Thèse d'Alan Vanderberghe

Soutenance de thèse d'Alan Vanderberghe - laboratoire PhLAM

Résumé :

L'horloge circadienne est une fonction biologique qui, tout au long de la journée, fournit à nos organismes une mesure interne du temps. Elle permet ainsi d’orchestrer divers processus physiologiques de manière appropriée, en anticipant les changements quotidiens résultant du cycle jour/nuit. Le bon fonctionnement de cette horloge nécessite une synchronisation constante aux cycles lumière/obscurité et alimentation/jeûne, qui est assurée grâce à des signaux liés à la lumière ambiante et à différents facteurs métaboliques. Les mécanismes impliqués dans la synchronisation de l'horloge par la prise de nourriture demeurent cependant encore mal compris. Afin de répondre à cette question, un modèle mathématique avait été précédemment développé au laboratoire, ce modèle intégrant les senseurs métaboliques AMPK et SIRT1 au réseau moléculaire de l’horloge circadienne.
Dans le cadre de cette thèse, je me suis attaché à vérifier expérimentalement l’implication de l’AMPK dans la synchronisation de l’horloge circadienne. Pour répondre à cette question, j’ai utilisé un modèle cellulaire éprouvé, à savoir des cellules U2OS B6 transfectées de manière stable avec un rapporteur circadien pBmal1-luc exprimant une luciférase sous le contrôle du promoteur du gène de l’horloge Bmal1. En modulant l'activité de l'AMPK par l’administration d'AICAR, un analogue de l'AMP, j’ai mis en évidence que ce dernier augmentait de manière significative et dose-dépendante l'activité du promoteur de Bmal1. Dans le but de quantifier les effets de l’AICAR sur la phase instantanée et la période de l’horloge, j’ai mis en place une procédure de traitement du signal circadien utilisant la transformée de Hilbert pour obtenir ces grandeurs de manière robuste. J’ai ainsi pu montrer que l’administration d’AICAR provoquait un allongement de la période du cycle circadien, et que son effet sur la phase de l’horloge dépend du moment de l’administration. De manière remarquable, ces différents effets dépendent de NAD+, comme nous l’avons montré par l’administration de FK866, un inhibiteur de l’enzyme NAMPT. Ces résultats expérimentaux sont cohérents avec les prédictions du modèle mathématique, ce qui renforce l’hypothèse de départ concernant le rôle d’un axe AMPK-Bmal1 dans la synchronisation de l’horloge circadienne.
Nous avons également mis en place une approche de mesures en cellule unique couplant un système de vidéo-microscopie à un dispositif microfluidique. Si le développement de rapporteurs fluorescents du cycle circadien n’a pas abouti à ce jour, l’utilisation d’un biosenseur FRET nous a permis de caractériser précisément la réponse de l’activité de l’AMPK à l’AICAR, et de vérifier que cette activation était significative aux doses employées dans nos études.

Mots-clés : Horloge circadienne,Métabolisme,AMPK