Effects of nutrients and food contaminants in the development of non alcoholic fatty liver diseases | Effets des nutriments et des contaminants alimentaires dans le développement des hépatopathies métaboliques

English. Metabolic -dysfunction Associated Steatotic Liver Disease (MASLD) is a major health issue worldwide, frequently associated with obesity and type 2 diabetes. The development and progression of MASLD are sexually dimorphic and strongly influenced by dietary factors. Increasing epidemiological evidence suggests that exposure to some food contaminants could also contribute to MASLD development. In this work, we evaluated the effects of nutrients and food contaminants on MASLD development and progression. While the contribution of saturated fat and carbohydrates to MASLD pathology is well documented, little is known about the effects of dietary proteins on liver metabolism. Therefore, we first investigated the metabolic and hepatic effects of different dietary amino acid (AA) sources in response to an obesogenic diet in male and female mice. Animals were fed a control diet (CD) or a western diet (WD) during 15 weeks. The AA source was either casein or a free AA mixture mimicking the AA composition of casein. As expected, males fed a casein-based WD became obese, displayed glucose intolerance and insulin-resistance, and developed NAFLD associated with changes in hepatic gene expression and microbiota dysbiosis. In contrast, males fed the AA-based WD showed no steatosis, a similar gene expression profile as males fed a CD, and a distinct microbiota composition compared to males fed a casein-based WD. Females were protected against WD-induced liver damage, hepatic gene expression, and gut microbiota changes regardless of the AA source. In a second step, we evaluated the impact of chronic dietary exposure to a cocktail of pesticides at low doses in a WD-induced mouse model of MASLD. From realistic profiles of pesticide exposure in the NutriNet-Santé cohort and in vitro studies on immortalized human hepatocyte cell line (IHH), we first identified several pesticides that individually lead to metabolic perturbations. We selected 4 pesticides: imazalil, thiabendazole, boscalid and lambda-cyhalothrin (ITBC), to be tested as a mixture in vitro and evaluated in vivo. Male mice were fed a WD for 5 weeks followed either by a pesticide-free or a pesticide cocktail ITBC-enriched diet at doses exposing them to the tolerable daily intake (TDI) level or 10xTDI for each compound during 20 weeks. Results showed that exposure to the mixture of 4 pesticides did not affect mouse body weight. However, compared to non-exposed male mice, the pesticide-exposed male mice (10xTDI) exhibited increased fasting hyperglycemia, glucose intolerance and insulin resistance in response to WD. Altogether, these results underscore the contribution of environmental factors to MASLD development. In addition, we provide new findings regarding the role of dietary amino acids and nutrients-contaminants interactions in the development and progression of this liver disease.

French. Les maladies métaboliques, telles que le diabète, l'obésité et les complications hépatiques associées (MASLD ou Metabolic-dysfunction Associated Steatotic Liver Disease), sont en incidence croissante dans les pays industrialisés et constituent un enjeu majeur de santé publique. La MASLD est une pathologie sexuellement dimorphique dont la survenue est majoritairement liée à l'alimentation. Un rôle potentiel de l'exposition à certains contaminants alimentaires dans le développement de la MASLD est aussi suggéré par certaines études épidémiologiques. Dans ce contexte l'objectif de mes travaux de thèse étaient d'évaluer l'impact des nutriments d'une part et des contaminants d'autre part sur le développement et la progression de la MASLD. Si les acides gras saturés et les glucides sont bien décrits comme des facteurs clés dans le développement de la MASLD, il existe peu de données sur le rôle des protéines alimentaires. Dans le premier volet de ma thèse, nous avons étudié les effets métaboliques et hépatiques de différentes sources d'acides aminés (AA) (i.e. d'une protéine entière ou présents sous forme libre) en réponse à un régime obésogène chez des souris mâles et femelles. Les animaux ont été nourris avec un régime contrôle (CD) ou un régime riche en graisse et en sucre (WD) pendant 15 semaines. Dans chaque régime, la source en AA provenaient soit de la caséine, soit d'un mélange d'AA libres mimant la composition en AA de la caséine. Les mâles nourris avec un régime WD à base de caséine ont bien développé (i) une obésité, (ii) une intolérance au glucose, (iii) une résistance à l'insuline, et (iv) une MASLD. L'ensemble de ces perturbations métaboliques est associé à des modifications de l'expression des gènes hépatiques et à une dysbiose du microbiote intestinal. En revanche, les mâles nourris avec un régime WD à base d'AA libres ne développent plus de perturbations métaboliques. Les femelles, quant à elles, sont protégées des lésions hépatiques, des modifications de l'expression des gènes hépatiques et du microbiote intestinal induites par le régime WD, quelle que soit la source en AA. Dans le second volet de ma de thèse, nous avons évalué dans un modèle murin de MASLD, l'impact d'une exposition alimentaire à un cocktail de pesticides à des doses non toxiques et à long terme sur la progression de la pathologie. Dans un premier temps, nous avons identifié, à partir de profils d'exposition alimentaire aux pesticides issus de la cohorte NutriNet santé et d'études in vitro, sur un modèle d'hépatocyte humain immortalisé (IHH), des composés ayant un effet individuellement sur les cibles et mécanismes impliqués dans le développement de la MASLD. Ces études de criblage nous ont permis de sélectionner 4 pesticides : imazalil, thiabendazole, boscalid et lambda-cyhalothrine (ITBC) dont les effets cocktails ont ensuite été étudiés in vitro puis valider in vivo. Ainsi, des souris mâles alimentées avec un régime obésogène de type WD pendant 5 semaines, ont ensuite été exposées par l'alimentation à la dose journalière admissible (DJA) ou 10xDJA pour chacun des 4 pesticides du cocktail ITBC pendant 20 semaines supplémentaires. Les premiers résultats montrent que l'exposition au mélange ITBC n'induit pas de modification du poids corporel des animaux. Cependant, l'exposition à ce cocktail de pesticides à 10xDJA accroit les perturbations métaboliques induites par le régime WD. L'hyperglycémie à jeun, l'intolérance au glucose et la résistance à l'insuline sont plus importantes lorsque les animaux avec sont exposés au cocktail de 4 pesticides en comparaison des animaux non exposés. Ainsi l'ensemble de mes travaux de thèse confirment le rôle des facteurs environnementaux dans le développement de la MASLD et apporte des éléments nouveaux sur le rôle des acides aminés et les interactions entre les facteurs nutritionnels et les contaminants dans le développement et la progression de ces pathologies hépatiques.