that certain macronutrients (fermentable fiber and protein) regulate energy homeostasis via the activation of intestinal gluconeogenesis (IGN), which generates a neural signal to the brain. We hypothesized that these nutriments might control behavior using the same gut-brain circuit. Methods: Wild-type and IGN-deficient mice were fed chow or diets enriched in protein or fiber. Changes in their behavior were assessed using suited tests. Hippocampal neurogenesis, extracellular levels of serotonin, and protein expression levels were assessed by immunofluorescence, in vivo dialysis, and Western blotting, respectively. IGN was rescued by infusing glucose into the portal vein of IGN-deficient mice. Results: We show here that both fiber- and protein-enriched diets exert beneficial actions on anxiety-like and depressive-like behaviors. These benefits do not occur in mice lacking IGN. Consistently, IGN-deficient mice display hallmarks of depressive-like disorders, including decreased hippocampal neurogenesis, basal hyperactivity, and deregulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis, which are associated with increased expression of the precursor of corticotropin-releasing hormone in the hypothalamus and decreased expression of the glucocorticoid receptor in the hippocampus. These neurobiological alterations are corrected by portal glucose infusion mimicking IGN. Conclusion: IGN translates nutritional information, allowing the brain to finely coordinate energy metabolism and behavior.

Objectif La neoglucogenese intestinale (NGI) est une fonction benefique dans l’homeostasie energetique. Chez la souris, son induction par les fibres diminue le poids et la masse grasse, alors que son absence favorise la prise de poids, suggerant ainsi qu’elle pourrait moduler le metabolisme du tissu adipeux. Nous proposons que la NGI pourrait ameliorer le bilan energetique en modulant la thermogenese du tissu adipeux brun (TAB), en impliquant son principal regulateur: le systeme nerveux sympathique (SNS). Methodes Nous avons etudie la thermogenese du TAB et l’implication du SNS, de souris qui surexpriment dans l’intestin (I.G6pcsurexp) la glucose-6-phosphatase, l’enzyme cle de la production endogene de glucose, nourries avec un regime standard et hypercalorique. Resultats Les souris I.G6pcsurexp sous regime hypercalorique sont protegees de l’obesite, et presentent une temperature rectale et un degagement de chaleur par le TAB augmentes. De plus, ces souris ont une plus faible adiposite, associee a un plus fort niveau d’expression des marqueurs de la thermogenese. L’augmentation de l’expression de la tyrosine hydroxylase dans le TAB suggere que la NGI pourrait exercer ses effets via le SNS. Par ailleurs, alors que les souris I.G6pcsurexp (regime standard) maintiennent mieux leur temperature corporelle lors d’une exposition au froid (6 °C–4 h), cette amelioration est absente apres inactivation chimique du SNS innervant le TAB. Discussion L’activation de la NGI est capable de prevenir le developpement de l’obesite et le blanchiment du TAB associe, en activant la thermogenese via un axe nerveux intestin-cerveau-TAB impliquant le SNS.

Introduction: Intestinal gluconeogenesis (IGN) exerts metabolic benefits in energy homeostasis via the neural sensing of portal glucose. Objective: The aim of this work was to determine central mechanisms involved in the effects of IGN on the control of energy homeostasis. Methods: We investigated the effects of glucose infusion into the portal vein, at a rate that mimics IGN, in conscious wild-type, leptin-deficient Ob/Ob and calcitonin gene-related peptide (CGRP)-deficient mice. Results: We report that portal glucose infusion decreases food intake and plasma glucose and induces in the hypothalamic arcuate nucleus (ARC) the phosphorylation of STAT3, the classic intracellular messenger of leptin signaling. This notably takes place in POMC-expressing neurons. STAT3 phosphorylation does not require leptin, since portal glucose effects are observed in leptin-deficient Ob/Ob mice. We hypothesized that the portal glucose effects could require CGRP, a neuromediator previously suggested to suppress hunger. In line with this hypothesis, neither the metabolic benefits nor the phosphorylation of STAT3 in the ARC take place upon portal glucose infusion in CGRP-deficient mice. Moreover, intracerebroventricular injection of CGRP activates hypothalamic phosphorylation of STAT3 in mice, and CGRP does the same in hypothalamic cells. Finally, no metabolic benefit of dietary fibers (known to depend on the induction of IGN), takes place in CGRP-deficient mice. Conclusions: CGRP-induced phosphorylation of STAT3 in the ARC is part of the neural chain determining the hunger-modulating and glucose-lowering effects of IGN/portal glucose.

International audience; Cells efficiently adjust their metabolism according to the abundance of nutrients and energy. The ability to switch cellular metabolism between anabolic and catabolic processes is critical for cell growth. Glucose-6 phosphate is the first intermediate of glucose metabolism and plays a central role in the energy metabolism of the liver. It acts as a hub to metabolically connect glycolysis, the pentose phosphate pathway, glycogen synthesis, de novo lipogenesis, and the hexosamine pathway. In this review, we describe the metabolic fate of glucose-6 phosphate in a healthy liver and the metabolic reprogramming occurring in two pathologies characterized by a deregulation of glucose homeostasis, namely type 2 diabetes, which is characterized by fasting hyperglycemia; and glycogen storage disease type I, where patients develop severe hypoglycemia during short fasting periods. In these two conditions, dysfunction of glucose metabolism results in non-alcoholic fatty liver disease, which may possibly lead to the development of hepatic tumors. Moreover, we also emphasize the role of the transcription factor carbohydrate response element-binding protein (ChREBP), known to link glucose and lipid metabolisms. In this regard, comparing these two metabolic diseases is a fruitful approach to better understand the key role of glucose-6 phosphate in liver metabolism in health and disease.

Introduction/objectif Le glucose issu de la neoglucogenese hepatique est transporte hors des hepatocytes par le transporteur GLUT2. En utilisant un modele d’invalidation totale de la Caveoline 1 (Cav1), nous avons montre que le glucose neoglucogenique etait egalement exporte par une voie vesiculaire dependante de cette proteine. L’objectif de ce projet est de determiner le role de cette voie vesiculaire de production de glucose sur le metabolisme energetique et glucidique. Materiel et methodes Nous avons etudie chez des souris mâles et femelles sauvages et L.Cav1-/− (modele d’invalidation hepato-specifique de la Cav1) : le metabolisme energetique (suivi de poids, prise alimentaire, depense energetique) et glucidique (tests de tolerance au glucose et a l’insuline, clamp hyperinsulinemique-euglycemique) apres trois mois de regime standard ou de regime riche en graisse et en sucre (high fat-high sucrose (HFHS)). Resultats Le foie des souris L.Cav1-/− produit moins de glucose. Les souris L.Cav1-/− sont protegees de la prise de poids (51,7 ± 1,0 vs 46,3 ± 1,2, p = 0,01) et de l’alteration de la tolerance au glucose induites par un regime HFHS. Sous regime standard, les souris L.Cav1-/− presentent egalement une moindre prise de poids (35,6 ± 0,70 vs 33,1 ± 0,72, p = 0,03) et une amelioration de la tolerance au glucose et de la sensibilite a l’insuline. Discussion L’inhibition specifique de la voie vesiculaire de production de glucose ameliore le controle glycemique et le stockage des reserves energetiques en conditions pathologique et physiologique. Cette voie pourrait representer une nouvelle cible therapeutique dans la prevention du diabete de type 2.

La croissance post-natale est dependante des apports energetiques et des facteurs de croissance constituant l’axe somatotrope. Le microbiote intestinal, via sa production d’acides gras a courtes chaines, a recemment ete implique dans la regulation de la croissance chez les nouveau-nes. Chez l’adulte, les acides gras a courtes chaines ameliorent l’homeostasie energetique par induction de la neoglucogenese intestinale (NGI). Cette fonction presentant un pic d’induction 7 jours apres la naissance, nous avons teste si le pic neonatal de NGI pouvait affecter la croissance. Nous avons suivi le poids, la taille des tibias et dose l’expression genique et proteique du facteur de croissance Insuline-like-growth-factor-1 (IGF-1) et de son transporteur IGF-binding-protein-3 (IGFBP-3) chez des souris invalidees pour la NGI au 1er (I-G6pc−/−.P1) ou 12e jour post-natal (I-G6pc−/−.P12). A 8 jours, les souris I-G6pc−/−.P1 presentent une concentration plasmatique d’IGF1 et une expression hepatique d’Igf1 et d’Igfbp3 reduites de 40 % (p

Introduction Le tamoxifene est un modulateur selectif des recepteurs des œstrogenes utilise comme traitement du cancer du sein. Parallelement, il est l’activateur specifique de la recombinase Cre-ERT2, outil permettant un controle temporel tissu-specifique de la mutagenese somatique dans les modeles transgeniques. Des etudes integrant developpement et metabolisme requierent une modification genique induite par une administration de tamoxifene des la naissance. Ici, nous presentons les effets propres de l’administration neonatale de tamoxifene sur l’homeostasie energetique. Methodes Des souris C57BL/6 J mâles et femelles ont eu une injection de tamoxifene ou de son vehicule 1 jour apres la naissance, puis a l’âge adulte ont ete soumises a un regime riche en gras et en sucres pendant 1 mois. L’homeostasie glucidique a ete etudiee par des tests de tolerance au glucose et a l’insuline, la composition corporelle par imagerie par resonance magnetique, et la prise alimentaire, la depense energetique et l’activite physique ont ete mesurees en cages calorimetriques. Resultats L’administration neonatale de tamoxifene est associee, chez les mâles, a une protection de l’obesite et a une meilleure tolerance au glucose et a l’insuline. Chez les femelles, elle est associee a une augmentation de la prise de poids et de masse grasse, a une intolerance au glucose et a l’insuline, a une augmentation de la prise alimentaire et une diminution de la depense energetique. Discussion L’administration neonatale de tamoxifene exerce une forte influence sur l’homeostasie energetique. Cette influence differe en fonction du sexe, et pourrait etre due a un role specifique des hormones sexuelles.

Despite the strong correlation between non-alcoholic fatty liver disease and insulin resistance, hepatic steatosis is associated with greater whole-body insulin sensitivity in several models. We previously reported that the inhibition of hepatic glucose production (HGP) protects against the development of obesity and diabetes despite severe steatosis, thanks to the secretion of specific hepatokines such as fibroblast growth factor 21 (FGF21) and angiopoietin-related growth factor. In this work, we focused on adipose tissue to assess whether liver metabolic fluxes might, by interorgan communication, control insulin signalling in lean animals. Insulin signalling was studied in the adipose tissue of mice lacking the catalytic subunit of glucose 6-phosphatase, the key enzyme in endogenous glucose production, in the liver (L-G6pc (-/-) mice). Morphological and metabolic changes in the adipose tissues were characterised by histological analyses, gene expression and protein content. Mice lacking HGP exhibited improved insulin sensitivity of the phosphoinositide 3-kinase/Akt pathway in the subcutaneous adipose tissue associated with a browning of adipocytes. The suppression of HGP increased FGF21 levels in lean animals, and increased FGF21 was responsible for the metabolic changes in the subcutaneous adipose tissue but not for its greater insulin sensitivity. The latter might be linked to an increase in the ratio of monounsaturated to saturated fatty acids released by the liver. Our work provides evidence that HGP controls subcutaneous adipose tissue browning and insulin sensitivity through two pathways: the release of beneficial hepatokines and changes in hepatic fatty acids profile.

OBJECTIVE Since the pioneering work of Claude Bernard, the scientific community has considered the liver to be the major source of endogenous glucose production in all postabsorptive situations. Nevertheless, the kidneys and intestine can also produce glucose in blood, particularly during fasting and under protein feeding. The aim of this study was to better define the importance of the three gluconeogenic organs in glucose homeostasis. RESEARCH DESIGN AND METHODS We investigated blood glucose regulation during fasting in a mouse model of inducible liver-specific deletion of the glucose-6-phosphatase gene (L-G6pc−/− mice), encoding a mandatory enzyme for glucose production. Furthermore, we characterized molecular mechanisms underlying expression changes of gluconeogenic genes (G6pc, Pck1, and glutaminase) in both the kidneys and intestine. RESULTS We show that the absence of hepatic glucose release had no major effect on the control of fasting plasma glucose concentration. Instead, compensatory induction of gluconeogenesis occurred in the kidneys and intestine, driven by glucagon, glucocorticoids, and acidosis. Moreover, the extrahepatic action of glucagon took place in wild-type mice. CONCLUSIONS Our study provides a definitive quantitative estimate of the capacity of extrahepatic gluconeogenesis to sustain fasting endogenous glucose production under the control of glucagon, regardless of the contribution of the liver. Thus, the current dogma relating to the respective role of the liver and of extrahepatic gluconeogenic organs in glucose homeostasis requires re-examination.

It is long known that the gut can contribute to the control of glucose homeostasis via its high glucose utilization capacity. Recently, a novel function in intestinal glucose metabolism (gluconeogenesis) was described. The intestine notably contributes to about 20-25% of total endogenous glucose production during fasting. More importantly, intestinal gluconeogenesis is capable of regulating energy homeostasis through a communication with the brain. The periportal neural system senses glucose (produced by intestinal gluconeogenesis) in the portal vein walls, which sends a signal to the brain to modulate hunger sensations and whole body glucose homeostasis. Relating to the mechanism of glucose sensing, the role of the glucose receptor SGLT3 has been strongly suggested. Moreover, dietary proteins mobilize intestinal gluconeogenesis as a mandatory link between their detection in the portal vein and their effect of satiety. In the same manner, dietary soluble fibers exert their anti-obesity and anti-diabetic effects via the induction of intestinal gluconeogenesis. FFAR3 is a key neural receptor involved in the specific sensing of propionate to activate a gut-brain reflex arc triggering the induction of the gut gluconeogenic function. Lastly, intestinal gluconeogenesis might also be involved in the rapid metabolic improvements induced by gastric bypass surgeries of obesity.

Introduction Plusieurs etudes epidemiologiques suggerent un lien entre diabete de type 2 (DT2) et depression. Un taux eleve de glucocorticoides circulants, lie a une deregulation de l'axe hypothalamique-hypophysaire-adrenalien (HPA), pourrait etre un mecanisme commun aux deux pathologies. La neoglucogenese intestinale (NGI) a des effets benefiques contre le developpement du DT2 via la stimulation des nerfs vagal et spinal ciblant l'hypothalamus. La suppression specifique de la NGI induit un etat de prediabete associe a une elevation des glucocorticoides circulants. Nous avons etudie si l'absence de NGI induisait en parallele un phenotype depressif associe a une deregulation de l'axe HPA. Materiels et Methodes Etude de l'etat anxio-depressif de souris depourvues de NGI (invalidees specifiquement pour la glucose-6-phosphatase intestinale (I-G6pc-/-)) et de souris sauvages (WT) par differents tests de comportement, etude de la neurogenese hippocampique et dosage de la secretion de corticosterone (condition basale et stress aigu). Etude des voies moleculaires impliquees dans la resistance aux glucocorticoides par western blots. Resultats Les souris I-G6pc-/- developpent des alterations phenotypiques et neurobiologiques caracteristiques d'un etat anxio-depressif. La latence est diminuee de 11 % et le temps d'immobilite augmente de 8 % chez les souris I-G6pc-/- dans le test de la nage forcee ( p p p Conclusions: La suppression de la NGI induit une resistance aux glucocorticoides associee aux caracteristiques phenotypiques et neurobiologiques de la depression. La NGI pourrait donc etre un regulateur clef des fonctions de l'hypothalamus, controlant le metabolisme glucidique et le comportement emotionnel.

Introduction Le glucose est absorbe par les enterocytes par le co-transporteur SGLT1 a la membrane apicale et par le transporteur GLUT2 a la membrane basolaterale. En absence de GLUT2 le glucose pourrait etre absorbe via une voie impliquant l’activite de la glucose-6-phosphatase (G6Pase). Dans ce travail, nous avons etudie l’implication de GLUT2 et de la G6Pase dans l’absorption intestinale de glucose. Materiels et methodes L’absorption de glucose a ete mesuree in vivo par des tests oraux de tolerance au glucose realises apres 16 heures de jeune chez des souris sauvages (WT) et des souris presentant une deletion de la G6Pase (I. G6pc-/-), du transporteur GLUT2 (I. Glut2-/-) ou des deux genes (I. G6pc-/-. Glut2-/-) specifiquement au niveau de l’intestin. L’utilisation de glucose tritie nous a permis de mesurer l’absorption de glucose in vitro dans des chambres de Ussing. Resultats Quelque-soit le genotype, l’absorption intestinale de glucose est transcellulaire et met en jeu SGLT-1 car elle est supprimee par la phloridzine. L’invalidation de Glut2 dans l’intestin induit un retard d’absorption de glucose in vivo et une diminution de 50 % de la vitesse d’absorption in vitro. Les souris I. Glut2-/- compensent leur malabsorption du glucose en augmentant leur prise alimentaire (32,9 ± 0,5 g/kg versus 30,6 ± 0,7 g/kg chez les WT). L’invalidation de la G6Pase dans l’intestin n’a pas d’effet sur l’absorption intestinale de glucose mesuree in vivo mais induit une diminution de 50 % de la vitesse d’absorption in vitro. L’invalidation concomitante des deux genes n’a pas d’effet additionnel sur l’absorption de glucose. L’expression genique des autres transporteurs de glucose n’est pas modifiee dans l’intestin des souris I. G6pc-/-. Glut2-/-. Ces souris ne compensent par leur malabsorption par une augmentation de leur prise alimentaire. Conclusion Nos resultats montrent que GLUT2 et la G6Pase sont impliques, mais pas essentiels, dans l’absorption de glucose par les enterocytes. D’autres mecanismes sont induits en absence des deux proteines pour assurer l’absorption intestinale de glucose.

Introduction Plusieurs etudes epidemiologiques suggerent un lien bidirectionnel entre le diabete de type 2 et la depression. Ces pathologies sont induites par un regime riche en gras et en sucre (HFHS) chez la souris. La supplementation du regime HFHS en fructo-oligosaccharides (FOS) protege contre le developpement du diabete en induisant la neoglucogenese intestinale (NGI), dont nous avons precedemment suggere le role dans les comportements anxio-depressifs via une transmission vagale. L’activation de la NGI par la supplementation en FOS pourrait donc prevenir le developpement de phenotypes anxio-depressifs induit par un regime HFHS. Methodes L’etat anxio-depressif des souris sauvages nourries en HFHS ± 10 % de FOS est analyse par la mesure de differents paradigmes comportementaux (anxiete : test en champ ouvert, resignation : test de nage forcee, anhedonie : diminution de la preference en saccharose) et du taux plasmatique de corticosterone (activation de l’axe hypothalamique-hypophysaire-adrenalien). Resultats L’immobilite des souris HFHS-FOS est significativement diminuee dans les tests en champ ouvert (-25 %) et de nage forcee (-8 %) par rapport aux souris HFHS. La consommation de sucrose est augmentee chez les souris HFHS-FOS (+75 %). Le regime HFHS est connu pour induire une elevation de la secretion de corticosterone. La supplementation en FOS corrige cette hypersecretion (-36 %). Conclusion La supplementation en FOS ameliore les phenotypes anxio-depressifs induits par un regime HFHS. L’induction de la NGI pourrait donc etre un regulateur commun des fonctions metabolique et emotionnelle de l’hypothalamus.

Introduction Plusieurs etudes epidemiologiques suggerent un lien entre le diabete de type 2 et la depression. Une deregulation de l'axe hypothalamique-hypophysaire-adrenalien (axe HPA) a ete suggeree comme mecanisme commun aux deux pathologies. La neoglucogenese intestinale (NGI) est benefique pour l'homeostasie glucidique par la production d'un signal glucose portal transmis a l'hypothalamus via le nerf vague. Par ailleurs, une stimulation du nerf vague chez les patients depressifs reduit la severite de leurs symptomes. Notre hypothese est que la NGI serait un regulateur commun de l'homeostasie glucidique et du comportement emotionnel en ciblant l'hypothalamus. Nos resultats precedents montraient que la suppression specifique de la NGI induit un etat de prediabete et le developpement d'un phenotype anxiodepressif. Nous avons donc evalue l'integrite de l'axe HPA en absence de NGI. Materiels et methodes La secretion de corticosterone a ete mesuree chez des souris depourvues de NGI (invalidees specifiquement pour la glucose-6-phosphatase intestinale ou I-G6pc-/-) et chez des souris sauvages (WT), a l'etat basal et apres soumission a un stress d'immobilisation consistant en une contention de 30 minutes dans un cylindre. Resultats A l'etat basal (nourri), les souris I-G6pc-/- presentent des niveaux plasmatiques de corticosterone 1,5 fois plus eleves que les souris WT. Lors d'un stress aigu d'immobilisation, le retrocontrole negatif de l'axe HPA exerce par les glucocorticoides est reduit chez les souris I-G6pc-/-. En effet, 30 minutes apres l'arret du stress, les taux plasmatiques de corticosterone sont significative-ment plus eleves chez les souris I-G6pc-/- comparees aux souris WT (I-G6pc-/-: 135,7±5,9 ng/ml vs WT: 107,5±7,7 ng/ml ; p Conclusion La suppression de la NGI induit le developpement d'un etat prediabetique et d'un phenotype anxiodepressif via une deregulation de l'axe HPA. La NGI pourrait donc etre un regulateur clef des fonctions de l'hypothalamus, controlant notamment le metabolisme glucidique et le comportement emotionnel. Declaration d’interet Les auteurs declarent ne pas avoir d'interet direct ou indirect (financier ou en nature) avec un organisme prive, industriel ou commercial en relation avec le sujet presente.

Introduction L’augmentation de la production hepatique de glucose (PHG) est associee au developpement du diabete de type 2. La PHG depend de l’activite glucose-6-phosphatase (G6Pase), qui catalyse l’hydrolyse du glucose-6-phosphate en glucose. Le flux de glucose produit par la G6Pase est dependant de la temperature suggerant l’implication de mecanismes membranaires dans la regulation de la PHG. Nous avons fait l’hypothese que la caveoline-1, composant principal des caveoles, participait a ces regulations. Materiels et methodes La PHG a ete mesuree in vitro et in vivo dans le foie de souris sauvages et invalidees pour la caveoline-1 (Cav1-/-). La localisation de la G6PC (sous-unite catalytique de la G6Pase) a ete etudiee in vivo par immuno-fluorescence sur des coupes de foie de souris. Les localisations de la G6PC et de la Cav1 ont ete etudiees in vitro via la surexpression de proteines chimeriques fluorescentes dans les cellules hepatiques HepG2. Resultats A jeun, l’absence de Cav1 induit une diminution de 50 % de la PHG parallelement a une augmentation du G6P et du glycogene, suggerant que l’absence de Cav1 inhibe l’activite G6Pase. Nous avons fait l’hypothese que la Cav1 controle l’activite G6Pase via la regulation de sa localisation. In vitro , la G6PC et la Cav1 sont colocalisees et migrent ensemble vers la membrane plasmique. In vivo , la localisation de la G6PC est ponctuee dans les hepatocytes sauvages et diffuse dans les hepatocytes Cav1-/-. L’analyse de la sequence peptidique de la G6PC suggere l’existence d’un site potentiel de liaison a la Cav1. La mutation de ce site d’interaction se traduit in vitro par une localisation diffuse de la G6PC comme observe dans les souris Cav1-/-. Conclusion Ces resultats constituent la premiere demonstration que la production de glucose est controlee par des processus cellulaires. Leur caracterisation permettrait de proposer de nouvelles cibles therapeutiques pour le traitement du diabete de type 2. Declaration d’interet Les auteurs declarent ne pas avoir d’interet direct ou indirect (financier ou en nature) avec un organisme prive, industriel ou commercial en relation avec le sujet presente.

Introduction Plusieurs etudes epidemiologiques suggerent un lien entre le diabete de type 2 et la depression. Une deregulation de l’axe hypothalamique-hypophysaire-adrenalien (axe HPA) a ete suggeree comme mecanisme commun aux deux pathologies. La neoglucogenese intestinale (NGI) est benefique pour l’homeostasie glucidique par la production d’un signal glucose portal transmis a l’hypothalamus via le nerf vague. Par ailleurs, une stimulation du nerf vague chez les patients depressifs reduit la severite de leurs symptomes. Notre hypothese est que la NGI serait un regulateur commun de l’homeostasie glucidique et du comportement emotionnel en ciblant l’hypothalamus. Methodes Des tests de comportement sont realises chez des souris depourvues de NGI (invalidees specifiquement pour la glucose-6-phosphatase intestinale (I.G6pc–/–)) et chez des souris sauvages (WT) afin d’evaluer leur etat anxio-depressif. Resultats Dans le test en champ ouvert l’immobilite des souris I.G6pc–/– est significativement augmentee de 74 % par rapport aux souris WT. L’ajout d’un objet nouveau exacerbe ce comportement et induit en parallele une forte diminution du nombre de visites dans le centre du champ. Lors d’un test de nage forcee les souris I.G6pc–/– s’immobilisent 1,9× plus vite et 1,4× plus longtemps que les souris WT. Les souris I.G6pc–/– presentent des niveaux plasmatiques eleves de corticosterone et une reduction du retrocontrole negatif de l’axe HPA par les glucocorticoides. Conclusion La suppression de la NGI induit le developpement de phenotypes anxio-depressifs et une deregulation de l’axe HPA. La NGI pourrait donc etre un regulateur clef des fonctions de l’hypothalamus, notamment au niveau metabolique et emotionnel.

Introduction Les etudes epidemiologiques suggerent un lien entre le diabete de type 2 et la depression. En ameliorant la sensibilite a l’insuline, la neoglucogenese intestinale (NGI) est benefique pour l’homeostasie glucidique. Ces effets benefiques dependent de l’activation des afferences vagales par le glucose libere dans la veine porte. Une stimulation du nerf vague chez les patients depressifs reduit la severite de leurs symptomes. Notre hypothese est que la NGI, via le signal glucose portal activant le nerf vague, serait un regulateur commun du diabete de type 2 et de la depression. Materiels et methodes Des tests de comportement sont realises chez des souris invalidees specifiquement pour la glucose-6-phosphatase intestinale (I. G6pc-/-) et chez des souris sauvages (WT) afin d’evaluer leur etat anxieux (champ ouvert, labyrinthe en croix sureleve) et leur etat depressif (nage forcee). Resultats Les souris I. G6pc-/- ne presentent pas de probleme de locomotion (distance parcourue : I. G6pc-/- : 7 627,1 ± 1 330,7 cm versus WT: 8 306,0 ± 784,1 cm) et ne passent pas moins de temps dans les bras ouverts du labyrinthe en croix sureleve (I. G6pc-/- : 84,8 ± 5,4 s versus WT: 78,2 ± 5,1 s). Leur comportement exploratoire est inhibe lors du test en champ ouvert apres l’ajout d’un objet au centre de la cage (I. G6pc-/- : 144,8 ± 48,8 s versus WT: 80,5 ± 33,9 s). Lors du test de la nage forcee les souris I. G6pc-/- s’immobilisent plus vite (I. G6pc-/- : 124,7 ± 6,7 s versus WT: 198,8 ± 15,8 s) et passent plus de temps immobiles que les souris controles (I. G6pc-/- : 102,0 ± 8,9 s versus WT: 50,1 ± 9,1 s). Conclusion La suppression specifique de la NGI induit un etat pre-diabetique (resultats anterieurs) et induit des comportements anxio-depressifs chez la souris. La NGI pourrait donc etre un facteur cle modulant a la fois une pathologie metabolique, le diabete de type 2, et une pathologie comportementale, la depression.

Introduction La production endogene de glucose, restreinte au foie, aux reins et a l’intestin grele, est necessaire au maintien de la glycemie. Dans le foie, le glucose produit est transporte par le transporteur Glut2. Cependant, les hepatocytes de souris invalidees pour Glut2 sont capables de produire du glucose via une voie vesiculaire, sous stimulation par l’AMPc. Dans ce travail, nous avons fait l’hypothese que cette stimulation est necessaire a la liberation de glucose par la voie vesiculaire. Materiels et methodes La liberation de glucose a partir de 14C-pyruvate a ete etudiee dans des hepatocytes primaires, issus de souris sauvages ou invalidees pour Glut2 specifiquement dans le foie (L-Glut2-/-). In vivo, la sortie de glucose neoglucogenique hepatique a ete etudiee lors d’un test de tolerance au pyruvate realise apres 16 h de jeune. Resultats Chez les souris sauvages, la liberation de glucose est inhibee de 48 ± 7 % par le dynasore (inhibiteur de la fission vesiculaire), de 37 ± 6 % par la cytochalasin B (inhibiteur de Glut2) et de 68 ± 10 % par les deux inhibiteurs. L’incorporation du 14C-pyruvate dans le glucose libere est de 9,5 ± 1,4 % dans les hepatocytes de souris sauvages, mais elle est virtuellement inexistante dans les hepatocytes de souris L-Glut2-/- (1,5 ± 1,1 %, p Conclusion La liberation de glucose d’origine neoglucogenique par les hepatocytes depend d’une voie vesiculaire et de Glut2. Nos etudes in vitro et in vivo suggerent qu’en absence de Glut2, les hepatocytes ne peuvent pas liberer de glucose « neoglucogenique » sans stimulation par l’AMPc. La liberation de glucose via la voie vesiculaire serait donc dependante d’une activation par l’AMPc.

Introduction Il a ete fortement suggere que la neoglucogenese intestinale aurait des effets benefiques sur l’homeostasie glucidique et energetique, par l’intermediaire d’un signal glucose portal controlant la sensibilite a l’insuline de la production hepatique de glucose. La souris n’exprimant plus la glucose-6 phosphatase, l’enzyme cle de la neoglucogenese, au niveau intestinal (I-g6pc−/−), developpe ainsi rapidement une intolerance au glucose et une insulinoresistance (IR). Materiels et methodes Nous avons etudie les mecanismes de cette IR en mettant en jeu des approches physiologiques (clamp euglycemique hyperinsulinique, dosages hormonaux) et moleculaires (expression de genes). Resultats Les souris I-g6pc−/− presentaient une legere hyperinsulinemie a 6 h de jeune (1,1 ± 0,1 vs 0,8 ± 0,1 ng insuline/mL chez les temoins, moyennes ± SEM, n = 9, p Conclusion Ces resultats suggerent que l’IR des souris I-g6pc−/− pourrait etre due a la deregulation de la balance sympathique/parasympathique, se traduisant au niveau hepatique par une glycogenolyse acceleree.

Introduction L’obesite est associee au developpement de l’insulinoresistance. Une production hepatique de glucose excessive est consideree comme facteur aggravant de la resistance a l’insuline et conduit au diabete de type 2. A l’inverse, nos resultats suggerent que l’inhibition totale de la production hepatique de glucose via l’invalidation du gene de la glucose-6-phosphatase (G6Pase) ameliore la sensibilite a l’insuline peripherique. Nous avons fait l’hypothese que cette amelioration etait liee a une modification de la signalisation de l’insuline dans le tissu adipeux. Materiels et methodes Pour tester cette hypothese, nous avons etudie la sensibilite a l’insuline des souris invalidees pour la G6Pase hepatique (L-g6pc−/−), dans le tissu adipeux perigonadal et sous cutane, a l’etat nourri, en mesurant l’activite PI3K (chromatographie en couche mince apres incorporation de 32P) et la phosphorylation de ses cibles (western-blot). Resultats Les tests de tolerance au glucose et de sensibilite a l’insuline suggerent une meilleure sensibilite a l’insuline peripherique chez les souris L-g6pc−/−. Ceci se traduit au niveau moleculaire par une meilleure induction de l’activite PI3K, correlee a une meilleure phosphorylation d’Akt (Ser473) dans le tissu adipeux sous-cutane des souris L-g6pc−/− par rapport aux souris temoins. Cette hyperphosphorylation d’Akt est egalement observee dans les adipocytes isoles de ces souris. L’amelioration du signal de l’insuline est associee a une augmentation de la masse du tissu adipeux sous-cutane, et de l’expression de Glut-4. Au contraire, le tissu adipeux epididymaire des souris L-g6pc−/− diminue en taille et presente une phosphorylation d’Akt identique a celle des souris temoins malgre une absence d’induction de la PI3K en reponse a l’insuline. Conclusion Cette etude montre un role direct de la production hepatique de glucose sur la modulation de la signalisation de l’insuline dans le tissu adipeux. Ces effets semblent prendre place avec des modalites dependantes de la localisation du tissu.

Introduction La glucose-6-phosphatase (G6Pase) est l’enzyme cle de la production endogene de glucose, au carrefour de la glycogenolyse et de la neoglucogenese. Des donnees du laboratoire montrent une augmentation de l’activite G6Pase par l’AMPc, dependante de la PKA. Nous avons etudie la phosphorylation de la sous unite catalytique de la G6Pase (G6PC) par mutagenese dirigee et par spectrometrie de masse (MS). La G6PC etant faiblement exprimee, nous avons developpe au prealable une methode d’immunoprecipitation. Materiels et methodes L’activite G6Pase est mesuree apres mutation des sites de phosphorylation theoriques de la PKA sur la G6PC en alanine (empeche la phosphorylation) ou en aspartate (mime une phosphorylation constitutive). Afin d’en determiner les eventuels sites de phosphorylation, l’analyse structurale de la G6PC endogene d’hepatocytes est realisee par MS (nanoLC-MS/MS) apres immunoprecipitation et separation sur gel monodimensionnel. Resultats L’analyse de sequence de la G6PC revele deux sites potentiels de phosphorylation (T145 et T255) dont les mutations n’ont aucun effet sur l’activite G6Pase dans des cellules fibroblastiques. L’analyse nanoLC-MS/MS a permis l’identification de deux proteines dans l’immunoprecipitat dont la G6PC. Cette derniere a ete detectee dans la region de 30–40KDa, ce qui est coherent avec sa masse attendue. Quatre peptides de la G6PC ont ete identifies (un cytoplasmique, deux transmembranaires et un dans la lumiere du RE). Ces resultats doivent encore etre completes pour permettre d’identifier les sites de phosphorylation. Discussion La mutagenese dirigee n’a pas permis de mettre en evidence de site de phosphorylation. Cependant, nous montrons pour la premiere fois une technique d’immunoprecipitation enrichissant significativement la sous-unite catalytique de la G6Pase, et permettant ainsi sa detection par MS. Cette technique ouvre enfin la voie a l’etude approfondie de la G6PC et de ses regulations. Grâce a cela, nous serons capable d’en determiner par MS les eventuelles phosphorylations et, le cas echeant, de les localiser.

Introduction La production de glucose est composee de deux mecanismes : la glycogenolyse et la neoglucogenese. La voie de sortie du glucose est dependante de Glut2 mais aussi d’un mecanisme encore non identifie dependant de mouvements membranaires. Nos travaux portent sur l’identification de cette voie et se basent sur l’hypothese selon laquelle des vesicules d’exocytose pourraient jouer un role dans la regulation de la production de glucose et dans la liberation du glucose dans le milieu extracellulaire. Materiels et methodes La liberation de glucose d’hepatocytes de souris C57/Bl6 (5 semaines, n = 8) nourries et a jeun, en culture primaire, a ete etudiee en presence d’un inhibiteur chimique des dynamines (Dynasore, 80 μM, 1 h). De plus, la localisation de l’enzyme cle de la production de glucose, la Glucose-6-phosphatase, apres traitement au dynasore, a ete etudiee grâce a une proteine chimere par microscopie confocale a fluorescence dans la lignee cellulaire hepatique humaine HepG2. Resultats La liberation de glucose par des hepatocytes de souries nourries (glycogenolyse) n’est pas diminuee en presence de Dynasore alors que celle d’hepatocytes de souris a jeun (neoglucogenese) est diminuee de 45 % (p Discussion Les dynamines etant des GTPases impliquees dans la formation des vesicules, ces resultats suggerent fortement l’implication de vesicules dans le processus de sortie du glucose mais aussi dans sa regulation. Ces donnees suggerent egalement que cette voie vesiculaire jouerait un role preferentiel dans la neoglucogenese par rapport a la glycogenolyse. Ceci impliquerait une dissociation de ces deux mecanismes de production de glucose et supporterait l’hypothese de pools differents de G6P emise en 1987 par Jungermann.

Introduction Depuis les premiers travaux de Claude Bernard, le foie est considere comme etant l’organe majeur pour la production endogene de glucose. Cependant, nous avons montre que les souris invalidees pour le gene de la glucose-6 phosphatase, specifiquement au niveau du foie (souris L-g6pc-/-), etaient capables de compenser l’absence de production hepatique de glucose en induisant leur neoglucogenese renale et intestinale. Notre but a ete de determiner les mecanismes moleculaires d’adaptation au jeune chez les souris L-g6pc-/-. Materiels et methodes Les souris L-g6pc-/- ont ete obtenues par traitement au tamoxifene de souris mâles adultes B6.g6pclox/lox.SACreERT2/+. Les experiences d’immunoprecipitation de la chromatine ont ete realisees avec un anticorps anti-phosphoCREB sur les promoteurs G6pc et Pck1. Resultats A 6 h de jeune, les souris L-g6pc-/- presentaient une hypoglycemie transitoire, qui s’est traduit par une augmentation de la secretion de glucagon (538±59 pg/ml vs 280±19 pg/ml chez les controles), associee a une diminution du taux d’insuline. Apres verification de l’expression des recepteurs au glucagon dans le rein et l’intestin, nous avons mis en evidence la fixation du facteur de transcription CREB phosphoryle sur le promoteur G6pc, dans l’intestin et le rein des souris L-g6pc-/-. En revanche, P-CREB n’etait lie sur le promoteur Pck1 que dans l’intestin. De la meme maniere, un traitement au glucagon pendant 30 minutes induit la fixation de P-CREB au niveau du promoteur G6pc dans l’intestin et le rein chez des souris temoins, alors qu’il n’est lie au promoteur Pck1 que dans l’intestin. Des experiences complementaires nous ont permis de montrer que le gene Pck1 etait regule dans le rein par l’acidose metabolique developpee chez les souris L-g6pc-/- a 6 h de jeune. Conclusion Bien connu pour augmenter la transcription des genes G6pc et Pck1 dans le foie, le glucagon regule aussi la neoglucogenese au niveau de l’intestin et du rein.

Introduction Dans un modele d'invalidation de la G6pase hepatique (souris L-G6pc-/-), nous avons demontre que l'hypersensibilite a l'insuline, la resistance au diabete et a l'obesite sont associees a une induction de l'expression d'un regulateur du metabolisme glycemique et energetique, le FGF21. Nous avons caracterise le role du FGF21 dans le phenotype des souris L-G6pc-/-. Materiels et methodes L'expression et le FGF21 circulant ont ete quantifies chez les souris L-G6pc-/- et des souris temoins, nourries en regime hypercalorique HFHS pendant 21 semaines. L'expression des cibles moleculaires et de recepteurs au FGF21 (FGFR) a ete etudiee dans les tissus cibles du FGF21: le foie et le tissu adipeux blanc (TAB). Resultats Malgre une forte augmentation du FGF21 plasmatique [4.41 ± 0.89 ng/mL vs 1.03 ± 0.55 ng/mL chez les L-G6pc-/- et les temoins respectivement, p Conclusion Ces resultats demontrent une resistance au FGF21 dans le TAB chez les souris L-G6pc-/- sous regime HFHS, excluant le role de cette hormone dans leur resistance au diabete et a l'obesite. Cette amelioration devrait donc pouvoir s'expliquer par un autre mecanisme hormonal ou moleculaire, ayant pour cible le muscle squelettique.

Introduction Le diabete de type 2 est caracterise par une hyperglycemie chronique, qui engendre la production d’especes actives de l’oxygene (EAOs), generatrices de phenomenes de glucotoxicite. Cette hyperglycemie est associee a une induction paradoxale de l’expression de la sous-unite catalytique de la glucose-6-phosphatase (G6PC), enzyme cle de la neoglucogenese, concourant probablement a la deregulation de la production hepatique de glucose observee chez les diabetiques. Nous avons fait l’hypothese que le glucose regule l’activite transcriptionnelle du gene G6pc via les EAOs. Materiels et methodes La production d’EAOs induite par un traitement de 24 h avec 25 mM de glucose est mesuree dans des hepatocytes primaires de rat et la lignee HepG2. L’activite transcriptionnelle du promoteur G6pc (gene rapporteur) est etudiee dans la lignee HepG2. La liaison de facteurs de transcription au promoteur G6pc de rat est etudiee par immunoprecipitation de chromatine issue d’hepatocytes de rats. Resultats L’induction de l’activite transcriptionnelle du gene G6pc par le glucose est annulee lorsque la quantite d’EAOs est reduite par un traitement antioxydant ou lorsque l’activite transactivatrice du facteur HIF-1alpha (hypoxia inducible factor 1alpha) est annulee par la surexpression de son dominant negatif. Dans les hepatocytes, le glucose induit la stabilisation du facteur HIF-1alpha et sa liaison au promoteur G6pc. La production d’EAOs ou une forte concentration de glucose stimule l’interaction entre HIF-1alpha et le co-facteur CBP (CREB binding protein), permettant a CBP d’etre recrute sur le promoteur G6pc. Cette regulation est mise en evidence dans le foie de souris rendues obeses et diabetiques par un regime hypercalorique. Conclusion Cette etude caracterise le role des EAOs et de HIF-1alpha dans la regulation de l’activite transcriptionnelle du gene G6pc par le glucose. Elle met egalement en evidence un mecanisme graduel de regulation d’HIF-1alpha par le glucose, dependant des EAOs, semblable a celui decrit lors de l’hypoxie.

Introduction Les proteines induisent chez le rat l'expression des genes intestinaux et renaux des enzymes clefs de la neoglucogenese. Par ailleurs, les parametres glycemiques de patients diabetiques de type 2 sont rapidement ameliores par un regime enrichi en proteines. Nous avons voulu preciser l'impact d'un tel regime 1. sur la repartition de la production endogene de glucose (PEG) entre les differents organes neoglucogeniques 2. sur la sensibilite a l'insuline. Materiels et methodes Chez le rat nourri par un regime enrichi en proteines (50 % proteines vs. 17 % en regime standard), nous avons 1. determine la production renale de glucose (PRG) par une methode combinee de dilution de traceur et de balance glycemique arterio-veineuse, 2. estime la reponse de la PEG et du captage peripherique de glucose a l'insuline a l'aide de clamps hyperinsulinemiques euglycemiques, 3. quantifie le contenu en glycogene hepatique. Resultats La PRG est fortement induite par le regime proteique (26,0±4,7μmol/kg/mn vs 12,5±1,9μmol/kg/mn en regime standard) et porte la participation du rein dans ces conditions a 40 % de la PEG (contre 17 % en regime standard). Cette derniere est similaire chez les deux groupes de rats. Les clamps hyperinsulinemiques euglycemiques indiquent une suppression plus importante de la PEG sous regime proteique (inhibition de 50 % contre 25-30 % chez les rats temoins). Le captage de glucose n'est cependant pas affecte par le regime. L'insulinemie des rats est semblable chez les deux groupes de rats, que ce soit en basal ou apres clamp. Le contenu en glycogene hepatique est plus eleve chez les rats nourris par le regime riche en proteines que chez les rats en regime standard (18±3,5 vs 4.,7±3,2mg/g de tissus). Discussion Associes a de precedents resultats sur l'intestin, nous pouvons conclure a une redistribution de la PEG au profit du rein et de l'intestin, induite par les proteines. Ceci s'accompagne d'une amelioration de la sensibilite a l'insuline de la PEG, principalement dans le foie par le biais d'une epargne du glycogene. Conclusion Ces resultats pourraient expliquer au moins en partie l'amelioration spectaculaire des parametres glycemiques observes sous regime hyperproteique chez les patients diabetiques.