Déterminisme nutritionnel et génétique de la teneur en lipides musculaires chez la truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss) : étude par analyse de l'expression de gènes candidats, du protéome et du transcriptome du foie et du muscle

Abstract

The objective of the study was to identify genes and proteins that are involved in the control of muscle fat deposition in rainbow trout. We analyzed the combined effects exerted by genetic selection and dietary treatment, which are the two main factors that can be used to manage body fat content. Two lines of rainbow trout, obtained after 3 generations of divergent selection for high or low muscle fat content, were fed diets containing either 10% or 23% lipids (% dry matter), for six months. We analyzed the activity and gene expression of key enzymes involved in energy utilization, and performed a more global approach through transcriptome (nylon microarray) and proteome (two- dimensional electrophoresis) analysis. We analyzed the liver, which is the centre of intermediary metabolism and the main site of lipogenesis in fish, and the muscle, the target tissue of the selection provedure. The results confirmed the depressing effect exerted by a lipid rich diet on lipogenesis and fatty acid desaturation, already described in larger size fish, and provided new insight about the effect exerted on the other metabolic pathways, in particular the proteolysis. These analyses pointed out metabolic differences existing between lines. They involved not only lipid metabolism, but also the other pathways of nutrient utilization. With regard to their muscle-fattening effect, the dietary treatment and the genetic selection appear to act through different molecular mechanisms. These analyses allowed the identification of two genes that are over-expressed in muscle upon both high dietary lipid supply and upward selection for muscle fat content, suggesting that these two genes could be relevant molecular markers of muscle fattening.

Ce travail de thèse a eu pour objectif d’identifier les mécanismes majeurs intervenant dans la régulation de l’adiposité musculaire chez la truite arc-en-ciel. Pour cela, nous avons analysé les effets combinés de la sélection génétique et de l’alimentation, facteurs prépondérants de variation de l'adiposité. Deux lignées de truites arc-en-ciel sélectionnées sur la teneur en lipides du muscle dorsal ("muscle gras" et "muscle maigre"), ont été nourries pendant 6 mois avec un régime contenant 10 ou 23% de lipides (% de la matière sèche). Nous avons mesuré l'activité et/ou l'expression d’enzymes clé des principales voies métaboliques intervenant dans l'utilisation de l'énergie, puis développé une analyse différentielle globale à l’échelle du transcriptome (microarray nylon) et du protéome (électrophorèse bidimensionnelle). Ces analyses portent sur le muscle blanc, tissu cible de la sélection, et le foie, carrefour métabolique et site majeur de la lipogenèse chez les poissons. Les résultats obtenus confirment l’effet inhibiteur d’un apport alimentaire riche en lipides sur la lipogénèse et la désaturation des acides gras dans le foie, déjà observé chez des individus de plus grande taille, et fournissent de nouvelles connaissances sur l’effet exercé sur les autres voies, en particulier la protéolyse. Ces analyses ont également permis de mettre en évidence des différences métaboliques existant entre lignées, qui concernent non seulement le métabolisme des lipides mais aussi celui des autres substrats énergétiques. Il apparaît que les deux moyens utilisé pour augmenter la teneur en lipides du muscle mettent en jeu des mécanismes moléculaires différents. Nos travaux ont permis d’identifier deux gènes dont l’expression est augmentée dans le muscle en réponse à un apport alimentaire riche en lipides et par la sélection génétique en faveur d’un indice d’adiposité musculaire élevé, et qui pourraient être des marqueurs moléculaires de l’adiposité musculaire.