Impact of indispensable amino acid deficiency on protein and energy metabolism, and identification of metabolic signatures | Impact de la déficience en acides aminés indispensables sur le métabolisme protéique et énergétique, et identification de signatures métaboliques

English. The availability of protein sources for human nutri-tion is a major concern due to global demographics, economics and nutritional transitions. Protein intakes must cover the need for nine indispensable amino acids (IAA). It is important that this need is met in order to avoid situations of protein and energy me-tabolism imbalance. Various studies have been de-veloped to determine this need: nitrogen balance, the factorial method, and methods using stable iso-topes. However, these methods are difficult and invasive, and the obtained values of needs present significant differences. It is therefore necessary to develop more precise and non-invasive approaches, such as metabolomics, as recommended by the FAO.The objectives of this thesis are to assess the impact of protein and IAA (lysine and threonine) deficiency on protein and energy metabolism and to identify markers of deficiency for these two amino acids in the growing rat. Severe levels of deficiency (85%; 75%) in protein and lysine and threonine decrease weight and lean mass and increase food intake. These effects are associated with a decrease in protein synthesis and an increase in energy metabolism in low protein diets. These effects seems to be mediated by FGF21. Analyses of metabolomics in urine show that variations in pipecolate and taurine indicate lysine and threonine deficiencies, respectively.

French. La disponibilité de sources de protéines pour l’alimentation humaine est une préoccupation majeure du fait des transitions démographiques, économiques et nutritionnelles mondiales. Les apports en protéines doivent couvrir les besoins en neuf acides aminés considérés comme indispensables (AAI). Il est important que leur besoin soit couvert pour éviter des situations de déséquilibre du métabolisme protéique et énergétique. Différentes études ont été développées afin de déterminer ce besoin : bilan azoté, méthode factorielle, et méthodes utilisant les isotopes stables. Cependant, ces méthodes sont lourdes et invasives et les valeurs de besoins obtenues présentes des différences importantes. Il est donc nécessaire de développer des approches plus précises et non invasives, telle que la métabolomique, recommandée par la FAO. Les objectifs de cette thèse sont d’évaluer l’impact de la déficience en protéines et en AAI (lysine et thréonine) sur le métabolisme protéique et énergétique et d’identifier des marqueurs de la déficience de ces deux acides aminés chez le rat en croissance. Des niveaux sévères de déficience (85% ; 75%) en protéines et en lysine et thréonine diminuent le poids et la masse maigre et augmentent la prise alimentaire. Ces effets sont associés à une diminution de la synthèse protéique. et à une augmentation du métabolisme énergétique pour les faibles apports en protéines. Ces effets semblent médiés par FGF21. Les analyses de métabolomiques dans les urines révèlent que des variations du pipecolate et de la taurine signent respectivement une déficience en lysine et en thréonine.