Métabolisme énergétique des personnes âgées [Energy metabolism in the elderly].

The energy metabolism in elderly subjects is discussed on the basis of previous analyses of the influence of age on the three components of energy expenditure in man: basal metabolic rate, thermogenesis and physical activity. All three components are diminished in elderly people. We conclude that the modifications of body composition, in particular the age-related loss of lean body mass, result in decreased basal metabolic rate and probably also a blunted diet-induced thermogenesis. Moreover we emphasize that the decrease in physical activity observed in elderly people is the most likely causal factor.

Metabolic effects of diets differing in glycaemic index depend on age and endogenous glucose-dependent insulinotrophic polypeptide in mice.

AIMS/HYPOTHESIS: High- vs low-glycaemic index (GI) diets unfavourably affect body fat mass and metabolic markers in rodents. Different effects of these diets could be age-dependent, as well as mediated, in part, by carbohydrate-induced stimulation of glucose-dependent insulinotrophic polypeptide (GIP) signalling. METHODS: Young-adult (16 weeks) and aged (44 weeks) male wild-type (C57BL/6J) and GIP-receptor knockout (Gipr ( -/- )) mice were exposed to otherwise identical high-carbohydrate diets differing only in GI (20-26 weeks of intervention, n = 8-10 per group). Diet-induced changes in body fat distribution, liver fat, locomotor activity, markers of insulin sensitivity and substrate oxidation were investigated, as well as changes in the gene expression of anorexigenic and orexigenic hypothalamic factors related to food intake. RESULTS: Body weight significantly increased in young-adult high- vs low-GI fed mice (two-way ANOVA, p < 0.001), regardless of the Gipr genotype. The high-GI diet in young-adult mice also led to significantly increased fat mass and changes in metabolic markers that indicate reduced insulin sensitivity. Even though body fat mass also slightly increased in high- vs low-GI fed aged wild-type mice (p < 0.05), there were no significant changes in body weight and estimated insulin sensitivity in these animals. However, aged Gipr ( -/- ) vs wild-type mice on high-GI diet showed significantly lower cumulative net energy intake, increased locomotor activity and improved markers of insulin sensitivity. CONCLUSIONS/INTERPRETATION: The metabolic benefits of a low-GI diet appear to be more pronounced in younger animals, regardless of the Gipr genotype. Inactivation of GIP signalling in aged animals on a high-GI diet, however, could be beneficial.

Long-term measurements of energy expenditure in humans using a respiration chamber.

There is a need to measure energy expenditure in man for a period of 24 h or even several days. The respiration chamber offers a unique opportunity to reach this goal. It allows the study of energy and nutrient balance; from the latter, acute changes in body composition can be obtained. The respiration chamber built in Lausanne is an air-tight room (5 m long, 2.5 m wide, and 2.5 m high) which forms an open circuit ventilated indirect calorimeter. The physical activity of the subject inside the chamber is continuously measured using a radar system based on the Doppler effect. Energy expenditure of obese and lean women was continuously measured over 24 h and diet-induced thermogenesis was assessed by using an approach which allows one to subtract the energy expended for physical activity from the total energy expenditure. Expressed in absolute terms, total energy expenditure was more elevated in the obese than in the lean controls. Basal metabolic rate was also higher in the obese than in the controls, but diet-induced thermogenesis was found to be blunted in the obese. In a second study, the effect of changing the carbohydrate/lipid content of the diet on fuel utilization was assessed in young healthy subjects with the respiration chamber. After a 7-day adaptation to a high-carbohydrate low-fat diet, the fuel mixture oxidized matched the change in nutrient intake. A last example of the use of the respiration chamber is the thermogenic response and changes in body composition due to a 7-day overfeeding of carbohydrate. Diet-induced thermogenesis was found to be 27%; on the last day of overfeeding, carbohydrate balance was reached by oxidation of 50% of the carbohydrate intake, the remaining 50% being converted into lipid.

Rôle et mécanisme d'action de la metformine et du telmisartan sur la régulation de la prise alimentaire

Dans ce travail de thèse, nous avons étudié les mécanismes d'action de deux médicaments connus pour diminuer la prise alimentaire et pondérale : la metformine et le telmisartan. Nous avons dans un premier temps étudié les effets de la metformine, un antidiabétique oral connu pour avoir des effets anorexigènes. Les mécanismes hypothalamiques potentiellement impliqués dans la modulation de la prise alimentaire par la metformine ont été étudiés dans trois groupes de rats : un groupe de rats obèses (DIO), un groupe de rats résistants à l'obésité (DR) ainsi qu'un groupe contrôle. A la fin de la période de prise pondérale de six mois, les rats DIO avaient des taux d'ARNm de NPY hypothalamique plus élevés que leurs congénères résistants et contrôles. Chez les DIO ainsi que chez les DR un traitement par metformine induit une baisse significative de la prise alimentaire accompagnée par une baisse du poids. Nous avons pu d'autre part constater que la perte de poids obtenue par un traitement de metformine était corrélée aux taux circulants de leptine avant le traitement. Cet effet s'accompagne d'une augmentation de l'expression du récepteur ObRb au niveau hypothalamique. Dans un second temps, nous avons étudié les effets du telmisartan, un inhibiteur du récepteur à l'angiotensine II ayant une activité agoniste partielle PPARγ. L'influence du telmisartan associé à la pioglitazone sur la prise alimentaire et pondérale a été examinée en étudiant leur effet sur les neuropeptides hypothalamiques responsables du contrôle de la prise alimentaire. Quatre groupes de souris soumises à un régime riche en graisse ont été formés : un groupe placebo, un groupe pioglitazone, un groupe telmisartan et un groupe pioglitazone-telmisartan. Le telmisartan a aboli la prise pondérale induite par une diète riche en graisse ou par un traitement de pioglitazone. Cette diminution était corrélée à une baisse de la prise alimentaire et de l'expression hypothalamique d'AgRP. Cette étude confirme donc les effets anorexigènes du telmisartan et démontre pour la première fois le rôle fonctionnel du telmisartan sur l'expression hypothalamique d'AgRP. English Abstract : In this work, we investigated the effect of two drugs known to have interessants effects on food intake and body weight. First we investigated the hypothalamic mechanisms potentially implicated in the modulation of feeding by the glucose-lowering drug metformin in three different groups of animals: diet-induced obese (DIO) and diet-resistant (DR) male rats as well as lean controls (CT). At the end of the high fat diet period, despite higher leptin levels, DIO rats had higher levels of hypothalamic NPY expression than DR or CT, suggesting a central leptin resistance. In DIO but also in DR rats, metformin treatment induced significant reductions of food intake accompanied by decreases in body weight. Interestingly, the weight loss achieved by metformin was correlated with pre-treatment plasma leptin levels. This effect was paralleled by a stimulation of the expression of the leptin receptor gene (ObRb) in the arcuate nucleus. Next we investigated the antihypertensive drug Telmisartan, an angiotensin II receptor blocker with PPARγ agonistic properties. The influence of telmisartan, of pioglitazone and of their association on weight gain and food intake was assessed by studying their effects on neuro-endocrine mediators involved in food intake. Mice were fed a high fat diet, weightmatched and randomized in four treatment groups: vehicle, pioglitazone, telmisartan and pioglitazone-telmisartan. Telmisartan treatment was found to abolish weight and fat gain in either vehicle or pioglitazone treated mice. This effect was accompanied by a decrease in food intake. The hypothalamic expression of the agouti-related protein and plasma leptin levels show also a decrease under metformin treatment. This study confirms the anorexigenic effects of telmisartan in mice fed a high fat diet, and suggests for the first time a functional role of telmisartan on hypothalamic orexigenic agouti-related protein regulation.

Etude de la torpeur chez Suncus etruscus (Savi, 1822) (Soricidae, Insectivora) en captivité

Some aspects of torpor have been studied among captive Suncus etruscus by recording the nest temperature. Torpors show a circadian pattern and occur spontaneously or can be induced by food shortage. Body temperature can be controlled during torpor, remaining relatively high at low ambiant temperatures. At 20° C, spontaneous torpors seem to be less deep than induced tropors, but both show similar patterns at 5-8 ° C. Spontaneous torpors begin between 01°° and 06°°, whereas the onset of diet induced torpors seems to depend also on food exhausting. The rates of activity (A) and of torpor (T) show under constant conditions a daily variability. Increase of T is linked with a decrease of A and the relationship could agree with A(%) = Ao( 1-T/100), where Ao is daily rate of activity when T = 0. Occurence of torpor among other Soricidae, possible occurence among free living Suncus etruscus and energy saving are discussed

Exploring the mechanisms regulating nutrient bioavailability and lipid metabolism through a nutrigenomics approach

SUMMARY Following the complete sequencing of the human genome, the field of nutrition has begun utilizing this vast quantity of information to comprehensively explore the interactions between diet and genes. This approach, coined nutrigenomics, aims to determine the influence of common dietary ingredients on the genome, and attempts to relate the resulting different phenotypes to differences in the cellular and/or genetic response of the biological system. However, complementary to defining the biological outcomes of dietary ingredients, we must also understand the influence of the multiple factors (such as the microbiota, bile, and function of transporters) that may contribute to the bioavailability, and ultimately bioefficacy, of these ingredients. The gastrointestinal tract (GIT) is the body's foremost tissue boundary, interacting with nutrients, exogenous compounds and microbiota, and whose condition is influenced by the complex interplay between these environmental factors and genetic elements. In order to understand GIT nutrient-gene interactions, our goal was to comprehensively elucidate the region-specific gene expression underlying intestinal functions. We found important regional differences in the expression of members of the ATP-binding cassette family of transporters in the mouse intestine, suggesting that absorption of dietary compounds may vary along the GIT. Furthermore, the influence of the microbiota on host gene expression indicated that this luminal factor predominantly influences immune function and water transport throughout the GIT; however, the identification of region-specific functions suggest distinct host-bacterial interactions along the GIT. Thus, these findings reinforce that to understand nutrient bioavailability and GIT function, one must consider the physiologically distinct regions of the gut. Nutritional molecules absorbed by the enterocytes of the GIT enter circulation and will be selectively absorbed and metabolised by tissues throughout the body; however, their bioefficacy in the body will depend on the unique and shared molecular mechanisms of the various tissues. Using a nutrigenomic approach, the biological responses of the liver and hippocampus of mice fed different long chain-polyunsaturated fatty acids diets revealed tissue-specific responses. Furthermore, we identified stearoyl-CoA desaturase as a hepatic target for arachidonic acid, suggesting a potentially novel molecular mechanism that may protect against diet-induced obesity. In summary, this work begins to unveil the fundamentally important role that nutrigenomics will play in unravelling the molecular mechanisms, and those exogenous factors capable of influencing these mechanisms, that regulate the bioefficacy of nutritional molecules. RÉSUMÉ Suite au séquençage complet du génome humain, le domaine de la nutrition a commencé à utiliser cette vaste quantité d'information pour explorer de manière globale les interactions entre la nourriture et les gènes. Cette approche, appelée « nutrigenomics », a pour but de déterminer l'influence d'ingrédients couramment utilisés dans l'alimentation sur le génome, et d'essayer de relier ces différents phénotypes, ainsi révélés, à des différences de réponses cellulaires et/ou génétiques. Cependant, en plus de définir les effets biologiques d'ingrédients alimentaires, il est important de comprendre l'influence des multiples facteurs (telle que la microflore, la bile et la fonction des transporteurs) pouvant contribuer à la bio- disponibilité et par conséquent à l'efficacité de ces ingrédients. Le tractus gastro-intestinal (TGI), qui est la première barrière vers les tissus, interagit avec les nutriments, les composés exogènes et la microflore. La fonction de cet organe est influencée par les interactions complexes entre les facteurs environnementaux et les éléments génétiques. Dans le but de comprendre les interactions entre les nutriments et les gènes au niveau du TGI, notre objectif a été de décrire de manière globale l'expression génique spécifique de chaque région de l'intestin définissant leurs fonctions. Nous avons trouvé d'importantes différences régionales dans l'expression des transporteurs de la famille des « ATP-binding cassette transporter » dans l'intestin de souris, suggérant que l'absorption des composés alimentaires puisse varier le long de l'intestin. De plus, l'étude des effets de la microflore sur l'expression des gènes hôtes a indiqué que ce facteur de la lumière intestinale influence surtout la fonction immunitaire et le transport de l'eau à travers l'intestin. Cependant, l'identification des fonctions spécifiques de chaque région suggère des interactions distinctes entre l'hôte et les bactéries le long de l'intestin. Ainsi, ces résultats renforcent l'idée que la compréhension de la bio-disponibilité des nutriments, et par conséquent la fonction du TGI, doit prendre en considération les différences régionales. Les molécules nutritionnelles transportées par les entérocytes jusqu'à la circulation sanguine, sont ensuite sélectivement absorbées et métabolisées par les différents tissus de l'organisme. Cependant, leur efficacité biologique dépendra du mécanisme commun ou spécifique de chaque tissu. En utilisant une approche « nutriogenomics », nous avons pu mettre en évidence les réponses biologiques spécifiques du foie et de l'hippocampe de souris nourris avec des régimes supplémentés avec différents acides gras poly-insaturés à chaîne longue. De plus, nous avons identifié la stearoyl-CoA desaturase comme une cible hépatique pour l'acide arachidonique, suggérant un nouveau mécanisme moléculaire pouvant potentiellement protéger contre le développement de l'obésité. En résumé, ce travail a permis de dévoiler le rôle fondamental qu'une approche telle que la « nutrigenomics » peut jouer dans le décryptage des mécanismes moléculaires et de leur régulation par des facteurs exogènes, qui ensemble vont contrôler l'efficacité biologique des nutriments.

Leucine supplementation protects from insulin resistance by regulating adiposity levels.

BACKGROUND Leucine supplementation might have therapeutic potential in preventing diet-induced obesity and improving insulin sensitivity. However, the underlying mechanisms are at present unclear. Additionally, it is unclear whether leucine supplementation might be equally efficacious once obesity has developed. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS Male C57BL/6J mice were fed chow or a high-fat diet (HFD), supplemented or not with leucine for 17 weeks. Another group of HFD-fed mice (HFD-pairfat group) was food restricted in order to reach an adiposity level comparable to that of HFD-Leu mice. Finally, a third group of mice was exposed to HFD for 12 weeks before being chronically supplemented with leucine. Leucine supplementation in HFD-fed mice decreased body weight and fat mass by increasing energy expenditure, fatty acid oxidation and locomotor activity in vivo. The decreased adiposity in HFD-Leu mice was associated with increased expression of uncoupling protein 3 (UCP-3) in the brown adipose tissue, better insulin sensitivity, increased intestinal gluconeogenesis and preservation of islets of Langerhans histomorphology and function. HFD-pairfat mice had a comparable improvement in insulin sensitivity, without changes in islets physiology or intestinal gluconeogenesis. Remarkably, both HFD-Leu and HFD-pairfat mice had decreased hepatic lipid content, which likely helped improve insulin sensitivity. In contrast, when leucine was supplemented to already obese animals, no changes in body weight, body composition or glucose metabolism were observed. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE These findings suggest that leucine improves insulin sensitivity in HFD-fed mice by primarily decreasing adiposity, rather than directly acting on peripheral target organs. However, beneficial effects of leucine on intestinal gluconeogenesis and islets of Langerhans's physiology might help prevent type 2 diabetes development. Differently, metabolic benefit of leucine supplementation is lacking in already obese animals, a phenomenon possibly related to the extent of the obesity before starting the supplementation.

Integrating receptor interactions and dynamics and Interference with endocrine disruptors in the mechanisms of action of PPAR nuclear receptors

Abstract Peroxisome Proliferator-Activated Receptors (PPARs) form a family of three nuclear receptors regulating important cellular and metabolic functions. PPARs control gene expression by directly binding to target promoters as heterodimers with the Retinoid X Receptor (RXR), and their transcriptional activity is enhanced upon activation by natural or pharmacological ligands. The binding of PPAR/RXR heterodimers on target promoters allows the anchoring of a series of coactivators and corepressors involved in promoter remodeling and the recruitment of the transcription machinery. The transcriptional output finally depends on a complex interplay between (i) the respective expression levels of PPARs, RXRs and of other nuclear receptors competing for DNA binding and RXR recruitment, (ii) the availability and the nature of PPAR and RXR ligands, (iii) the expression levels and the nature of the different coactivators and corepressors and (iv) the sequence and the epigenetic status of the promoter. Understanding how all these factors and signals integrate and fine-tune transcription remains a challenge but is necessary to understand the specificity of the physiological functions regulated by PPARs. The work presented herein focuses on the molecular mechanisms of PPAR action and aims at understanding how the interactions and mobility of the receptor modulate transcription in the physiological context of a living cell: Such observations in vivo rely on the use of engineered fluorescent protein chimeras and require the development and the application of complementary imaging techniques such as Fluorescence Recovery After Photobleaching (FRAP), Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) and Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS). Using such techniques, PPARs are shown to reside solely in the nucleus where they are constitutively associated with RXR but transcriptional activation by ligand binding -does not promote the formation of sub-nuclear structures as observed with other nuclear receptors. In addition, the engagement of unliganded PPARs in large complexes of cofactors in living cells provides a molecular basis for their ligand-independent activity. Ligand binding reduces receptor diffusion by promoting the recruitment of coactivators which further enlarge the size of PPAR complexes to acquire full transcriptional competence. Using these molecular approaches, we deciphered the molecular mechanisms through which phthalates, a class of pollutants from the plastic industry, interfere with PPARγ signaling. Mono-ethyl-hexyl-phthalate (MEHP) binding induces the recruitment of a specific subset of cofactors and translates into the expression of a specific subset of target genes, the transcriptional output being strongly conditioned by the differentiation status of the cell. This selective PPARγ modulation induces limited adipogenic effects in cellular models while exposure to phthalates in animal models leads to protective effects on glucose tolerance and diet-induced obesity. These results demonstrate that phthalates influence lipid and carbohydrate metabolism through complex mechanisms which most likely involve PPARγ but also probably PPARα and PPARß, Altogether, the molecular and physiological demonstration of the interference of pollutants with PPAR action outlines an important role of chemical exposure in metabolic regulations. Résumé Les PPARs (Peroxisome Proliferator-Activated Receptors) forment une famille de récepteurs nucléaires qui régulent des fonctions cellulaires et métaboliques importantes. Les PPARs contrôlent l'expression des gènes en se liant directement à leurs promoteurs sous forme d'hétérodimères avec les récepteurs RXR (Retinoid X Receptor), et leur activité transcriptionnelle est stimulée par la liaison de ligands naturels ou pharmacologiques. L'association des hétérodimères PPAR/RXR avec les promoteurs des gènes cibles permet le recrutement de coactivateurs et de corépresseurs qui vont permettre le remodelage de la chromatine et le recrutement de la machinerie transcriptionnelle. Les actions transcriptionnelles du récepteur dépendent toutefois d'interactions complexes qui sont régulées par (i) le niveau d'expression des PPARs, des RXRs et d'autres récepteurs nucléaires entrant en compétition pour la liaison à l'ADN et l'association avec RXR, (ii) la disponibilité et la nature de ligands de PPAR et de RXR, (iii) les niveaux d'expression et la nature des différents coactivateurs et corépresseurs et (iv) la séquence et le marquage épigénétique des promoteurs. La compréhension des mécanismes qui permettent d'intégrer ces aspects pour assurer une régulation fine de l'activité transcriptionnelle est un défi qu'il est nécessaire de relever pour comprendre la spécificité des fonctions physiologiques régulées par les PPARs. Ce travail concerne l'étude des mécanismes d'action moléculaire des PPARs et vise à mieux comprendre comment les interactions du récepteur avec d'autres protéines ainsi que la mobilité de ce dernier régulent son activité transcriptionnelle dans le contexte physiologique des cellules vivantes. De telles observations reposent sur l'emploi de protéines fusionnées à des protéines fluorescentes ainsi que sur le développement et l'utilisation de techniques d'imagerie complémentaires telles que le FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching), le FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) ou la FCS (Fluorescence Corrélation Spectroscopy). En appliquant ces méthodes, nous avons pu montrer que les PPARs résident toujours dans le noyau où ils sont associés de manière constitutive à RXR, mais que l'ajout de ligand n'induit pas la formation de structures sub-nucléaires comme cela a pu être décrit pour d'autres récepteurs nucléaires. De plus, les PPARs sont engagés dans de larges complexes protéiques de cofacteurs en absence de ligand, ce qui procure une explication moléculaire à leur activité ligand-indépendante. La liaison du ligand réduit la vitesse de diffusion du récepteur en induisant le recrutement de coactivateurs qui augmente encore plus la taille des complexes afin d'acquérir un potentiel d'activation maximal. En utilisant ces approches moléculaires, nous avons pu caractériser les mécanismes permettant aux phtalates, une classe de polluants provenant de l'industrie plastique, d'interférer avec PPARγ. La liaison du mono-ethyl-hexyl-phtalate (NERF) à PPARγ induit un recrutement sélectif de cofacteurs, se traduisant par l'induction spécifique d'un sous-ensemble de gènes qui varie en fonction du niveau de différentiation cellulaire. La modulation sélective de PPARγ par le MEHP provoque une adipogenèse modérée dans des modèles cellulaires alors que l'exposition de modèles animaux aux phtalates induit des effets bénéfiques sur la tolérance au glucose et sur le développement de l'obésité. Toutefois, les phtalates ont une action complexe sur le métabolisme glucido-lipidique en faisant intervenir PPARγ mais aussi probablement PPARα et PPARß. Cette démonstration moléculaire et physiologique de l'interférence des polluants avec les récepteurs nucléaires PPAR souligne un rôle important de l'exposition à de tels composés dans les régulations métaboliques.

Omega-3 fatty acids prevent inflammation and metabolic disorder through inhibition of NLRP3 inflammasome activation.

Omega-3 fatty acids (ω-3 FAs) have potential anti-inflammatory activity in a variety of inflammatory human diseases, but the mechanisms remain poorly understood. Here we show that stimulation of macrophages with ω-3 FAs, including eicosapentaenoic acid (EPA), docosahexaenoic acid (DHA), and other family members, abolished NLRP3 inflammasome activation and inhibited subsequent caspase-1 activation and IL-1β secretion. In addition, G protein-coupled receptor 120 (GPR120) and GPR40 and their downstream scaffold protein β-arrestin-2 were shown to be involved in inflammasome inhibition induced by ω-3 FAs. Importantly, ω-3 FAs also prevented NLRP3 inflammasome-dependent inflammation and metabolic disorder in a high-fat-diet-induced type 2 diabetes model. Our results reveal a mechanism through which ω-3 FAs repress inflammation and prevent inflammation-driven diseases and suggest the potential clinical use of ω-3 FAs in gout, autoinflammatory syndromes, or other NLRP3 inflammasome-driven inflammatory diseases.

The anorexigenic effects of metformin involve increases in hypothalamic leptin receptor expression.

Metformin demonstrates anorectic effects in vivo and inhibits neuropeptide Y expression in cultured hypothalamic neurons. Here we investigated the mechanisms implicated in the modulation of feeding by metformin in animals rendered obese by long-term high-fat diet (diet-induced obesity [DIO]) and in animals resistant to obesity (diet resistant [DR]). Male Long-Evans rats were kept on normal chow feeding (controls) or on high-fat diet (DIO, DR) for 6 months. Afterward, rats were treated 14 days with metformin (75 mg/kg) or isotonic sodium chloride solution and killed. Energy efficiency, metabolic parameters, and gene expression were analyzed at the end of the high-fat diet period and after 14 days of metformin treatment. At the end of the high-fat diet period, despite higher leptin levels, DIO rats had higher levels of hypothalamic neuropeptide Y expression than DR or control rats, suggesting a central leptin resistance. In DIO but also in DR rats, metformin treatment induced significant reductions of food intake accompanied by decreases in body weight. Interestingly, the weight loss achieved by metformin was correlated with pretreatment plasma leptin levels. This effect was paralleled by a stimulation of the expression of the leptin receptor gene (ObRb) in the arcuate nucleus. These data identify the hypothalamic ObRb as a gene modulated after metformin treatment and suggest that the anorectic effects of the drug are potentially mediated via an increase in the central sensitivity to leptin. Thus, they provide a rationale for novel therapeutic approaches associating leptin and metformin in the treatment of obesity.

MicroRNA-122 modulates the rhythmic expression profile of the circadian deadenylase Nocturnin in mouse liver.

Nocturnin is a circadian clock-regulated deadenylase thought to control mRNA expression post-transcriptionally through poly(A) tail removal. The expression of Nocturnin is robustly rhythmic in liver at both the mRNA and protein levels, and mice lacking Nocturnin are resistant to diet-induced obesity and hepatic steatosis. Here we report that Nocturnin expression is regulated by microRNA-122 (miR-122), a liver specific miRNA. We found that the 3'-untranslated region (3'-UTR) of Nocturnin mRNA harbors one putative recognition site for miR-122, and this site is conserved among mammals. Using a luciferase reporter construct with wild-type or mutant Nocturnin 3'-UTR sequence, we demonstrated that overexpression of miR-122 can down-regulate luciferase activity levels and that this effect is dependent on the presence of the putative miR-122 recognition site. Additionally, the use of an antisense oligonucleotide to knock down miR-122 in vivo resulted in significant up-regulation of both Nocturnin mRNA and protein expression in mouse liver during the night, resulting in Nocturnin rhythms with increased amplitude. Together, these data demonstrate that the normal rhythmic profile of Nocturnin expression in liver is shaped in part by miR-122. Previous studies have implicated Nocturnin and miR-122 as important post-transcriptional regulators of both lipid metabolism and circadian clock controlled gene expression in the liver. Therefore, the demonstration that miR-122 plays a role in regulating Nocturnin expression suggests that this may be an important intersection between hepatic metabolic and circadian control.

Twenty-four-hour energy expenditure and basal metabolic rate measured in a whole-body indirect calorimeter in Gambian men.

By use of a respiration chamber, 24-hour energy expenditure (EE), diet-induced thermogenesis (DIT), and basal and sleeping EE were measured in 20 young rural Gambian men during the "hungry" season (weight, 60.8 +/- 1.4 kg) and in a group of 16 European men matched for body composition (weight, 66.9 +/- 1.9 kg). The 24-h EE was lower in Gambian than in European men (2047 +/- 46 vs 2635 +/- 74 kcal/d, p less than 0.001, respectively). Basal EE and sleeping EE were also lower in Gambian than in European men (1.05 +/- 0.02 vs 1.25 +/- 0.02 kcal/min and 1.0 +/- 0.02 vs 1.18 +/- 0.02 kcal/min, p less than 0.01, respectively). DIT was blunted in Gambian compared with European men (6.3 +/- 0.6% vs 12.1 +/- 0.5%, p less than 0.001 respectively). The net efficiency of walking was greater in Gambian than in European men (23.2 +/- 0.3% vs 20.1 +/- 0.4%, p less than 0.001, respectively). A low basal and sleeping EE, a reduced DIT, and a high work efficiency are important energy-sparing mechanisms in Gambian men, which allow them to cope with a marginal level of dietary intake during the hungry season.

Peroxisomal and microsomal lipid pathways associated with resistance to hepatic steatosis and reduced pro-inflammatory state.

Accumulation of fat in the liver increases the risk to develop fibrosis and cirrhosis and is associated with development of the metabolic syndrome. Here, to identify genes or gene pathways that may underlie the genetic susceptibility to fat accumulation in liver, we studied A/J and C57Bl/6 mice that are resistant and sensitive to diet-induced hepatosteatosis and obesity, respectively. We performed comparative transcriptomic and lipidomic analysis of the livers of both strains of mice fed a high fat diet for 2, 10, and 30 days. We found that resistance to steatosis in A/J mice was associated with the following: (i) a coordinated up-regulation of 10 genes controlling peroxisome biogenesis and β-oxidation; (ii) an increased expression of the elongase Elovl5 and desaturases Fads1 and Fads2. In agreement with these observations, peroxisomal β-oxidation was increased in livers of A/J mice, and lipidomic analysis showed increased concentrations of long chain fatty acid-containing triglycerides, arachidonic acid-containing lysophosphatidylcholine, and 2-arachidonylglycerol, a cannabinoid receptor agonist. We found that the anti-inflammatory CB2 receptor was the main hepatic cannabinoid receptor, which was highly expressed in Kupffer cells. We further found that A/J mice had a lower pro-inflammatory state as determined by lower plasma levels and IL-1β and granulocyte-CSF and reduced hepatic expression of their mRNAs, which were found only in Kupffer cells. This suggests that increased 2-arachidonylglycerol production may limit Kupffer cell activity. Collectively, our data suggest that genetic variations in the expression of peroxisomal β-oxidation genes and of genes controlling the production of an anti-inflammatory lipid may underlie the differential susceptibility to diet-induced hepatic steatosis and pro-inflammatory state.

New evidence for a thermogenic defect in human obesity.

A reduced thermogenic response to food ingestion may contribute to the dynamic phase of weight gain in obesity. A defect in diet-induced thermogenesis has been reported in about one third of an unselected group of obese women. After inducing weight loss with a hypocaloric diet, the thermogenic defect does not disappear. Since basal metabolic rate decreases with weight loss, the overall postprandial energy expenditure of 'post-obese' individuals can be lower than that of lean controls. As a consequence, post-obese subjects must reset energy intake to a lower level than the previous maintenance food consumption in order to avoid relapse of body weight gain.

Développement d'une puce à ADN métabolique et application à l'étude d'un modèle murin d'obésité et de diabète de type II

Résumé tout public : Le développement du diabète de type II et de l'obésité est causé par l'interaction entre des gènes de susceptibilité et des facteurs environnementaux, en particulier une alimentation riche en calories et une activité physique insuffisante. Afín d'évaluer le rôle de l'alimentation en absence d'hétérogénéité génétique, nous avons nourri une lignée de souris génétiquement pure avec un régime extrêmement gras. Ce régime a conduit à l'établissement de différents phénotypes parmi ces souris, soit : un diabète et une obésité (ObD), un diabète mais pas d'obésité (LD) ou ni un diabète, ni une obésité (LnD). Nous avons fait l'hypothèse que ces adaptations différentes au stress nutritionnel induit par le régime gras étaient dues à l'établissement de programmes génétiques différents dans les principaux organes impliqués dans le maintien de l'équilibre énergétique. Afin d'évaluer cette hypothèse, nous avons développé une puce à ADN contenant approximativement 700 gènes du métabolisme. Cette puce à ADN, en rendant possible la mesure simultanée de l'expression de nombreux gènes, nous a permis d'établir les profils d'expression des gènes caractéristiques de chaque groupe de souris nourries avec le régime gras, dans le foie et le muscle squelettique. Les données que nous avons obtenues à partir de ces profils d'expression ont montré que des changements d'expression marqués se produisaient dans le foie et le muscle entre les différents groupes de souris nourries avec le régime gras. Dans l'ensemble, ces changements suggèrent que l'établissement du diabète de type II et de l'obésité induits par un régime gras est associé à une synthèse accrue de lipides par le foie et à un flux augmenté de lipides du foie jusqu'à la périphérie (muscles squelettiques). Dans un deuxième temps, ces profils d'expression des gènes ont été utilisés pour sélectionner un sous-ensemble de gènes suffisamment discriminants pour pouvoir distinguer entre les différents phénotypes. Ce sous-ensemble de gènes nous a permis de construire un classificateur phénotypique capable de prédire avec une précision relativement élevée le phénotype des souris. Dans le futur, de tels « prédicteurs » basés sur l'expression des gènes pourraient servir d'outils pour le diagnostic de pathologies liées au métabolisme. Summary: Aetiology of obesity and type II diabetes is multifactorial, involving both genetic and environmental factors, such as calory-rich diets or lack of exercice. Genetically homogenous C57BL/6J mice fed a high fat diet (HFD) up to nine months develop differential adaptation, becoming either obese and diabetic (ObD) or remaining lean in the presence (LD) or absence (LnD) of diabetes development. Each phenotype is associated with diverse metabolic alterations, which may result from diverse molecular adaptations of key organs involved in the control of energy homeostasis. In this study, we evaluated if specific patterns of gene expression could be associated with each different phenotype of HFD mice in the liver and the skeletal muscles. To perform this, we constructed a metabolic cDNA microarray containing approximately 700 cDNA representing genes involved in the main metabolic pathways of energy homeostasis. Our data indicate that the development of diet-induced obesity and type II diabetes is linked to some defects in lipid metabolism, involving a preserved hepatic lipogenesis and increased levels of very low density lipoproteins (VLDL). In skeletal muscles, an increase in fatty acids uptake, as suggested by the increased expression of lipoprotein lipase, would contribute to the increased level of insulin resistance observed in the ObD mice. Conversely, both groups of lean mice showed a reduced expression in lipogenic genes, particularly stearoyl-CoA desaturase 1 (Scd-1), a gene linked to sensitivity to diet-induced obesity. Secondly, we identified a subset of genes from expression profiles that classified with relative accuracy the different groups of mice. Such classifiers may be used in the future as diagnostic tools of each metabolic state in each tissue. Résumé Développement d'une puce à ADN métabolique et application à l'étude d'un modèle murin d'obésité et de diabète de type II L'étiologie de l'obésité et du diabète de type II est multifactorielle, impliquant à la fois des facteurs génétiques et environnementaux, tels que des régimes riches en calories ou un manque d'exercice physique. Des souris génétiquement homogènes C57BL/6J nourries avec un régime extrêmement gras (HFD) pendant 9 mois développent une adaptation métabolique différentielle, soit en devenant obèses et diabétiques (ObD), soit en restant minces en présence (LD) ou en absence (LnD) d'un diabète. Chaque phénotype est associé à diverses altérations métaboliques, qui pourraient résulter de diverses adaptations moléculaires des organes impliqués dans le contrôle de l'homéostasie énergétique. Dans cette étude, nous avons évalué si des profils d'expression des gènes dans le foie et le muscle squelettique pouvaient être associés à chacun des phénotypes de souris HFD. Dans ce but, nous avons développé une puce à ADN métabolique contenant approximativement 700 ADNc représentant des gènes impliqués dans les différentes voies métaboliques de l'homéostasie énergétique. Nos données indiquent que le développement de l'obésité et du diabète de type II induit par un régime gras est associé à certains défauts du métabolisme lipidique, impliquant une lipogenèse hépatique préservée et des niveaux de lipoprotéines de très faible densité (VLDL) augmentés. Au niveau du muscle squelettique, une augmentation du captage des acides gras, suggéré par l'expression augmentée de la lipoprotéine lipase, contribuerait à expliquer la résistance à l'insuline plus marquée observée chez les souris ObD. Au contraire, les souris minces ont montré une réduction marquée de l'expression des gènes lipogéniques, en particulier de la stéaroyl-CoA désaturase 1 (scd-1), un gène associé à la sensibilité au développement de l'obésité par un régime gras. Dans un deuxième temps, nous avons identifié un sous-ensemble de gènes à partir des profils d'expression, qui permettent de classifier avec une précision relativement élevée les différents groupes de souris. De tels classificateurs pourraient être utilisés dans le futur comme outils pour le diagnostic de l'état métabolique d'un tissu donné.