Thèse Impact de Lipides et de Miarns Présents dans le Lait Maternel sur la Programmation de la Sensibilité à l'Insuline dans un Modèle Murin de Diabète Gestationnel. H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Nantes Université École doctorale : École doctorale Biologie Santé Laboratoire de recherche : Physiopathologie des Adaptations Nutritionnelles Direction de la thèse : Marie-Cécile ALEXANDRE-GOUABAU ORCID https://orcid.org/00 Date limite de candidature : 2026-05-22T00:00:00
Contexte:

Selon le concept des Origines Développementales de la Santé et des Maladies (DOHaD), un environnement périnatal délétère peut conditionner l'apparition ultérieure de maladies métaboliques. Le diabète gestationnel (DG) constitue un problème croissant de santé publique, avec des conséquences durables chez la descendance, notamment des troubles métaboliques liés à la résistance à l'insuline (RI). L'allaitement maternel (AM) est de plus en plus reconnu comme une fenêtre critique permettant d'atténuer l'« effet de programmation » à long terme du DG. Ces bénéfices sont probablement médiés par des déterminants moléculaires du lait maternel (LM), susceptibles de contrecarrer les effets de la gluco- et lipotoxicité de l'hyperglycémie intra-utérine sur les cellules foetales et le foie.

Dans le cadre d'un projet en cours financé par l'Agence nationale de la recherche (ANR-22-CE17-0039-GDM-MILK), nous explorons l'interaction complexe entre l'hyperglycémie maternelle pendant la gestation, la composition du lait maternel liée au DG, et ses effets à long terme, sur le développement et le métabolisme de la descendance mâle et femelle, à l'aide d'un modèle de DG chez le rongeur avec adoption croisée. Dans ce modèle, une intolérance au glucose (IG) maternelle pendant la gestation est associée à une composition spécifique du lait maternel, liée à cette IG et à son évolution après l'accouchement, caractérisée par une augmentation de lipides liés à la choline et de microARN, connus pour jouer des rôles émergents dans la signalisation de l'insuline.

À l'âge adulte, les descendants mâles et femelles nés de mères atteintes de DG mais allaités par des mères témoins présentent respectivement une diminution de la sécrétion d'insuline et de la sensibilité à l'insuline en réponse à un stress hypercalorique, un effet qui n'est pas observé chez la descendance allaitée par des mères atteintes de DG.

L'objectif global du projet de doctorat est de décrypter la contribution de certaines espèces lipidiques bioactives et de microARN du lait maternel associé au DG dans la modulation de l'homéostasie énergétique et de la voie de signalisation de l'insuline chez des descendants mâles et femelles exposés à une hyperglycémie in utero (« premier hit »), tout au long de leur vie.

Le premier objectif est d'évaluer les effets de ces molécules in vitro, en utilisant des lignées cellulaires pancréatiques et entéro-endocrines, afin d'élucider leur rôle mécanistique dans la régulation de l'homéostasie énergétique.

Le second objectif est d'évaluer les effets in vivo de ces molécules candidates chez les descendants mâles et femelles issus de notre modèle préclinique de DG chez le rongeur, en analysant leurs réponses métaboliques à un « second hit » lié à la RI (soit un régime hypercalorique chez les mâles et les femelles adultes, soit une grossesse dans le cas des femelles).

Ce projet bénéficie d'un financement accordé par l'Agence nationale de la recherche (ANR-22-CE17-0039-GDM-MILK). L'unité de recherche dispose : 1) d'une animalerie spécialisée dans les rongeurs et de techniciens qualifiés pour la mise en place et le suivi de modèles de malnutrition périnatale ; 2) d'une plateforme de spectrométrie de masse pour les métabolites (plateformes MELISA-LABERCA et M Shark) ; 3) deux salles de culture cellulaire et du matériel de biologie moléculaire gérés par un ingénieur de recherche et supervisés par Gwenola Le Dréan, qui est co-encadrante du projet de thèse. L'UMR PhAN a également accès à des plateformes de cytologie et de séquençage au sein de l'UMS Biocore de l'université de Nantes.

Sandrine Le Guillou (UMR 1313, GABI), co-encadrante du projet de thèse, a accès à des services d'externalisation/sous-traitance pour la création de bibliothèques de miARN et le séquençage du lait humain et de rat (plateforme d'externalisation GenomEast). Ces bibliothèques seront utilisées dans le cadre de ce projet.

Des méthodes innovantes d'analyse des données, intégrant des données omiques provenant de sources multiples avec une dimension temporelle, ont déjà été développées par le partenaire StatSC du consortium GDM-MILK.

Enjeux:

Selon le concept des Origines Développementales de la Santé et des Maladies (DOHaD), un environnement périnatal délétère peut conditionner l'apparition ultérieure de maladies métaboliques. Le diabète gestationnel (DG) constitue un problème croissant de santé publique, qui affecte 16,7% des grossesses dans le monde, avec des conséquences durables chez la descendance, et ceci en dépit des prises en charge maternelle prénatales. Ainsi, le DG contribue au cycle intergénérationnel de désordres métaboliques liés à la résistance à l'insuline (RI), tels que le diabète de type 2 (DT2) et la maladie hépatique métabolique. L'allaitement maternel (AM) est de plus en plus reconnu comme une fenêtre critique permettant d'atténuer l'« effet de programmation » à long terme du DG, avec un réduction de 18% du risque de prédiabètes parmi les enfants nés de mères et DG et allaités. Ces bénéfices sont probablement médiés par des déterminants moléculaires du lait maternel (LM), susceptibles de contrecarrer les effets de la gluco- et lipotoxicité de l'hyperglycémie intra-utérine sur les cellules foetales et le foie. En dépit de ces effets bénéfiques potentiels, moins de 30% des enfants nés de mères DG sont allaités plus de 12 mois, soulignant l'importance d'apporter des preuves mécanistiques robustes montrant les effets bénéfiques de l'allaitement maternel et de mettre en place des interventions en faveur de l'allaitement dans cette population à haut risque.
Dans le cadre d'un projet en cours financé par l'Agence nationale de la recherche (ANR-22-CE17-0039-GDM-MILK), nous explorons l'interaction complexe entre l'hyperglycémie maternelle pendant la gestation et le statut métabolique associé, la composition du lait maternel liée au DG, et ses effets à long terme, spécifiques au sexe, sur le développement et le métabolisme de la descendance, à l'aide d'un modèle de DG chez le rongeur avec adoption croisée. Dans ce modèle, les rates montrent une intolérance au glucose (IG) pendant la gestation, maintenue ou non après l'accouchement, et les ratons présentent une hyperplasie des cellules à la naissance. La résolution maternelle de l'IG durant la période de lactation est associée à une composition spécifique du lait maternel, liée à cette IG et à son évolution après l'accouchement, caractérisée par une augmentation de lipides liés à la choline et de microARN, connus pour jouer des rôles émergents dans la signalisation de l'insuline. À l'âge adulte, les descendants mâles et femelles nés de mères atteintes de DG mais allaités par des mères témoins présentent respectivement une diminution de la sécrétion d'insuline et de la sensibilité à l'insuline en réponse à un stress hypercalorique, un effet qui n'est pas observé chez ceux allaités par des mères atteintes de DG. Sur la base de ces données, nous émettons l'hypothèse que les composes bioactifs du LM associé à un DG (espèces lipidiques riches en choline et miRNA) pourraient moduler la signalisation de l'insuline dans la descendance exposée in utéro à l'hyperglycémie (« premier challenge »), d'une manière sexe-dépendante. Pour tester cette hypothèse, nous allons administrer une supplémentation quotidienne de ces composes bioactifs de la naissance au sevrage, à la descendance exposée in utéro à l'hyperglycémie maternelle mais recevant un lait non adapté, car adoptée et allaitée par des mères contrôles. Comme démontré dans nos travaux précédents, cette descendance, en l'absence de supplémentation postnatale, montre une baisse de sensibilité à l'insuline à l'âge adulte. Pour évaluer les effets potentiels de ces composés bioactifs du LM en tant que régulateurs de l'homéostasie énergétique, nous allons suivre au cours du temps les trajectoires métaboliques de la descendance supplémentée, de ses premiers jours de vie, durant l'adolescence et jusqu'à l'âge adulte. A l'âge adulte, la descendance sera soumise à « un deuxième challenge connu pour induire une résistance à l'insuline » (soit un régime hypercalorique pour les mâles et les femelles, soit une gestation pour les femelles). Cette approche va nous permettre de tester la flexibilité métabolique de la descendance ainsi que le risque intergénérationnel de DT2 ou DG, en réponse à une supplémentation postnatale de composés bioactifs du LM. La sécrétion hormonale, en réponse à une administration d'espèces lipidiques et de miARN, de même que les mécanismes moléculaires qui contribuent à la plasticité des cellules et des cellules entéro-endocrines (CEE), seront analysés dans des ilôts de Langerhans isolés dans la descendance de notre modèle DG, et in vitro dans des lignées cellulaires sécrétrices d'insuline et d'incrétines. In vivo , une approche physiologique intégrée va être utilisée pour étudier l'homéostasie glucidique, la sensibilité à l'insuline, la dynamique de la masse des cellules , la plasticité pancréatique et la fonctionnalité des CEE dans la descendance exposée au DG in utero et supplémentée dans ses premiers jours de vie, en réponse à une deuxième challenge associé à une résistance à l'insuline à l'âge adulte. Le projet vise à réaliser une avancée significative en établissant la période d'allaitement comme une fenêtre critique pour une intervention durable, susceptible d'atténuer le fardeau croissant des maladies métaboliques liées à l'insulinorésistance chez les générations futures, en particulier au sein de la population vulnérable des nourrissons nés de mères diabétiques. 3. Objectifs du projet L'objectif global du projet de doctorat est de décrypter la contribution de certaines espèces spécifiques de lipides bioactifs GDM-BM ainsi que des miARN dans la modulation de l'homéostasie énergétique et de la voie de signalisation de l'insuline chez la descendance qui a été exposée à l'hyperglycémie in utero . Le premier objectif consiste à évaluer les effets de ces molécules in vitro à l'aide de lignées cellulaires pancréatiques et entéro-endocrines (CEE), afin d'élucider leur rôle dans la régulation de l'homéostasie énergétique.
Le second objectif est d'évaluer les effets in vivo de ces molécules candidates chez la descendance mâle et femelle issue de notre modèle préclinique de rongeur GDM, en analysant leurs réponses métaboliques à un « second stress » lié à la résistance à l'insuline.
4. Approches et Méthodologie et plan de travail Pour répondre à ces questions, nous avons mis en place un modèle pré-clinique rongeur de rate présentant une intolérance au glucose (IG) pendant la gestation, résolue ou non après la délivrance (Bobin et al, 2025) et avec une adoption croisée, non éthiquement transposable à l'homme. Ce modèle DG permet d'étudier indépendamment l'impact des périodes pré- et post-natales sur le devenir métabolique de la descendance, en relation avec le lait maternel qu'elle a reçu dans ses premiers jours de vie. Partie A. Etude i n vitro de la plasticité des cellules et des cellules productrices d'incrétines en réponse à une supplémentation en lipides et miARN bioactifs présents dans le lait maternel de mères DG (Année 1). Pour répondre à ce premier objectif, des lignées cellulaires établies de cellules pancréatiques et de CEE vont être supplémentées in vitro avec des molécules candidates du LM de mères DG. Des tests fonctionnels pour analyser la capacité de sécrétion d'insuline, de réponse au glucose, et de viabilité cellulaire vont être menées. En parallèle, les mécanismes moléculaires vont être explorés, comprenant le stress oxydatif, la dysfonction mitochondriale et les voies de signalisation inflammatoire, qui peuvent contribuer à la dysfonction des cellules et une correction potentielle. Dans les modèles de CEE, la différentiation cellulaire, la fonction sécrétrice et des profils d'expression de gênes seront analysés pour évaluer leur contribution dans la régulation de la glycémie dans la communication intestin-pancréas. Ensemble, ces approches complémentaires fourniront des informations mécanistiques sur le rôle des composés bioactifs dérivés du lait maternel dans la modulation des principaux processus cellulaires impliqués dans la régulation métabolique.
Partie B. Supplémentation postnatale in vivo de lipides et miARN bioactifs présents dans le lait maternel de mères DG : impact sur la flexibilité métabolique et l'adaptation à un second stress de résistance à l'insuline (Années 1-2).
La seconde partie de ce projet doctoral vise à déterminer en quoi la supplémentation postnatale avec des espèces lipidiques et des miARN du lait de mères DG peut être bénéfique ou délétère sur la flexibilité métabolique de la descendance née de mères DG. Les effets seront évalués durant leurs premiers jours de vie, et jusqu'à l'âge adulte, en particulier en réponse à un deuxième stress associé à une résistance à l'insuline. Pour atteindre cet objectif, une approche physiologique intégrée avec une dimension temporelle sera mise en place pour suivre la descendance mâle et femelle née de mères DG, adoptée et allaitée par des mères contrôles, et supplémentée oralement de la naissance au sevrage avec un mélange de biomarqueurs candidats du lait maternel. Plus spécifiquement, les adaptations métaboliques du pancréas, des CEE, et du foie vont être analysées à travers des mesures d'insuline, d'hormones gastro-intestinales (dont les incrétines), des adipokines, des cytokines et des facteurs de croissance par des méthodes ELISA. En parallèle, la fonctionnalité des cellules pancréatiques, des CEE, et du foie sera explorée à différents stades de développement. Au niveau tissulaire, des analyses mécanistiques vont combiner des profilages transcriptomiques de type single-cells avec des analyses d'expression de miARN ciblés en utilisant la RT-qPCR, et complétés par des approches immunohistochimiques. Des trajectoires métaboliques vont être caractérisées par des approches métabolomiques et lipidomiques du sang et de tissus, et intégrées à des tests physiologiques de mesure de sensibilité à l'insuline. Enfin, dans cette approche intégrative à l'échelle de l'organisme entier, le rôle des métabolites microbiens sera exploré quant à leur impact putatif sur les cellules et l'activité des cellules entéro-endocrines dans le contexte de la programmation métabolique associée au diabète gestationnel. Partie C. Analyse longitudinale intégrée des trajectoires métaboliques et de la sensibilité à l'insuline chez la descendance issue de mères DG et supplémentée en post-natal avec des espèces lipidiques du lait maternel et des miARN : intégration des données et valorisation de la thèse (Année 3). Une intégration globale de données multi-sources sera mise en oeuvre, englobant diverses matrices biologiques, notamment le sang et différents tissus (pancréas, foie, cellules intestinales), ainsi que des jeux de données multi-omiques (métabolomique, lipidomique, expression génique et données physiologiques). La dimension temporelle du protocole expérimental sera prise en compte afin de caractériser les trajectoires métaboliques dynamiques tout au long de la vie. À cette fin, des méthodes innovantes d'analyse des données seront employées, notamment l'ANOVA-Simultaneous Component Analysis (ASCA) et des outils analytiques associés, ainsi que des approches de modélisation de chemins (Path Modelling). Les résultats obtenus dans le cadre du projet de doctorat seront valorisés par au moins deux publications scientifiques avec le doctorant en premier auteur, ainsi que par des communications lors de conférences internationales (International Society of DOHaD, International Diabetes, etc.). 5. Perspectives : Les résultats attendus du présent projet sont les suivants : 1) la validation in vitro et in vivo de d'espèces lipidiques et miARN spécifiques identifiés dans le lait maternel de mères atteintes de diabète gestationnel, qui sont susceptibles d'agir sur les cellules endocrines pancréatiques et/ou intestinales, en produisant ou en stimulant la sécrétion d'insuline respectivement ; 2) la caractérisation des effets d'une supplémentation postnatale avec ces candidats dérivés du lait maternel sur l'homéostasie du pancréas, des cellules endocrines entériques, du foie et du tissu adipeux chez les enfants nés de mères atteintes de DG ; et plus largement 3) l'évaluation de la trajectoire métabolique des enfants, en mettant l'accent sur la voie de signalisation de l'insuline, tout en tenant compte des différences spécifiques liées au sexe. Ces espèces lipidiques et ces miARN du lait maternel seront validés dans une biobanque de lait maternel issue d'une cohorte de mères DG en cours d'inclusion (ANR-22-CE17-0039-GDM-MILK).