Effet de la microgravité réelle et simulée sur la flexibilité métabolique chez l’homme

Effect of real and simulated microgravity on metabolic flexibility in human

• Auteur / Autrice : Elisa Le Roux
• Direction : Audrey Bergouignan, Stéphane Blanc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des organismes : développement et physiologie
• Date : Soutenance le 27/03/2023
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Donal O'Gorman
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Derbré, Joffrey Zoll
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Donal O'Gorman, Julie-Anne Nazare

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métabolisme énergétique

Troubles du métabolisme

Effets de la gravité réduite

Homme

Mots clés libres

Microgravité

Flexibilité métabolique

Oxydation des substrats

Santé métabolique

Exercice

Microgravity

Metabolic flexibility

Substrate oxidation

Metabolic health

Exercise

Résumé

Les études de simulation de microgravité ont mis en évidence des adaptations du métabolisme intermédiaire et une diminution de la flexibilité métabolique (c-à-d la capacité à ajuster l’utilisation des substrats en fonction des changements de leur disponibilité), pouvant entrainer des conséquences néfastes sur la performance et la santé des astronautes. Dans le contexte de la nouvelle phase exploratoire spatiale, ce travail de thèse a cherché à combler les lacunes actuelles pour mieux comprendre l’impact de la microgravité sur la flexibilité métabolique et les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents. Nous avons montré chez des hommes sains que seuls 5 jours d’exposition à la microgravité par immersion sèche induisent une diminution de la sensibilité à l’insuline, une hypertriglycéridémie et une accumulation de lipides hépatiques. Au niveau du muscle squelettique, une altération de la voie de signalisation de l’insuline ainsi qu’une réduction de la flexibilité métabolique au glucose ont été notées. Cette dernière semble précéder l’altération de la flexibilité métabolique au niveau du corps entier. Chez des astronautes ayant séjourné au moins 3 mois à bord de la station spatiale internationale, la flexibilité métabolique et l’oxydation postprandiale des substrats n’ont pas été affectées en moyenne. Toutefois les variabilités inter-individuelles ont mis en évidence des relations entre la flexibilité métabolique, l’exercice, le régime alimentaire et les changements de composition corporelle. Ces résultats apportent de nouveaux éléments pour aider à la préparation des futures missions de longue durée. Enfin, ces travaux ont des retombées sur terre en aidant à mieux comprendre les effets de l’inactivité physique sur le développement de pathologies métaboliques.

Simulated microgravity studies have shown adaptations of intermediate metabolism and a decrease in metabolic flexibility (i.e., the ability to adjust substrate utilization according to changes in their availability), which can have adverse consequences on astronaut performance and health. In the context of the new space exploratory phase, this thesis work aimed at filling the current gaps to better understand the impact of microgravity on metabolic flexibility and the underlying cellular and molecular mechanisms. We have shown in healthy men that only 5 days of exposure to simulated microgravity by dry immersion induce a decrease in insulin sensitivity, hypertriglyceridemia, and an accumulation of hepatic lipids. At the level of skeletal muscle, an alteration of the insulin signalling pathway as well as a reduction of the metabolic flexibility to glucose have been noted. The latter seems to precede the alteration of metabolic flexibility at the level of the whole body. In astronauts who spent at least 3 months on the International Space Station, metabolic flexibility and postprandial oxidation of substrates were not affected on average. However, inter-individual variabilities revealed relationships between metabolic flexibility, exercise, diet, and body composition changes. These results provide new insights to assist in the preparation of future long-duration missions. Finally, this work has implications on earth by providing a better understanding of the effects of physical inactivity on the development of metabolic pathologies.