• Langue : Anglais
• Discipline : Biochimie et biologie moléculaire
• Identifiant : 2023ULILS028
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 29/09/2023

Résumé en langue originale

Au cours des dernières décennies, l'espérance de vie humaine a augmenté. Cependant, malgré les progrès médicaux, la population croissante de personnes âgées a été associée à une prévalence plus élevée de maladies liées à l'âge. Parmi les divers facteurs, l'alimentation joue un rôle important dans le développement de maladies chroniques. Il est admis qu'une alimentation déséquilibrée contribue à l'accélération du stress oxydant, de la sénescence cellulaire et peut avoir un impact sur la modulation de l'axe intestin-cerveau et du microbiote. L'effet des habitudes alimentaires à long terme sur la régulation métabolique intergénérationnelle fait l'objet de nombreuses discussions. Les produits terminaux de la glycation avancée (AGE), sont largement présents dans les aliments soumis à un traitement thermique. On estime que l'accumulation d'AGE alimentaires dans divers organes pourrait contribuer à l'initiation d'une inflammation chronique à bas bruit (CLGI). La carboxyméthyl-lysine (CML) est un AGE bien connu. Des recherches approfondies ont été menées pour explorer le rôle potentiel de l'interaction entre les produits de glycation, tels que la CML, et le récepteur des AGE (RAGE). Cependant, la relation causale entre une exposition précoce et/ou chronique aux AGE alimentaires et l'initiation de CLGI favorisant ainsi l'inflammaging reste incertaine, et la réversibilité des effets potentiellement toxiques des AGE encore inconnue. Tout d'abord, nous avons cherché à approfondir nos connaissances sur le devenir postprandial de la CML alimentaire (dCML) à la fois chez la souris et chez l'homme, ainsi qu'à établir la relation entre l'apport en dCML et les niveaux circulants du récepteur soluble des AGE (sRAGE) chez l'homme. Ensuite, nous avons cherché à construire et à caractériser un modèle protéique (albumine) enrichi en CML pour des applications futures en expérimentation animale. Ensuite, nous avons cherché à étudier les changements physiologiques chez les souris de type sauvage (WT) et les souris RAGE KO nourries depuis la période périnatale avec un régime standard (STD - 20,8 ± 5,1 µgdCML /gfood) ou un régime enrichi en dCML (255,2 ± 44,5 µgdCML/galiment) pendant 35 et 70 semaines. Nous avons étudié si un changement de régime à un âge précoce (6 semaines) (dCML -> STD) contribuerait à inverser les effets potentiellement néfastes. Nous avons montré qu'une synthèse maitrisée et reproductible de la CML liée aux protéines peut être obtenue en utilisant du glyoxal dans un système modèle d'albumine. Dans l'ensemble, bien que la CML libre atteigne la circulation sanguine en 1 à 2 heures et s'accumule dans les reins et le tube digestif, elle ne semble pas jouer un rôle important dans l'inflammation, la sénescence et le stress oxydant. Nous n'avons pas observé d'effets clairs à court ou à long terme de l'exposition aux AGE alimentaires. Par contre, il a été démontré que la suppression de RAGE joue un rôle protecteur dans l'atténuation de l'inflammaging. RAGE pourrait être impliqué dans une régulation épigénétique par la régulation négative d'EZH2, mais cela reste à confirmer. De plus, la poursuite des analyses permettra l'élucider les effets d'une exposition à la CML sur l'immunosénescence et sur la composition du microbiote intestinal. Globalement, les résultats de cette étude, bien que non finalisés, semblent indiquer que les AGE alimentaires (tout au moins la CML chez la souris) n'auraient pas d'effet néfaste significatif sur la santé. Ces résultats sont cohérents avec d'autres études pré-cliniques et épidémiologiques récentes. De plus, nous avons démontré pour la première fois que l'exposition de la lignée parentale à un régime riche en CML ne semblait pas influencer les réponses physiologiques chez la progéniture. Ce travail ouvre la voie à d'autres études qui pourraient se concentrer sur les réponses locales de différents biomarqueurs de l'inflammation en utilisant des techniques plus sensibles pour détecter des stimuli de bas bruit.

Résumé traduit

Over the past few decades, human life expectancy has increased, and the expanding population of older individuals has been associated with a higher prevalence of age-related diseases. Among various factors, diet plays a significant role in the development of chronic dysfunctions. Consuming an unhealthy diet is thought to contribute to accelerated oxidation, and senescence, and can have an impact on the modulation of the gut-brain axis and microbiota. The long-lasting effect of dietary habits on intergenerational modulation has been a topic of discussion. Advanced Glycation End-Products (AGEs), a class of neoformed compounds found in thermally processed foods, are widely present in the diet. The accumulation of dietary AGEs in various organs is believed to contribute to the initiation of CLGI, the induction of glycoxidative stress, and the modulation of the gut microbiota. Carboxymethyl-lysine (CML) is a well-known AGE used as a gold-standard biomarker of protein glycation. Extensive research has been conducted to explore the interaction between glycation products and the Receptor for Advanced Glycation End-Products (RAGE), in the development diverse pathologies. However, it is still not fully understood whether early and/or lifelong exposure to dietary AGEs contributes to the initiation of CLGI, and whether these effects can be reversed or are permanent. This thesis consisted of three experimental sections: First, we aimed to build up knowledge on the postprandial fate of dietary CML (dCML) both in rodents and humans. In addition, establish the relationship between dCML intake and soluble RAGE (sRAGE) levels in blood in humans. Afterward, we aimed to build up and characterize a model protein (BSA) enriched in CML for future application in animal experiments. The main motivation was to develop an effective method for producing large quantities of CML without the production of toxic hydrogen cyanide (HCN). Further, we aimed to investigate physiological changes in Wild-Type (WT) and RAGE KO mice fed (since the perinatal period) with a standard diet (STD - 20.8 ± 5.1 µgdCML/gfood) or a dCML-enriched diet (255.2 ± 44.5 µgdCML/gfood) during 35 or 70 weeks. We investigated whether an early age (6 weeks old) diet-switch (dCML -> STD) would contribute to the reversion of the potentially deleterious effects which included inflammatory, oxidative stress, and senescence parameters. We have shown that an efficient and reproducible synthesis of protein-bound CML can be achieved with the use of glyoxal in a BSA model system. The proposed method reduces potential confounding factors such as vitamin loss. Altogether, although free-CML reaches the bloodstream within 1-2 h and accumulates in excretory and digestive organs, it did not seem to play a strong role in inflammation, senescence, and oxidative stress. Based on our results, we did not observe clear short-term or long-term effects of exposure to dAGEs. The knockout of RAGE was demonstrated to play a protective role in the attenuation of inflammaging. RAGE knockout was suggested to play an epigenetic regulation mediated by EZH2 downregulation, but it remains to be further elucidated. Furthermore, ongoing research is being conducted to examine biomarkers of immunosenescence and the composition of the intestinal microbiota. This study contributed to the understanding that, despite extensive discussions on the role of dAGEs in inflammaging (at least a diet high in dCML), it does not appear to directly contribute to deleterious health effects. These results go in line with other studies (both in rodents and humans). In addition, we demonstrated for the first time that the exposure of the parental lineage to a CML-rich diet did not appear to influence physiological responses in the offspring. This work opens the perspective for further studies that may focus on the local responses of different inflammaging biomarkers using more sensitive techniques for detecting low-grade stimuli.