Involvement of long‐chain omega‐3 polyunsaturated fatty acids in the regulation of feeding behavior in rainbow trout. | Implication des acides gras polyinsaturés à chaîne longue de type oméga-3 dans la régulation de la prise alimentaire chez la truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss).

英语. In order to sustain aquaculture worldwide, it is necessary to find alternative feeds to fishmeal and fish oil, such as vegetable raw materials. However, total replacement by vegetable matter alters the survival and growth performance of rainbow trout. In this context, the hypothesis of my thesis postulate that the altered survival and growth performance observed in trout fed a plant-based diet could be linked to a disturbance in their feeding behavior, itself linked to differential regulation of the nutrient sensing system, in particular omega-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFAs) such as eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA).Thus, the aim of my thesis was to understand the short- and long-term effects of plant diets on feeding behavior, and in particular those of n-3 PUFAs, by characterizing and describing the molecular mechanisms from their detection in the gustatory system to the integrated response in the central nervous system, regulating food intake in rainbow trout.This work has shown for the first time that rainbow trout possess the oro-sensory machinery required for fatty acids (FA) detection, similar to that described in mammals. Indeed, the trout tongue features receptors for FA, with 1 FFAR1 (Free Fatty Acid Receptor) receptor and 7 paralogs for FFAR2, which once activated, trigger a signaling cascade, through regulation of the calcium signaling pathway, followed by release of serotonin, a key messenger, enabling transmission of the gustatory message to the brain and thus nutrient detection. This detection of FA is regulated differently depending on the diet. In fact, our results show that, both in the short (postprandial regulation) and long term (from the first meal to 8 months), the EPA/DHA-deprived but ALA-rich plant food will, compared with an ALA-deprived but EPA/DHA-rich commercial food, lead to a higher turnover of serotonin and an early overexpression of some FFARs, two systems described as having anorexigenic effects in mammals. In addition, the plant food will induce a lower expression at the time of the next meal (10-24 h) of some FFARs, which may testify to a reduction in the desire to consume the food as described in mammals, leading to a maintenance of lipid sensitivity. Finally, lipid analysis of food and lingual tissue revealed a significant correlation of the FA and metabolites present. We also identified which FA (from C3 to DHA) and enzymatic and non-enzymatic FA metabolites activate the various trout FFARs using an in vitro approach. Thus, FFAR1 is activated by long-chain FA, while the various paralogs of FFAR2 bind short-chain FA. However, there are some interesting differences, including the ability of FFAR2B2A to bind long-chain FA such as EPA, DHA and ALA.Altogether, this thesis provides new insights into the regulation of food intake in rainbow trout at the molecular level. The results obtained suggest that the absence of EPA and DHA in favor of ALA in the plant food induces an anorectic effect just after food intake, reducing palatability at the next meal. It also demonstrates significant differences in the ligands binding to FFARs in trout compared to mammals, enabling the identification of potential new palatable molecules among FA metabolites that could be added to plant foods to improve food intake.

法语. Afin de pérenniser l'aquaculture mondiale, il est nécessaire de trouver des aliments alternatifs aux farines et huiles de poisson tels que les matières végétales. Cependant, le remplacement total par des matières végétales altère la survie et les performances de croissance des truites arc-en-ciel, Dans ce contexte, l'hypothèse de ma thèse était que l'altération de la survie et des performances de croissance, observée chez les truites nourries avec un régime végétal pourrait être liée à une perturbation de leur comportement alimentaire, lui-même lié à une régulation différentielle du système de détection des nutriments, dont en particulier les acides gras polyinsaturés oméga-3 (AGPI n-3), tels que l'acide éicosapentaénoïque (EPA) et l'acide docosahexaénoïque (DHA).Ainsi, ma thèse a eu pour but de comprendre les effets à court et long terme des régimes végétaux sur le comportement alimentaire et en particulier ceux des AGPI n-3, et ce, en caractérisant et décrivant les mécanismes moléculaires dès leur détection au niveau du système gustatif jusqu'à la réponse intégrée au niveau du système nerveux central, régulant la prise alimentaire chez la truite arc-en-ciel.Ce travail a montré pour la première fois, que la truite arc-en-ciel possède la machinerie oro-sensorielle nécessaire à la détection des acides gras (AG), semblable à celle décrite chez les mammifères. En effet, la langue des truites présente des récepteurs aux AG, avec 1 récepteur FFAR1 (Free Fatty Acid Receptor) et 7 paralogues pour FFAR2, qui une fois activé, vont déclencher une cascade de signalisation, par une régulation de la voie de signalisation calcique, suivie de la libération de sérotonine, messager clé, permettant la transmission du message gustatif au niveau cérébral et ainsi la détection des nutriments. Cette détection des AG est régulée différemment selon le régime alimentaire des poissons. En effet, nos résultats montrent qu'à court (régulation postprandiale) comme à long terme (du premier repas jusqu'à 8 mois), l'aliment végétal, dépourvu en EPA/DHA, mais riche en ALA, va entraîner, comparé à un aliment commercial, dépourvu d'ALA, mais riche en EPA/DHA, un renouvellement de la sérotonine plus important ainsi qu'une surexpression précoce de certains FFARs, deux systèmes décrits comme ayant des effets anorexigènes chez les mammifères. De plus, l'aliment végétal va induire une expression plus faible au moment du prochain repas (10-24 h) de certains FFARs, pouvant témoigner d'une diminution de l'envie de consommer l'aliment comme décrit chez les mammifères entraînant un maintien de la sensibilité aux lipides. Finalement, l'analyse lipidique des aliments et du tissu lingual a mis en évidence une corrélation importante des AG et des métabolites qui y sont présents. Nous avons également identifié quels AG (du C3 au DHA) et métabolites enzymatiques et non enzymatiques des AG activent les différents FFARs de la truite par le biais d'une approche in vitro. Ainsi, FFAR1 est activé par les AG à chaîne longue, alors que les différents paralogues de FFAR2 fixent quant à eux les AG à chaîne courte. On note toutefois quelques différences intéressantes, dont la capacité du FFAR2B2A à fixer les AG à chaîne longue, comme l'EPA, le DHA et l'ALA.Ainsi, ce travail de thèse, apporte de nouveaux éléments de compréhension de la régulation de la prise alimentaire chez la truite arc-en-ciel au niveau moléculaire. Les résultats obtenus laissent supposer que l'absence d'EPA et DHA au profit de l'ALA dans l'aliment végétal induirait un effet anorexigène juste après la prise alimentaire, réduisant l'appétence au moment du repas suivant. Il démontre aussi des différences notables quant aux ligands se fixant aux FFARs de la truite comparativement aux mammifères, permettant d'identifier parmi les métabolites des AG de potentielles nouvelles molécules appétentes qui pourront être ajoutées aux aliments végétaux afin d'améliorer la prise alimentaire.