Study of genetic, epigenetic and gut microbiota signatures involved in food addiction vulnerability

Abstract

The easy access to hypercaloric and palatable foods is a major contributing factor for compulsive eating and food addiction development. The prevalence of food addiction measured with the validated Yale Food Addiction Scale (YFAS 2.0) increased in recent years. However, the precise neurobiological basis of food addiction is still unknown, obstructing the design of effective treatments. This thesis aims to investigate and characterize the signatures of food addiction vulnerability to discover diagnosis biomarkers and possible therapeutic interventions for this disease. As food addiction is a multifactorial disorder, we implemented a multidisciplinary approach and interrogated genetic, epigenetic and gut microbiota signatures. In order to accomplish this aim, we used a mouse operant model of food addiction, followed by small RNA sequencing, RNA-sequencing, and metagenomics sequencing. Once several signatures were identified, we further confirm their relationships with food addiction establishment and predisposition. We performed a functional validation by viral-mediated intervention, prebiotic treatment, or generation of genetically modified mice. The results of this thesis will provide new insights into mechanistic neurobiological correlates, epigenetic findings, and metagenomic signatures that will contribute to building novel preventive approaches and therapeutic interventions to battle food addiction disorder.

El fácil acceso a alimentos hipercalóricos y sabrosos es un factor importante que contribuye a la alimentación compulsiva y al desarrollo de la adicción a la comida. La prevalencia de la adicción a la comida medida con la Escala de adicción a la comida “Yale Food Addiction Scale (YFAS 2.0)” aumentó en los últimos años. Sin embargo, aún se desconocen las bases neurobiológicas exactas de la adicción a la comida, lo que dificulta el diseño de tratamientos efectivos. Esta tesis tiene como objetivo investigar y caracterizar las características de la vulnerabilidad a la adicción a la comida para descubrir biomarcadores de diagnóstico y posibles intervenciones terapéuticas para esta enfermedad. Dado que la adicción a la comida es un trastorno multifactorial, implementamos un enfoque multidisciplinario e interrogamos sobre las firmas genéticas, epigenéticas y de la microbiota intestinal. Para lograr este objetivo, utilizamos un modelo operante de ratón de adicción a la comida, seguido de secuenciación de secuencias cortas de ARN, secuenciación de ARNm y secuenciación metagenómica. Una vez que se identificaron varias marcas candidatas, confirmamos aún más sus relaciones con el establecimiento y la predisposición a la adicción a la comida. Realizamos una validación funcional mediante una intervención mediada por virus, un tratamiento prebiótico o la generación de ratones modificados genéticamente. Los resultados de esta tesis proporcionarán nuevos conocimientos sobre los correlatos neurobiológicos mecanísticos, los hallazgos epigenéticos y las firmas metagenómicas que contribuirán a construir nuevos enfoques preventivos e intervenciones terapéuticas para combatir el trastorno de adicción a la comida.