• Langue : Anglais
• Discipline : Sciences de la vie et de la santé
• Identifiant : 2019LILUS055
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 22/10/2019

Résumé en langue originale

Depuis les premières études démontrant les effets du glucose sur la longévité et la santé, desmécanismes sous-jacents restent à déterminer. La restriction du glucose prolonge la durée devie, alors qu’un excès de glucose raccourcit la durée de vie de nombreux organismes.Comprendre les effets du glucose sur le vieillissement revêt un grand intérêt pour lacommunauté scientifique et médicale, car cela pourrait permettre de traiter de nombreusesmaladies liées à l’âge, telles que le cancer, le diabète de type 2 ou les maladiesneurodégénératives. Les études chez les invertébrés et en particulier chez Caenorhabditiselegans (C. elegans) ont permis de découvrir de nombreux gènes et voies impliqués dans levieillissement, dont beaucoup sont conservés chez les mammifères. C. elegans peut être utilisépour mimer in vivo la plupart des maladies humaines, telles que les maladies d'Alzheimer auniveau métabolique et génomique. Notre hypothèse est que le métabolisme du glucose accélèrele vieillissement. La complexité du processus de vieillissement nous a amené à l’étudier sousdeux angles différents: la restriction d’ingestion du glucose et l’excès d’ingestion du glucose.Des études antérieures ont montré que la restriction alimentaire (qui réduit la disponibilité duglucose) permettait le recrutement du CREB-Binding Protein (CBP) pour contrôler l’expressiond’autres gènes impliqués dans la détermination de la longévité et une modification de la sourceprincipale d’énergie du glucose vers des substrats alternatifs. Lorsqu'il est inhibé par l'ARNidans un modèle de C. elegans pour la maladie d'Alzheimer, le CBP réduit la longévité. Pourdéterminer si cet effet était dû spécifiquement au CBP, nous avons inhibé d'autres histoneacétyle transférases (HAT) avec une méthode d'ARNi dans ce modèle de C. elegans pour lamaladie d'Alzheimer et évalué la longévité ainsi que la protéotoxicité Ab1-42 responsable d’uneparalysie accélérée dans ce modèle due à l’agrégation de Ab1-42. Pour la deuxième partie denotre travail, nous avons voulu caractériser le modèle C. elegans pour l’étude des milieuxenrichis en glucose. Ce modèle a été utilisé par le passé pour étudier les effets des régimesenrichis en glucose, mais tous les aspects du métabolisme du glucose en ce qui concerne levieillissement ne sont pas connus et bien caractérisés. Notre objectif était de décrire les effetsd'un milieu enrichi en glucose sur l'expression d'enzymes impliquées dans le métabolisme duglucose et le stress oxydatif par la qRT-PCR. Nous nous sommes également concentrés sur laproduction endogène de produits de glycation avancés (AGE), des études récentes de notrelaboratoire les incriminant dans les mécanismes sous-jacents au vieillissement. Enfin, nous avons développé un dispositif de criblage semi-automatisé à haut débit pour nous permettre decribler des composés capables de retarder le vieillissement et les pathologies liées à l’âge. Nousavons utilisé notre nouveau dispositif pour analyser la bibliothèque de 2560 composés deMicrosource SPECTRUM.Nos résultats montrent que l'inhibition de CBP accélère de façon unique le vieillissement etaugmente la protéotoxicité de Ab1-42 dans un modèle de C. elegans de la maladie d'Alzheimer.Nous avons pu mieux caractériser le modèle C. elegans en tant qu’organisme avantageux pourl’étude des effets de milieux enrichis en glucose sur le vieillissement, et nous avons enparticulier confirmé que la réponse au stress oxydatif et la production endogène des AGEaugmente avec le temps et la concentration en glucose. Enfin, les résultats de notre criblage ontidentifié l'acide phénylbutyrique, un inhibiteur de l’histone déacétylase dont l'action est corréléeà celle de CBP, comme le composé le plus efficace pour protéger contre la protéotoxicité Ab1-42. Ceci plaide pour le rôle des modifications épigénétiques et de détection des nutriments dansla médiation des effets du métabolisme du glucose sur le vieillissement.

Résumé traduit

Since the first studies demonstrating the effects of glucose on lifespan and healthspan wereperformed, underlying mechanisms remain to be determined. Glucose restriction is known toextend lifespan whereas excessive glucose shortens lifespan in a multitude of organisms.Understanding how glucose affects aging is of great interest to the scientific and medicalcommunities as this could lead to targeted treatments for many age-related diseases such ascancer, diabetes type 2 or neurodegenerative diseases. Studies in invertebrates and particularlyin Caenorhabditis elegans (C. elegans) have contributed to discover many genes and pathwaysinvolved in aging, many of which are conserved in mammals. C. elegans can be used torecapitulate most human diseases, such as Alzheimer’s diseases at the metabolic and genomiclevel in vivo. Our hypothesis is that glucose metabolism drives aging. The complexity of theaging process led us to study it from two different angles, glucose restriction and excess.Previous studies demonstrated that dietary restriction (which reduces glucose availability)induces CREB-Binding Protein (CBP) to control the expression of other genes involved in thedetermination of lifespan and a metabolic shift from glucose to alternative substrates. Wheninhibited by RNAi in a C. elegans model for Alzheimer’s disease, CBP reduced lifespan. To determine whether this effect was due to a specific role of CBP we inhibited other HATs witha feeding RNAi method in the same C. elegans model for Alzheimer’s disease and assessedlifespan as well as Ab1-42 proteotoxicity responsible for accelerated paralysis in this model. C.elegans has been used as a model organism to study the effects of glucose-enriched diets in thepast but not all aspects of the glucose metabolism in respects to aging are known and wellcharacterized. We aimed at describing the effects of a glucose enriched medium on expressionof enzymes involved in glucose metabolism and oxidative stress by qRT-PCR. We also focusedon endogenous production of advanced glycation end products as recent studies from ourlaboratory incriminate them in mechanisms underlying aging. Finally, we developed a highthroughputsemi-automated screening device to allow us to screen compounds capable ofdelaying aging and age-related pathologies. We applied our newly developed device to screenthe Microsource SPECTRUM library of 2560 compounds.Our results show that the inhibition of the histone acetyl transferase CBP uniquely acceleratesaging and increases Ab1-42 proteotoxicity in a C. elegans model of Alzheimer’s disease,expanding earlier results. We were able to better characterize and standardize C. elegans as avalid model organism for the study of the effects of glucose-enriched medium on aging and inparticular confirmed that the oxidative stress response and endogenous production of advancedglycation end products increased with time and glucose concentration. Finally the results of ourlarge-scale compound screen identified phenylbutyric acid, a histone deacetylase inhibitorwhose action correlates with CBP’s, as the most efficient compound to protect against Ab1-42proteotoxicity. This further argues for the role of epigenetic and nutrient-sensing modificationsin mediating the effects of glucose metabolism on aging.