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Vous venez de terminer un bon repas et vous vous sentez repu ?Des chercheurs (1) viennent de comprendre des mécanismes qui, dans votre cerveau, ont contribué à cet état. Il s’agit d’une cascade de réactions déclenchée par l’élévation du taux de glucose dans le sang.Dans une nouvelle étude menée chez la souris, l’équipe dirigée par Alexandre Benani, chercheur CNRS au Centre des Sciences du Goût et de l’Alimentation (2) montre que les circuits de neurones qui freinent la prise alimentaire sont activés après un repas et cette activation implique des mouvements de cellules dans le cerveau.Cette étude a été publiée dans Cell Reports le 3 mars 2020.Lire le communiqué de presse : https://bit.ly/3jbf3Fk(1) Chercheurs du CNRS, d’Inrae, de l’Université de Bourgogne, de l’Université de Paris, de l’Inserm et de l’Université du Luxembourg(2) CSGA (CNRS/Inrae/Université de Bourgogne/AgroSup Dijon) Rattachement : Institut des sciences biologiques du CNRS https://insb.cnrs.fr

Overfeeding leads to activation of the inflammasome and consequently to systemic secretion of interleukin-1β (IL-1β). The physiological role of this pro-inflammatory signaling pathway is still poorly understood. The main objective of this study was to provide novel molecular and cellular bases for defining the physiological value of the cerebral inflammatory response at the postprandial scale.; La suralimentation conduit à l’activation de l’inflammasome et par conséquent à la sécrétion systémique d’interleukine-1β (IL-1β). Le rôle physiologique de cette voie de signalisation pro-inflammatoire est encore mal compris. L’objectif principalde cette étude consistait à apporter des bases moléculaires et cellulaires nouvelles permettant de définir la valeur physiologique de la réaction inflammatoire cérébrale à l’échelle postprandiale.

From satiation to satiety, the place of sensory pleasure. In a context of increasing obesity, there is an urgent need to understand precisely how the balance between body weight and energy expenditure is managed. To ensure our survival, subtle and sophisticated physiological mechanisms have been developed, including appetite control. Within this framework, sen- sory pleasure, satiation and satiety are key elements in the processes of regulating food intake, Dans un contexte d’augmentation croissante de l’obésité, il devient urgent de comprendre de manière précise comment est géré l’équilibre entre le poids corporel et la dépense éner- gétique. Pour assurer notre survie, des mécanismes physiologiques subtils et sophisti- qués ont été développés, incluant le contrôle de l’appétit. Dans ce cadre, le plaisir sensoriel, le rassasiement et la satiété constituent des éléments clés des processus de régulation de la prise alimentaire.

The control of feed intake in fish in aquaculture requires the development of new techniques to improve diet composition, feed conversion efficiency and growth. The aim must be sustainability and an effective use of resources. The effect of replacing traditional aqua-feed ingredients (fishmeal and fish oil) by a 100% plant-based diet is known to drastically decrease fish performance (survival and growth). The present study examined the feed preference of rainbow trout Oncorhynchus mykiss for three diets containing distinct levels of omega-3 long chain polyunsaturated fatty acids (ω-3 LCPUFA): eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) (0% for low, 5% for medium and 20% for high, total fatty acid content). Feed preference values for each group (low v. medium ω-3 diets, medium v. high ω-3 diets and low v. high ω-3 diets) were observed using two self-feeders positioned at opposite sides of the tank. The hypothesis was that the decrease of fish growth and survival rate of fish fed with 100% plant-based diet could be explained by the absence of ω-3 LCPUFA relating to decrease of food intake. This could explain the tasting role of ω-3 LCPUFA in the feeding behavior of rainbow trout (which reflects the motivation to consume feed). The results showed that rainbow trout could discriminate between the diets containing different level of ω-3 LCPUFA even if unable to differentiate between level of 5% (no preference observed in low v. medium ω-3 diets). Overall they had a preference for diet high in ω-3 LCPUFA: 59.5% preference for high ω-3 diet in high v. low ω-3 diets, and 75.6% preference for high ω-3 diet in medium v. high ω-3 diets respectively. This preference was repeated after 21 days and for a further 21 days when the feeds were exchanged between the two self- feeders in each tank: 63.3% preference for high ω-3 diet in high v. low ω-3 diets, and 69,5% preference for high ω-3 diet in medium v. high ω-3 diets respectively. The tests also indicated a difference in the extent of food waste of each of the three diets revealed by uneaten pellets after feed demands. During two periods of test, high ω-3 diet was the most appreciated, the least wasted and the most eaten (all choice groups) whereas the most uneaten feed remained the least appreciated diet in three choices diets (low ω-3 diet in low v. medium ω-3 diets, medium in medium v. high ω-3 diets and low in low v. high ω-3). In conclusion, this study highlighted the influence of ω-3 LCPUFA in the feeding behavior of juvenile rainbow trout, levels of ω-3 LCPUFA drove dietary choices in the fish.

The study of the gut microbiota and especially the effect of its secretory products is an expanding field of research in order to open therapeutic perspectives for nutritional diseases such as obesity or TCA. Among these molecules, the Caseinolytic peptidase B (ClpB) is a bacterial protein having a molecular mimicry in common with α-MSH, a neuropeptide whose anorectic actions are peripheral and central and possible via a microbiota-intestinal-brain communication. Current studies attempt to demonstrate whether this molecular mimicry can confer similar anorectic effects at the ClpB protein. The aim of this thesis was studied the potential pharmacological effects of ClpB protein the regulation of eating behavior. Given that the composition of the gut microbiota is dependent on the food present, the first study was evaluated in vitro the impact of three types of macronutrients on the production and expression of the ClpB protein by E. coli bacteria. Then, it was evaluated whether this protein could influence the secretion of satietogenic peptides like PYY by intestinal enteroendocrine cells using a primary culture of rat intestinal cells. Previous studies of U 1073 laboratory have shown that this protein has been found at the plasma level, the second study was performed in mice submitted to an anorexia model (ABA) to clarify the impact of dietary restriction on the ClpB protein, to better understand its possible involvement in the physiopathology of anorexia nervosa. Finally, the third study was evaluated the pharmacological effects of ClpB protein on food intake in vivo in rodents. The impact of the natural fragmentation of this protein and particularly of one of its fragments on food intake was also evaluated.; L’étude du microbiote intestinal et de ses produits de sécrétion est un domaine de recherche en expansion en raison des perspectives thérapeutiques que cela peut ouvrir pour les maladies nutritionnelles telles que l’obésité ou les TCA. La Caseinolytic peptidase B (ClpB) est une protéine bactérienne produite par les entérobactéries qui présente un mimétisme moléculaire avec l’α-MSH, un neuropeptide anorexigène signalant la satiété au niveau de l’hypothalamus. Des études récentes ont cherché à évaluer si la protéine ClpB pouvait induire des effets anorexigènes similaires à ceux de l’α-MSH, en situation physiopathologique et dans des modèles de troubles nutritionnels. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse a été d’étudier les potentiels effets pharmacologiques de la protéine ClpB, intacte ou fragmentée sur les différents mécanismes de régulation de la prise alimentaire impliquant l’axe microbiote-intestin-cerveau et l’influence des nutriments. La première étude a évalué in vitro l’impact de trois macronutriments sur la production et l’expression de la protéine ClpB par les bactéries E. coli : seul l’apport protéique augmentait significativement la production de ClpB. Nous avons montré que la ClpB augmentait la sécrétion de PYY par les cellules entéro-endocrines intestinales de rat en culture. La deuxième d’étude a été réalisée chez des souris dans un modèle d’anorexie (ABA). La restriction alimentaire, avec ou sans activité physique, augmentait la concentration plasmatique de ClpB, qui était associée à une augmentation de la proportion d’entérobactéries dans le microbiote, ce qui suggère son implication possible dans la physiopathologie de l’anorexie mentale. Enfin, la troisième étude a évalué in vivo chez le Rongeur, les effets pharmacologiques de la protéine ClpB sur la prise alimentaire. La prise alimentaire était réduite par l’injection de ClpB intacte ou fragmentée, mais pas par son fragment de 25 kDa. Ces résultats confortent le rôle de la protéine ClpB, produite par les entérobactéries, dans la régulation physiologique de la prise alimentaire et incitent à poursuivre l’étude de son implication dans les troubles anorexiques et son application thérapeutique dans les situations d’excès de poids.

The hypothalamus is involved in a wide range of functions involving neuroendocrine, visceral, metabolic or behavioral responses. However, recent work challenges the classical boundaries of this brain region. The borders of the hypothalamus with the telencephalon are difficult to define and some networks, including the nuclei of the medial hypothalamus, recall in their organization those best described and connecting the basal telencephalon with the diencephalon. For large areas of the hypothalamus, especially the lateral hypothalamic areas (LHA), there is little data in the literature that can illustrate their integration into the same prosencephalic networks.Therefore, the objectives of our work were to analyze some of the networks between of a small nuclear complex of the posterior LHA, formed by the parasubthalamic (PSTN) and the calbindin (CbN) nuclei, and the insular cortex (INS) as well as the central amygdala nucleus (CEA), with which it shares abundant connections. Axonal tract tracing techniques have been combined with the detailed neurochemical study of some of these regions. We confirmed the bidirectional nature of the anatomical links that it maintains with the CEA, identifying a division of this nucleus (the intermediate part) which was not recognized in classical atlases. Then, we showed that this complex maintains direct, with the INS, but also indirect pathways after relay in the CEA and the neighboring regions of the substantia innominata. These networks are structurally similar to those conventionally described for the adjacent subthalamic nucleus (STN) and connected to the isocortex and the "basal nuclei" by the hyperdirect and indirect pathways respectively. This work was then supplemented by functional studies in rats, but also in mice using genetic tracing and pharmacogenetic approaches. We were able to show the role of this complex in the cognitive and interoceptive control of food intake.The interpretation of these data sheds new light on the organization of the most posterior areas of the hypothalamus including the PSTN/CbN complex but also the STN.; L’hypothalamus est impliqué dans un large éventail de fonctions engageant des réponses neuroendocrines, viscérales, métaboliques ou encore comportementales. Cependant, les travaux récents remettent en question les frontières classiques de cette région cérébrale. Les frontières de l’hypothalamus avec le télencéphale sont difficiles à définir et certains réseaux, impliquant notamment les noyaux de l’hypothalamus médian, rappellent dans leur organisation ceux mieux décrits et connectant le télencéphale basal avec le diencéphale. Pour de vastes régions de l’hypothalamus, surtout des aires hypothalamiques latérales (LHA), peu de données de la littérature sont susceptibles d’illustrer leur intégration dans les mêmes réseaux prosencéphaliques.Les objectifs de notre travail étaient donc d’analyser les réseaux entre un petit complexe nucléaire du LHA postérieur, formé par les noyaux parasousthalamique (PSTN) et calbindine (CbN), et le cortex insulaire (INS) ainsi que le noyau central de l’amygdale (CEA) avec lesquels il partage des connexions abondantes. Des techniques de traçage des voies nerveuses ont été combinées à l’étude neurochimique détaillée de certaines de ces régions. Nous avons confirmé la nature bidirectionnelle des liens anatomiques qu’il entretient avec le CEA, identifiant au passage une division de ce noyau (la partie intermédiaire) qui n’était pas reconnue dans les atlas classiques. Puis, nous avons montré que ce complexe entretient avec l'INS des réseaux directs mais aussi indirects après relais dans le CEA et les régions voisines de la substance innominée. Ces réseaux sont proches dans leur structure de ceux classiquement décrits pour le noyau sousthalamique, adjacent au PSTN et connecté à l’isocortex et aux "noyaux de la base" par les voies hyperdirectes et indirectes respectivement. Ces travaux ont ensuite été complétés par des études fonctionnelles chez le rat, mais aussi chez la souris, faisant appel dans ce dernier modèle aux approches de traçage génétique et de pharmacogénétique. Nous avons pu ainsi montrer le rôle de ce complexe dans le contrôle cognitif et intéroceptif de la prise alimentaire.L’interprétation de ces données apporte un éclairage nouveau concernant l’organisation des aires les plus postérieures de l’hypothalamus incluant ce complexe PSTN/CbN mais aussi le noyau sousthalamique.

Comment les sensations de faim et de satiété sont produites par notre cerveau ? Quelle zone de notre cerveau va s’activer aux horaires des repas et sur la base de quelles stimulations ? À travers quelques exemples, Alexandre Benani illustrera l’importance du dialogue entre nos organes et notre cerveau dans l’élaboration de ces sensations.

Effects of lowering ambient temperature in the second half of the growth period were studied in 2 broiler strains with different genetic potential for growth (Ross from 1972 and 2004) when given ad libitum access or pre-mixed increasing proportion of whole wheat in their diet. A total of 48 groups of day-old broilers (n = 64) from the 2 strains were housed as hatched in 48 pens in 4 houses and slaughtered at 6 wk of age. Half of the groups had access to pelleted feed pre-mixed with increasing proportion of whole wheat, the other half had access to pelleted feed and whole wheat in separate troughs. Ambient temperature from 28 d of age was either 21 or 15°C. The fast-growing strain had greater (P < 0.001) live weight throughout (mean slaughter weights 2.6 (±0.014) kg and 1.0 (±0.006) kg). When given a choice, the fast-growing strain consumed a lower (P ≤ 0.004) proportion of whole wheat in their diet in weeks 5 and 6 (20 and 26 (±0.9) % whole wheat), and the slow-growing strain chose a higher (P < 0.001) wheat proportion (45 and 56 (±1.7) %) than the pre-mixed inclusion of 25 and 30%, respectively. The slow-growing strain grew slightly faster in the colder ambient temperature, and slower when given a free choice of whole wheat. Both strains drank more water per feed consumed in the warmer ambient temperature treatment. Foot pad dermatitis, only seen in the fast-growing birds, had a higher occurrence in the colder and in the choice feeding treatments. Gait scoring on day 34 showed perfect gait in more than 85% of the slow-growing and less than 1% of the fast-growing birds. Activity was higher and panting levels were lower in the slow-growing strain (P < 0.001) toward the end of the growth period, with no effect of the temperature treatment on panting. Slow-growing strains increase their energy intake, and fast-growing strains increase their protein intake when given a choice.

BackgroundProduction conditions of layer chicken can vary in terms of temperature or diet energy content compared to the controlled environment where pure-bred selection is undertaken. The aim of this study was to better understand the long-term effects of a 15%-energy depleted diet on egg-production, energy homeostasis and metabolism via a multi-tissue transcriptomic analysis. Study was designed to compare effects of the nutritional intervention in two layer chicken lines divergently selected for residual feed intake.ResultsChicken adapted to the diet in terms of production by significantly increasing their feed intake and decreasing their body weight and body fat composition, while their egg production was unchanged. No significant interaction was observed between diet and line for the production traits. The low energy diet had no effect on adipose tissue and liver transcriptomes. By contrast, the nutritional challenge affected the blood transcriptome and, more severely, the hypothalamus transcriptome which displayed 2700 differentially expressed genes. In this tissue, the low-energy diet lead to an over-expression of genes related to endocannabinoid signaling (CN1R,NAPE-PLD) and to the complement system, a part of the immune system, both known to regulate feed intake. Both mechanisms are associated to genes related polyunsaturated fatty acids synthesis (FADS1,ELOVL5andFADS2), like the arachidonic acid, a precursor of anandamide, a key endocannabinoid, and of prostaglandins, that mediate the regulatory effects of the complement system. A possible regulatory role ofNR1H3(aliasLXRα) has been associated to these transcriptional changes. The low-energy diet further affected brain plasticity-related genes involved in the cholesterol synthesis and in the synaptic activity, revealing a link between nutrition and brain plasticity. It upregulated genes related to protein synthesis, mitochondrial oxidative phosphorylation and fatty acid oxidation in the hypothalamus, suggesting reorganization in nutrient utilization and biological synthesis in this brain area.ConclusionsWe observed a complex transcriptome modulation in the hypothalamus of chicken in response to low-energy diet suggesting numerous changes in synaptic plasticity, endocannabinoid regulation, neurotransmission, lipid metabolism, mitochondrial activity and protein synthesis. This global transcriptomic reprogramming could explain the adaptive behavioral response (i.e. increase of feed intake) of the animals to the low-energy content of the diet.

Biological rhythms are of importance for living organisms as they help to schedule most behavioural processes within the most suitable temporal window. Literature on daily rhythmicity is scarce and conflicting regarding domestic cats. To sharpen our knowledge on the subject, we used advanced telemetry technologies to record and characterise the daily rhythms of locomotor activity and feeding in cats according to the seasons and housing conditions. The cats were sensitive to photoperiod and to human presence. Along 24-hour periodicity, they displayed bimodality in their daily patterns, with mid-day and mid-night troughs of locomotor activity and food consumption. The two main activity/eating periods corresponded to dawn and dusk at each season, regardless of the twilight timings, confirming the crepuscular intrinsic nature of the species. The feeding rhythm of the cats was more variable daily than their locomotor activity rhythm, recalling the opportunistic character of this predator. Cats displayed plasticity in their behaviour, such as weaker daily rhythms and more nocturnal exploratory behaviour outdoors, compared to indoors where they were more prone to routine. Our results open new avenues for developing nutritional and housing guidelines fitted to the rhythms of the cats according to their way of life., Les rythmes biologiques aident les organismes vivants à programmer la plupart des processus comportementaux dans la fenêtre temporelle la plus appropriée. Les résultats de la littérature sur la rythmicité du chat domestique sont rares et conflictuels. Pour approfondir nos connaissances sur le sujet, nous avons utilisé de récentes technologies de télémétrie pour enregistrer et caractériser les rythmes journaliers d'activité locomotrice et de prise alimentaire chez des chats en fonction des saisons et de leurs conditions d’hébergement. Les rythmes des chats étaient modifiés par la photopériode et la présence humaine. Suivant une périodicité de 24 heures, ils ont affiché une bimodalité dans leurs rythmes quotidiens, avec des creux d'activité locomotrice et de consommation au milieu de la journée et de la nuit. Les deux périodes principales d'activité/alimentaires correspondaient à l'aube et au crépuscule à chaque saison, indépendamment de leur horaire, confirmant la nature intrinsèque crépusculaire de l'espèce. Le rythme alimentaire des chats était plus variable au cours du cycle que celui de leur activité locomotrice, rappelant ainsi le caractère opportuniste de ce prédateur. Les chats ont présenté une plasticité comportementale caractérisée par des rythmes plus faibles et un comportement d'exploration plus nocturne en milieu extérieur qu’en milieu intérieur, au sein duquel ils étaient plus enclins à la routine. Nos résultats ouvrent la voie au développement de solutions nutritionnelles et à des recommandations d’hébergement adaptées aux rythmes du chat en respectant les besoins physiologiques de l’espèce.

This original research article (6 p.) is part of the research topic . Specialty section: This article was submitted to Neuroenergetics, Nutrition and Brain Health, a section of the journal Frontiers in Nutrition.; International audience; High variability exists in individual susceptibility to develop overweight in an obesogenic environment and the biological underpinnings of this heterogeneity are poorly understood. In this brief report, we show in mice that the vulnerability to diet-induced obesity is associated with low level of polysialic acid-neural cell adhesion molecule (PSA-NCAM), a factor of neural plasticity, in the hypothalamus. As we previously shown that reduction of hypothalamic PSA-NCAM is sufficient to alter energy homeostasis and promote fat storage under hypercaloric pressure, inter-individual variability in hypothalamic PSA-NCAM might account for the vulnerability to diet-induced obesity. These data support the concept that reduced plasticity in brain circuits that control appetite, metabolism and body weight confers risk for eating disorders and obesity.

Prestation et revue; Détection hypothalamique du glucose et homéostasie énergétique. JFN 2018, Journées Francophones de Nutrition

26RFa is a neuropeptide of the RFamide family, originally isolated from a frog brain extract by using antibodies raised against the Arg-Phe-NH2 motif. Concomitantly, two pharmaceutical companies have shown that 26RFa is the endogenous ligand of the former orphan G protein-coupled receptor GPR103 now renamed QRFPR. Analysis of the human 26RFa precursor indicates that pre-pro26RFa may generate several additional peptides including an N-terminally extended form (43RFa) and a truncated peptide 26RFa(20-26) (GGFSFRF-NH2) which is strictly conserved in mammals. In rodents, 26RFa and 43RFa induce a dose dependent increase in food intake, stimulate secretion of gonadotropins and aldosterone, as well as modulating glucose-induced insulin release. Furthermore, QRFPR-knockout mice suffer from osteopenia and exhibit the characteristic kyphotic hump of osteoporotic patients. Altogether these data indicate that 26RFa may exert diverse biological activities in vertebrates such as food intake control, reproduction and osteogenesis. It is important to note that the Cterminal heptapeptide, 26RFa(20-26), mimics the orexigenic and gonadotropic effects of 26RFa. The purpose of the present study was (1) to determine the impact of Arg25-modified 26RFa(20-26) analogues on the activation of the QRFPR (2) to evaluate the effect of remarkable analogues of hQRFPR, in vivo in a food intake and glucose homeostasis paradigm (3) to evaluate if the second extracellular loop (ECL2) of the QRFPR really presents a short α-helix and is able to interact with 26RFa α-helix?, Le 26RFa est un neuropeptide de la famille des RFamide initialement isolé à partir d’un extrait de cerveaux de grenouille par notre laboratoire grâce à des anticorps dirigés contre le motif Arg-Phe-NH2 du NPFF de boeuf. Simultanément, deux laboratoires pharmaceutiques ont identifié le GPR103, un récepteur couplé aux protéines G jusque là orphelin, comme étant le récepteur de ce neuropeptide. Depuis, le GPR103 a été renommé QRFPR pour Pyroglutamylated RFamide peptide receptor. L’ADNc du pro-26RFa a été cloné chez différentes espèces, de l’amphioxus Branchiostoma floridae jusqu’à l’homme, ce qui a permis d’identifier dans le précurseur plusieurs sites de clivage potentiels par les prohormone convertases susceptibles de générer, outre le 26RFa, une forme allongée en N-terminal, le 43RFa aussi dénommé QRFP, et un peptide situé à l’extrémité C-terminale des 26RFa et 43RFa, le 26RFa(20-26), dont la séquence (GGFSFRF-NH2) est hautement conservée des amphibiens aux mammifères. Des expériences menées in vivo ou ex vivo chez le rongeur ont montré que le 26RFa et/ou le QRFP augmentent de façon dose-dépendante la consommation de nourriture, stimulent la sécrétion de gonadotropines et d’aldostérone et modulent la libération d’insuline induite par le glucose. Par ailleurs, l’invalidation du gène codant le QRFPR chez la souris provoque une ostéoporose sévère. L’ensemble de ces données indique que le 26RFa pourrait exercer diverses activités biologiques chez les vertébrés telles que le contrôle de la prise alimentaire, de l’insulinémie, de la reproduction, de l’homéostasie hydrominérale et de l’ostéogenèse. Enfin, il avait été montré précédemment que le 26RFa(20-26) mime les effets orexigèniques, insulinostatiques et hypophysiotropes du peptide de référence. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes fixés comme objectifs de répondre aux questions suivantes (1) quel est l’impact de la variation de la longueur de la chaîne et de l’alkylation de la fonction guanidinium de l’Arg25 du 26RFa(20-26) sur l’activation du QRFPR ? (2) quel est l’effet d’analogues remarquables du 26RFa humain sur la prise alimentaire et l’homéostasie glucidique chez la souris ? et (3) la boucle extracellulaire reliant les domaines transmembranaires 4 et 5 (ECL2) du QRFPR présente-t-elle réellement une hélice-α dans le récepteur in cellulo et est-elle capable d’interagir avec l’hélice-α du 26RFa ?

L’obésité est le désordre métabolique le plus courant en Amérique du Nord et constitue un facteur de risque majeur dans le développement de plusieurs pathologies, incluant les maladies cardiovasculaires et le diabète de type 2. L’obésité est causée principalement par un apport nutritionnel surpassant les dépenses énergétiques. L’organisme doit être en mesure d’évaluer adéquatement son état nutritionnel pour moduler la balance énergétique et maintenir un poids corporel sain. Cette détection se fait principalement dans l’hypothalamus médiobasal (MBH), une région du cerveau essentielle au maintien de l’homéostasie glucidique et de la balance énergétique. Plus précisément, le noyau arqué de l’hypothalamus peut détecter plusieurs signaux métaboliques circulants comme le glucose et les acides gras, et hormonaux, comme l’insuline et la leptine. Ces signaux modulent l’activité de deux populations neuronales distinctes, les neurones orexigènes NPY et anorexigènes POMC, pour contrôler la prise alimentaire, les dépenses énergétiques, ainsi que l’homéostasie du glucose. Les types cellulaires et les mécanismes impliqués dans la détection des acides gras et leurs effets sur la prise alimentaire et l’homéostasie énergétique ne sont pas bien connus. Il est donc primordial de comprendre les mécanismes par lesquels notre organisme évalue son état nutritionnel et par le fait même, intervient pour maintenir une balance énergétique stable. Le but du premier volet de ma thèse a été de caractériser le métabolisme central des acides gras. Nous cherchons ainsi à déterminer quel type cellulaire est impliqué dans le métabolisme des acides gras et à évaluer l’impact du glucose sur ce dernier. Nos données suggèrent que les astrocytes sont les cellules cérébrales ayant la plus grande capacité à utiliser et à métaboliser les acides gras. Nous montrons aussi que le couplage métabolique entre le glucose et les acides gras implique l’activation de l’AMP-activated kinase (AMPK). De plus, ce couplage est spécifique aux régions hypothalamiques puisque le métabolisme des acides gras est régulé par le glucose dans les astrocytes et les explants de l’hypothalamus, mais pas du cortex. Finalement, nous montrons que cette interaction métabolique dépend du type d’acide gras puisque l’oxydation et l’estérification du palmitate, mais pas de l’oléate, sont couplées au glucose. Nos résultats démontrent pour la première fois l’existence d’un couplage entre le métabolisme du glucose et des acides gras dans le cerveau. De plus, ce couplage est spécifique à l’hypothalamus, région impliquée dans la détection des nutriments et du contrôle de la balance énergétique, ainsi qu’au type d’acide gras. Étant donné l’importance des astrocytes dans le métabolisme central des acides gras, le deuxième volet de ma thèse vise à caractériser le métabolisme intracellulaire des acides gras dans les astrocytes. Pour ce faire, nous nous sommes focalisés sur Acyl-CoA Binding Protein (ACBP), une protéine presque exclusivement exprimée dans les astrocytes dans le cerveau et impliquée dans le métabolisme des acides gras en périphérie. Nous voulions donc déterminer si le métabolisme des acides gras astrocytaire était régulé par ACBP ainsi que s’il existe un mécanisme de régulation différentiel des acides gras saturés et insaturés. Nous montrons que la déficience en ACBP réduit l’oxydation ainsi que l’estérification des acides gras insaturés, mais pas des acides gras saturés, dans les astrocytes et les explants hypothalamiques. Finalement, le troisième volet de ma thèse vise à déterminer l’implication d’ACBP dans le contrôle in vivo de la prise alimentaire ainsi que d’identifier les mécanismes par lesquels ACBP et son produit de clivage octadecaneuropeptide (ODN) agissent pour moduler la balance énergétique. Nos résultats montrent que la perte de fonction d’ACBP spécifiquement dans les astrocytes augmente la susceptibilité à l’obésité induite par une diète riche en gras. De plus, nos résultats suggèrent que l’action anorexigène d’ODN serait dépendante de l’activation directe des neurones anorexigènes POMC du noyau arqué via un récepteur couplé aux protéines G. L’ensemble des résultats obtenus dans le cadre de cette thèse supporte le rôle prépondérant des astrocytes dans le métabolisme oxydatif des acides gras dans l’hypothalamus ainsi que leur capacité à détecter les divers nutriments tels le glucose et les acides gras. De plus, nos travaux mettent en lumière un nouveau mécanisme de contrôle de la prise alimentaire et du métabolisme énergétique via l’activation directe des neurones POMC par une protéine impliquée dans le métabolisme intracellulaire des acides gras insaturés dans les astrocytes. Ceci suggère que l’action anorexigène des acides gras insaturés soit médiée par leur liaison et/ou leur métabolisme intracellulaire via ACBP. Finalement, nos résultats ouvrent la porte à l’identification d’une cible potentielle pour le traitement des désordres alimentaires menant au développement de plusieurs pathologies telles l’obésité et le diabète de type 2., Obesity is the most prevalent metabolic disorder in North America and is a major risk factor for the development of various pathologies including type 2 diabetes. Obesity is caused by nutritional intake overtaking energy expenditure. Thus, the body needs to be able to accurately assess its nutritional status and modulate the energy balance accordingly to maintain a healthy body weight. This role can be ascribed to the mediobasal hypothalamus (MBH), a brain region known for its implication in the maintenance of glucose homeostasis and energy balance. Specifically, the arcuate nucleus is able to detect both metabolic and hormonal signals from the periphery, such as glucose, fatty acids, insulin and leptin. These signals act on the activity of two distinct neuronal populations, orexigenic NPY neurons and anorectic POMC neurons, to control food intake, energy expenditure and glucose homeostasis. The mechanisms and cell type involved in hypothalamic fatty acid sensing and subsequent effects on food intake and energy homeostasis remain to be elucidated. It is thus crucial to understand the mechanisms by which our body assesses its nutritional status and acts to maintain a stable energy balance. The first aim of my thesis was to characterize central fatty acid metabolism. We aim to identify which cell type in the brain is involved in their metabolism. We also aim to evaluate if and how fatty acid metabolism is modulated by glucose. Our data suggest that, in the brain, astrocyte have the highest capacity to use and oxidize fatty acids. We also show a coupling between glucose and fatty acid metabolism that relies on the AMP-activated kinase (AMPK) and is specific to the hypothalamus. Indeed, fatty acid oxidation was regulated by glucose in astrocytes and brain slices from the hypothalamus, but not from the cortex. Finally, we show that palmitate, but not oleate, oxidation and esterification are coupled to glucose. Our findings reveal a metabolic coupling of glucose and fatty acid metabolism in the brain specific to hypothalamic areas as well as to fatty acid type. The second aim of my thesis was to characterize astrocyte fatty acid metabolism. We thus focused on Acyl-CoA Binding Protein (ACBP), a protein involved in fatty acid metabolism in peripheral tissue that, in the brain, is almost exclusively found in astrocytes. We looked to determine whether astrocyte fatty acid metabolism is regulated by ACBP and if saturated and unsaturated fatty acids metabolism is differentially regulated. We show that ACBP can regulate unsaturated, but not saturated, fatty acid oxidation and esterification in both astrocytes and hypothalamic slices. Finally, the third aim of my thesis was the in vivo regulation of food intake by ACBP as well as the identification of a potential mechanism by which ACBP and its cleaved peptide octadecaneuropeptide (ODN) modulate energy balance. Our data show that an astrocyte specific ACBP loss of function increases susceptibility to high fat diet induced obesity. Our data also suggest that the anorectic action of ODN (cleaved from ACBP) involves a direct activation of POMC neurons in the arcuate nucleus via a G protein coupled receptor. Taken together, our findings support the essential role of astrocytes in hypothalamic fatty acid metabolism and their ability to detect various circulating nutrients such as glucose and fatty acids. Our data sheds light on a potentially new mechanism of modulation of food intake and energy expenditure via a direct activation of POMC neurons by ACBP. Thus, the anorectic action of unsaturated fatty acid could require their binding and/or intracellular metabolism by ACBP. These new data could lead to the identification of a clinically relevant target for the treatment of various feeding disorders that could lead to pathologies like obesity and type 2 diabetes.

Oxygen limitation and dietary imbalances are key aspects influencing feed intake (FI) and growth performance in cultured fish. This study investigated the combined effects of hypoxia and dietary electrolyte balance on the growth performance, body composition and nutrient utilization in a rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) isogenic line. Fish were fed ad libitum two experimental diets: electrolyte-balanced or -imbalanced diets (DEB 200 or 700 mEq kg−1, respectively) and exposed to normoxia or hypoxia (7.9 or 4.5 mg O2 l−1, respectively) for 42 days. DEB did not affect FI, growth performance or body composition. Nevertheless, hypoxia had a negative impact, reducing FI (6%), growth rate (8%), oxygen consumption (19%), energy (5%) and lipid (42%) contents. Digestible energy intake and heat production were higher in normoxic fish (40% and 23%, respectively), retaining 64% more energy in lipid or protein. Hypoxia reduced the apparent digestibility of dry matter, ash, protein, lipid, carbohydrates and energy. Trout fed DEB 700 diet were energetically less efficient, reflected in higher heat production and energy requirements for maintenance. FI was inhibited by low dissolved oxygen levels, but not by electrolyte-imbalanced diet, in spite of the higher energy requirements for maintenance. This study highlights the importance that dietary-electrolyte content and DO levels have on energy balance and growth performance when fish are fed to satiation.

Background: Dietary behavior encompasses many aspects, terms for which are used inconsistently across different disciplines and research traditions. This hampers communication and comparison across disciplines and impedes the development of a cumulative science. We describe the conceptual analysis of the fuzzy umbrella concept "dietary behavior" and present the development of an interdisciplinary taxonomy of dietary behavior. Methods: A four-phase multi-method approach was employed. Input was provided by 76 scholars involved in an international research project focusing on the determinants of dietary behavior. Input was collected from the scholars via an online mind mapping procedure. After structuring, condensing, and categorizing this input into a compact taxonomy, the result was presented to all scholars, discussed extensively, and adapted. A second revision round was then conducted among a core working group. Results: A total of 145 distinct entries were made in the original mind mapping procedure. The subsequent steps allowed us to reduce and condense the taxonomy into a final product consisting of 34 terms organized into three main categories: Food Choice, Eating Behavior, and Dietary Intake/Nutrition. In a live discussion session attended by 50 of the scholars involved in the development of the taxonomy, it was judged to adequately reflect their input and to be a valid and useful starting point for interdisciplinary understanding and collaboration. Conclusion: The current taxonomy can be used as a tool to facilitate understanding and cooperation between different disciplines investigating dietary behavior, which may contribute to a more successful approach to tackling the complex public health challenges faced by the field. The taxonomy need not be viewed as a final product, but can continue to grow in depth and width as additional experts provide their input.

In 2015, Nature published the largest pangenomic association study to date linking genetic variants to body mass index. This study highlighted the role of the central nervous system in vulnerability to obesity and supports an original concept that cerebral plasticity plays an important role in the control of energy balance. Thus, reduced cerebral plasticity capacities could lead to inadequate dietary behaviors, which would increase the risk of weight gain under caloric pressure. The anorectic neurons POMC and the orexigenic neurons AgRP of the melanocortin system, which control the energy balance, actually show synaptic plasticity properties in the adult brain. These phenomena are shown in response to intense hormonal fluctuations induced by drastic genetic, surgical or nutritional manipulations. However, the physiological role of this synaptic plasticity within the melanocortin system has not been demonstrated yet. This study shows that cerebral plasticity phenomena are recapitulated at the meal scale in mice, depending on the prandial state, in response to moderate metabolic and hormonal changes. Indeed, 1 h standard diet exposure increases the electrical activity of the POMC neurons, which is correlated with a retraction of the astrocytic coverage around the POMC somas, with no change in synaptic configuration compared to the preprandial state. In contrast, 1 hour of high fat diet exposure does not modify the electrical activity of the POMC neurons and does not involve retraction of the astrocytic coverage. In addition, by pharmacological blockade of postprandial hyperglycemia, we showed that glucose is required for postprandial glial retraction. Finally, by a pharmacogenetic approach, we have shown that the inactivation of astrocytes modifies the feeding behavior and decreases the astrocytic coverage around the POMC neurons. These results suggest i)that astrocytes would play an inhibitory role on the electrical activity of POMC neurons ii) and that the post-prandial astrocytic retraction around POMC somas might remove inhibition of POMC neurons and might promote the sensation of satiety. This mode of regulation would not be activated during a high-fat meal, which would explain the low satietogenic properties of this type of meal., En 2015, la revue Nature a publié la plus grande étude d’association pangénomique à ce jour reliant des variants génétiques à l’indice de masse corporelle. Cette étude a mis en avant le rôle du système nerveux central dans la vulnérabilité à l’obésité, et soutient un concept original selon lequel la plasticité cérébrale jouerait un rôle important dans le contrôle de la balance énergétique. Ainsi, des capacités de plasticité cérébrale réduites pourraient favoriser des comportements alimentaires inadaptés, ce qui augmenterait le risque de prise de poids sous pression calorique. Les neurones anorexigènes POMC et les neurones orexigènes AgRP qui composent le système à mélanocortine et qui contrôlent la balance énergétique, conservent effectivement des propriétés de plasticité synaptique dans le cerveau adulte. Celles-ci se manifestent en réponse à des fluctuations hormonales intenses, induites par des manipulations génétiques, chirurgicales ou nutritionnelles drastiques. Cependant le rôle physiologique de cette plasticité synaptique au sein du système à mélanocortine n’a pas encore été démontré. Nos résultats montrent que des phénomènes de plasticité cérébrale sont récapitulés à l’échelle des repas chez la souris, en fonction de l’état prandial, en réponse à des changements métaboliques et hormonaux modérés. En effet, une exposition à 1h de régime standard augmente l’activité électrique des neurones POMC, ce qui est corrélé à une rétractation de la couverture astrocytaire autour des somas POMC, sans changement de configuration synaptique par rapport à l’état préprandial. A l’opposé, une exposition à 1h de régime riche en lipides ne modifie pas l’activité électrique des neurones POMC et n’entraine pas de rétractation de la couverture astrocytaire. De plus, par blocage pharmacologique de l’hyperglycémie post-prandiale, nous avons montré que le glucose était nécessaire pour initier la rétractation gliale post-prandiale. Enfin, par une approche pharmacogénétique, nous avons montré que l’inactivation des astrocytes modifie le comportement alimentaire et diminue la couverture astrocytaire autour des neurones POMC. Ces résultats suggèrent que l’astrocyte jouerait un rôle inhibiteur sur l’activité électrique des neurones POMC et que la rétractation astrocytaire post-prandiale, autour des somas POMC lèverait l’inhibition des neurones POMC et favoriserait la sensation de satiété. Ce mode de régulation ne serait pas déclenché lors d’un repas riche en graisses, ce qui expliquerait le faible pouvoir satiétogène de ce type de repas.

Intrauterine growth retardation in rats alters palmitoleate sensing by duodenal entero-endocrine cells, leading to increased-intestinal permeability. NeuroGastro2017

Feeding systems use similar feed evaluation approaches for all dairy ruminants, whereas feed intake prediction and requirement assessment are species-specific. This review compares the most recent models currently used to predict dry matter intake (DMI) and energy requirements in lactating dairy small ruminants (DSR), i.e., the Small Ruminant Nutrition System (SRNS, 2004 and 2010, updated in the Ruminant Nutrition System, 2016), the NRC(2007), and the new INRA-Systali (2017) systems, to highlight differences in approach, inputs required and flexibility used. Because DSR are normally group fed, accurate prediction of feed intake is necessary to adjust diet composition according to their requirements. However, when predicting DMI for ewes and goats, the approaches used, variables considered and predicted values vary considerably. All the models used are empirical and species-specific, and use body weight and milk yield as main predictors. Variables associatedwith diet composition and/or type of feeds are also considered, but vary among models, while dietary particle size is not considered.The SRNS and NRC do not have specific models to predict intake on pasture, while INRA uses the Fill Unit system (i.e., based on a forage of reference) to predict DMI considering both housing and grazing conditions. For energy requirements, the SNRS uses the same model for both species, while NRC and INRA use species-specific models. The INRA (2017) largely updated these predictions for all productive functions. For maintenance energy requirements, besides some variability in the basal metabolic rate and energy units used (i.e., ME or NEL), most differences regard the additional factors affecting these requirements (e.g., age, gender, body condition, growth, previous nutrition, movement, cold and heat stress, dietary nitrogen unbalance). Differently, energy requirements for milk production and pregnancy are estimated using similar approaches and values. Overall, the feeding systems for dairy sheep and goats have markedly evolved in the last decade, by improving their ability to account for the great diversity of production systems in which they are raised worldwide

Olfaction plays a key role in the elaboration of the hedonic value of foods and the regulation of food intake. Reciprocally, the detection of food odors is influenced by the metabolic state. Fasting increases olfactory performances, notably by increasing neuronal activity in the olfactory bulb (OB). Within the OB glomeruli, the glutamatergic synapses between olfactory sensory neurons and mitral cells are regulated by astrocytes, periglomerular neurons and centrifugal afferents. Astrocytes, which support mecanisms of metaplasticity in the brain, may drive the metabolic regulation of the olfactory response in the OB. To test whether OB glomerular astrocytes are involved in the metabolic sensing of the olfactory system, we compared the astroglial processes expansion by quantification of the GFAPlabelled area in fed and fasted rats.Astroglial spreading was markedly increased in fasting rats, as compared to fed rats, in all regions of the OB after 17h-fasting. Intra-peritoneal administration of the anorexigenic peptide PYY3-36 or glucose in 17h-fasted rats respectively decreased their food intake or restored their glycemia and both reversed the increased astroglial deployment induced by fasting. Direct application of orexigenic peptides ghrelin and NPY on OB acute slices, resulted in an increase of the astroglial deployment, whereas application of PYY3-36 oppositely resulted in astroglial retraction within the glomeruli. These results are in close agreement with the effects of fasting or satiation on the morphology of astrocytes.The deployment of the glomerular astroglial processes clearly varies according to the metabolic state of the rats, and is influenced by food intake regulatory peptides. This plasticity may participate in the adaptation of the olfactory sensitivity to food intake.; L’olfaction participe à l’élaboration de la valeur hédonique des aliments et à la régulation de la prise alimentaire. Réciproquement, la détection des odeurs alimentaires est influencée par le statut métabolique. Le jeûne augmente les performances olfactives, notamment en augmentant l'activité neuronale dans le bulbe olfactif (BO). Au sein des glomérules du BO, les synapses glutamatergiques entre les neurones sensoriels olfactifs et les cellules mitrales sont régulées par des astrocytes, des neurones périglomérulaires et des afférences centrifuges. En tant que partenaires synaptiques, les astrocytes sont à l’origine de mécanismes de métaplasticité dans le système nerveux central, qui pourrait participer à la régulation métabolique de la réponse olfactive au niveau du BO. Afin de tester si les astrocytes glomérulaires du BO sont impliqués dans la détection du statut métabolique par le système olfactif, nous avons comparé le déploiement des prolongements astrocytaires glomérulaires, par quantification de l’aire occupée par la GFAP chez des rats nourris et mis à jeun.Le déploiement astrocytaire est nettement augmenté chez les rats à jeun par rapport aux rats nourris, dans toutes les régions du BO dès 17h de jeûne. L'administration intra-peritoneale du peptide anorexigène PYY3-36 ou de glucose chez des rats à jeun diminue leur prise alimentaire ou restaure leur glycémie respectivement, et abolit dans les deux cas l'augmentation du déploiement astrocytaire induite par le jeûne. L'application directe des peptides orexigènes ghréline et NPY sur des tranches de BO entraîne une augmentation du déploiement astrocytaire alors que l'application de PYY3-36 entraîne une rétraction astrocytaire au sein des glomérules. Ces résultats concordent avec les variations de la morphologie des astrocytes, observées respectivement en situation de jeûne ou de satiété.Le déploiement des prolongements astrocytaires glomérulaires varie donc en fonction de l'état métabolique des rats, et il est influencé par les peptides régulant la prise alimentaire. Cetteplasticité pourrait participer à l'adaptation de la sensibilité olfactive à l’état métabolique des individus.

Introduction et but de l'étude : Le vieillissement peut s'accompagner de changements dans la sphère orale tels que la diminution de l'efficacité masticatoire ou encore la dégradation quantitative et qualitative de la salive. Ces changements, peuvent avoir un impact sur la capacité des personnes âgées à dégrader l'aliment, conduisant éventuellement à des comportements d'évitement. Matériel et méthodes : 62 séniors (>65 ans) vivant à domicile et ne présentant pas de pathologie chronique ont été recrutés sur la base de leur nombre d'unités fonctionnelles postérieures, c'est à dire du nombre de paires de dents antagoniste postérieure ayant au moins une zone de contact pendant la mastication. Deux groupes de sujets, 30 (15H ; 15F) présentant une bonne dentition (âge= 72 ± 5 ans, nombre d'unités fonctionnelles = 8 ± 1) et 32 (15H ; 17F) présentant une mauvaise dentition (âge= 72 ± 5 ans, nombre d'unités fonctionnelles = 3 ± 1) ont été sélectionnés. Des données de flux salivaires au repos et stimulé et d'auto-évaluation de la xérostomie ont également été relevées. Chaque participant a complété un relevé alimentaire de 5 jours, ce qui a permis de déterminer la fréquence de consommation, les quantités consommées ainsi que les apports en nutriments. Les analyses statistiques ont été faites par ANOVA à un facteur et régressions linéaires. Le protocole a été approuvé par le CPP Est-1 N° IRB 2016-A00916-45. Résultats et Analyse statistique : Les personnes en mauvaise dentition consomment des fruits et légumes moins fréquemment que ceux en bonne dentition (Bonne dentition : 5.1 ± 0.3 occasions de consommation par jour, Mauvaise dentition : 4.1 ± 0.3 occasions de consommation par jour, F(60)=4.9, p

Perinatal maternal consumption of energy dense food increases the risk of obesity in children. This is associated with an overconsumption of palatable food that is consumed for its hedonic property. The underlying mechanism that links perinatal maternal diet and offspring preference for fat is still poorly understood. In this study, we aim at studying the influence of maternal high-fat/high-sugar diet feeding [western diet (WD)] during gestation and lactation on the reward pathways controlling feeding in the rat offspring from birth to sexual maturity. We performed a longitudinal follow-up of WD and Control offspring at three critical time periods (childhood, adolescence, and adulthood) and focus on investigating the influence of perinatal exposure to palatable diet on (i) fat preference, (ii) gene expression profile, and (iii) neuroanatomical/architectural changes of the mesolimbic dopaminergic networks. We showed that WD feeding restricted to the perinatal period has a clear long-lasting influence on the organization of homeostatic and hedonic brain circuits but not on fat preference. We demonstrated a period specific evolution of the preference for fat that we correlated with specific brain molecular signatures. In offspring from WD fed dams, we observed during childhood the existence of fat preference associated with a higher expression of key gene involved in the dopamine (DA) systems; at adolescence, a high-fat preference for both groups, progressively reduced during the 3 days test for the WD group and associated with a reduced expression of key gene involved in the DA systems for the WD group that could suggest a compensatory mechanism to protect them from further high-fat exposure; and finally at adulthood, a preference for fat that was identical to control rats but associated with profound modification in key genes involved in the.-aminobutyric acid network, serotonin receptors, and polysialic acid-NCAM-dependent remodeling of the hypothalamus. Altogether, these data reveal that maternal WD, restricted to the perinatal period, has no sustained impact on energy homeostasis and fat preference later in life even though a strong remodeling of the hypothalamic homeostatic and reward pathway involved in eating behavior occurred. Further functional experiments would be needed to understand the relevance of these circuits remodeling.