Cette thèse a été effectuée dans le cadre d’un projet de plus grande envergure financé par la Fondation Cœur et Artères dont l’objectif était d’évaluer la « Mémoire épigénétique des Trajectoires Pondérales Maternelles Préconceptionnelles au cours du développement et à long terme » (projet TPMP). Ses objectifs ont été décidés sur la base des résultats acquis lors de la première phase de ce projet ayant montré :
i) les effets programmateurs de la perte de poids sur le phénotype du foie fœtal en termes de modification de l’expression de gènes notamment (Panchenko et al. 2016).
ii) un phénotype différencié des descendants F1 de la naissance à l’âge adulte, sur le plan métabolique (poids, prise alimentaire, métabolisme glucidique et lipidique) et olfactif (tests de comportement à base olfactive, électro-olfactogramme) (Panchenko et al. 2019).
La première partie des travaux de cette thèse a consisté à compléter l’analyse phénotypique du modèle TPMP, par un dosage de la leptine chez les descendants adultes. Cette hormone est en effet en lien avec le phénotype d’obésité aggravé observé dans la descendance des mères obèses. Un grand nombre de paramètres phénotypique ayant été étudiés chez les descendants F1, une analyse factorielle multiple (AFM) a été mise en œuvre afin d’avoir une vision globale de l’ensemble des résultats. Les premières conclusions du projet ont ainsi fait apparaître un conditionnement maternel de l’obésité des mâles F1 soumis après le sevrage à un régime obésogène. Les résultats et conclusions de ces analyses sont présentées dans la première partie consacrée aux résultats et ont été inclus dans l’article publié en 2019 (Panchenko et al. 2019).
La seconde partie du projet de thèse visait à raffiner l’analyse phénotypique et aborder des aspects mécanistiques de ce conditionnement, pour ce faire, deux objectifs distincts ont été poursuivis :
- Poursuivre la description phénotypique des descendants mâles, chez lesquels l’obésité maternelle est associée à une aggravation de l’obésité induite par un régime HFD (conditionnement maternel). Par ailleurs, ce régime HFD entraîne une modification du comportement alimentaire chez ces descendants, indépendamment du groupe maternel. Nous avons donc choisi d’analyser le phénotype métabolique du foie et de l’hypothalamus, deux structures impliquées dans la régulation du métabolisme énergétique et dans la régulation du comportement alimentaire. Enfin la perte de poids maternelle ayant entraîné une diminution
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de la sensibilité olfactive, indépendamment du régime post-sevrage (programmation développementale), nous avons décidé d’analyser le phénotype métabolique du bulbe olfactif. Les analyses métabolomiques, réalisées chez les descendants mâles soumis ou non à un régime HFD, nous ont permis d’identifier les voies métaboliques qui sont impactées par le statut maternel préconceptionnel ou le régime post-sevrage sur les échantillons de foie, d’hypothalamus et de bulbe olfactif des descendants mâles F1. L’entreprise Profilomic a été choisie pour réaliser les analyses brutes de métabolomique, qui ont été financées dans le cadre d’un appel d’offre du département Alimentation Humaine de l’INRA. J’ai réalisé les analyses biostatistiques et bioinformatiques de l’ensemble de ces données. Les résultats et conclusions de ces analyses font l’objet d’un article, à soumettre, présenté dans la première partie des résultats.
- Décrypter les acteurs impliqués dans le conditionnement à long terme chez la descendance du développement de pathologies métaboliques par l'obésité maternelle et l’impact de la perte de poids maternelle préconceptionnelle sur ces acteurs. La mémoire à long terme de cette exposition précoce (préconception, gestation, lactation) pourrait être portée par une double composante microbiote-épigénome. L’analyse de l’épigénome du foie fœtal par immunoprécipitation de la chromatine était une suite logique aux travaux concernant l’expression des gènes du foie fœtal, publiés en 2016 (Panchenko et al. 2016), mettant en évidence notamment des modifications d’expression de gènes d’enzymes de la machinerie épigénétique. Les marques épigénétiques étant nombreuses et variées, nous avons conduit une analyse de la littérature et des bases de données, au regard des résultats publiés en 2016 par l’équipe (Panchenko et al. 2016), afin de sélectionner la marque la plus cohérente à analyser. Je détaille les recherches bibliographiques et les analyses par western blot réalisées à ce propos dans la seconde partie des résultats.
La partie Résultats de ce manuscrit présentera les méthodes mises en œuvre et les résultats originaux des analyses de leptinémie et d’AFM, et de métabolomique (Partie 1) et d’épigénétique (partie 2) sur les descendants issus des mères du projet TPMP. Les résultats, les méthodes et leurs limites feront ensuite l’objet d’une discussion, quant aux effets (bénéfique ou non) sur la santé de la descendance, d’une perte de poids maternelle préconceptionnelle, dans un contexte initial d’obésité maternelle.
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Figure 43. Modèle animal expérimental de trajectoires pondérales maternelles préconceptionnelles
Des souris de souche C57BL/6J ont été nourries par un régime équilibré (CD, barres vertes) ou riche en lipides (HFD, barres bleu). Un premier groupe de femelles était sous régime CD (CTRL) et un deuxième groupe sous régime HFD (OB). Pour le troisième groupe, après deux mois sous régime HFD, le régime a été remplacé par un régime CD (WL). Après 4 mois de régime, les femelles ont été mises à l’accouplement avec des mâles de la même souche, sous régime CD. Un premier lot de descendants a été prélevé au stade fœtal, en fin de gestation (E18.5). Un second lot de descendants a été suivi jusqu’à 6 mois après la naissance. Au sevrage, un régime CD ou HFD a été attribué aléatoirement a ces descendants afin d’obtenir six groupes : CTRL-CD, CTRL-HFD, OB-CD, OB-HFD, WL-CD et WL-HFD. Un suivi longitudinal a été effectué chez descendants, le poids et la prise alimentaire ont été mesurés deux fois par semaine et les paramètres métaboliques ont été évalués au sevrage, à 2, à 4 et à 6 mois.
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Résultats
1) Modèle Trajectoires Pondérales Maternelles
Préconceptionnelles (TPMP)
Le projet Trajectoires Pondérales Maternelles Préconceptionnelles (TPMP) avait pour objet de comprendre les mécanismes moléculaires et métaboliques du conditionnement développemental de la descendance par l’obésité maternelle. Le second objectif était de savoir si une correction de l'obésité maternelle, par une perte de poids préconceptionnelle, pouvait améliorer le phénotype de la descendance.