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Les bétaïne lipides (BL) sont des lipides polaires qui se distinguent des phospholipides (PL)par l’absence de phosphore (P). La réorientation métabolique induite par une limitation en P chez des microalgues produisant des BL (Tisochrysis lutea et Diacronema lutheri, Haptophytes) ou en produisant peu (Phaeodactylum tricornutum, Bacillariophyte) a été comparée à celle induite par une limitation en azote (N). Le devenir et le flux de carbone dans différentes voies de biosynthèse ont été étudiés par une approche pluridisciplinaire.La limitation nutritive en P ou en N affecte différemment le métabolisme du carbone selon les espèces microalgales. La limitation en P réduit fortement l’activité photosynthétique et la respiration chez P. tricornutum et T. lutea. Par conséquent, l’accumulation de carbone est plus élevée que sous limitation en N chez ces deux espèces. Les deux limitations stimulent en particulier la synthèse des lipides neutres et / ou des glucides. Le remplacement des PL par les BL a été observé chez P. tricornutum en condition de limitation en P. Ce résultat est en accord avec une augmentation de la transcription du gène codant la bétaïne lipide synthase. En revanche, cette limitation ne modifie pas les teneurs en BL rapportées au carbone chez T. lutea et D. lutheri. La composition en acides gras des différentes classes lipidiques est modifiée selon l’espèce microalgale et l’élément nutritif limitant. Une attention particulière a été portée aux acides gras de la série oméga-3, notamment l’acide eicosapentaénoïque (EPA, 20:5 ω3) et l’acide docosahexaénoïque (DHA, 22:6 ω3) dont les proportions varient en fonction de l’élément limitant,de l’espèce et de la classe lipidique. L’augmentation de la production des lipides neutres et / ou des lipides polaires, notamment des bétaïne lipides, riches en DHA et/ou EPA induite par un stress nutritif laisse envisager une valorisation de ces molécules d’intérêt dans différents domaines dont la nutrition et la santé. / Betaine lipids (BL) are P-free polar lipids, conversely to phospholipids (PL). The metabolic reorientation induced by phosphorus (P) limitation in microalgae producing BL (Tisochrysis lutea and Diacronema lutheri, Haptophyta) or producing low levels of BL (Phaeodactylum tricornutum, Bacillariophyta) was compared to that induced by nitrogen (N) limitation. The carbon destiny and flow in different biosynthetic pathways were studied with a multidisciplinary approach. P or N limitation differently affected carbon metabolism according to microalgal species. P limitation highly decreased photosynthetic activity and respiration of P. tricornutum and T. lutea. Consequently, carbon accumulation was higher than under N limitation in these two species. Both limitations stimulated the synthesis of neutral lipids and / or carbohydrates. Replacement of PL by BL was observed in P. tricornutum under P limitation. This result is in agreement with a transcription increase of the gene encoding BL synthase. On the other hand, this limitation did not modify BL contents in reference with carbon in T. lutea or D. lutheri. Fatty acid composition of the different lipid classes was modified according to the microalgal species and the limiting nutrient. Particular attention was paid to the fatty acids of the omega-3 series, notably eicosapentaenoic acid (EPA, 20:5 ω3) and docosahexaenoic acid (DHA, 22:6 ω3), the proportions of which vary according to the limiting element, species and lipid class. The increase in the production of neutral lipids and / or polar lipids, especially betaine lipids, rich in DHA and / or EPA induced by nutritive stress suggests a valorization of these molecules of interest in various areas including nutrition and health.

La consommation chronique et modérée d'éthanol (CCME) est associée à une réduction de la<br />mortalité cardiaque et à une élévation des acides gras oméga 3 (ω3) dans le sang et les<br />cellules. Les ω3 d'origine alimentaire sont connus pour réduire la mortalité cardiaque chez<br />l'homme, induire une cardioprotection chez l'animal et s'incorporer dans les membranes<br />notamment de la mitochondrie, siège important de la cardioprotection. Comme l'éthanol et les<br />ω3 semblent induire des effets cardioprotecteurs similaires, nous avons déterminé si une<br />CCME pouvait mimer le remodelage lipidique mitochondrial induit par une supplémentation<br />en ω3. Ces modifications structurales pourraient modifier la fonction mitochondriale et<br />expliquer la cardioprotection par l'éthanol. A partir d'un modèle de coeur isolé perfusé de rat,<br />nous avons montré que l'éthanol et les ω3 protègent de manière similaire le myocarde en<br />limitant la taille de l'infarctus après une ischémie/reperfusion. Après avoir vérifié qu'une<br />supplémentation en ω3 induit un enrichissement en ω3 des membranes mitochondriales<br />cardiaques, nous avons démontré qu'une CCME induit une augmention des ω3 dans la<br />cardiolipine et la phosphatidylcholine mitochondriales mais sans conséquence sur la fonction<br />mitochondriale. Dans le plasma et les membranes cellulaires, une CCME augmente les<br />teneurs en ω3 et réduit la concentration en palmitate, un acide gras pro-apoptotique. En<br />conclusion, une CCME protège le myocarde contre la nécrose cellulaire, augmente la teneur<br />en acides gras cardioprotecteurs (ω3) et diminue la concentration en acide gras proapoptotique<br />(palmitate). La cardioprotection induite par une CCME pourrait donc résulter<br />d'une interaction entre l'éthanol, la voie des ω3 et celle de l'apoptose.

L'obésité est un facteur de risque majeur pour le développement de maladies psychiatriques, telles que le trouble dépressif majeur et la schizophrénie. Une consommation excessive de graisses saturées est bien connue pour provoquer non seulement des troubles métaboliques, mais également des comportements anormaux chez les modèles animaux et les humains. Les acides gras saturés augmentent l'inflammation dans divers tissus. Plusieurs études ont démontré que l'activation de la microglie en tant qu'acteur central de la neuroinflammation joue un rôle crucial dans l'anxiété liée à l'inflammation et les comportements dépressifs dans les cas d'obésité. En outre, il existe de plus en plus de preuves démontrant l'effet bénéfique de la supplémentation en acides gras polyinsaturés n-3 (AGPI n-3) sur les comportements cognitifs, anxieux et dépressifs. Nous avons précédemment montré que la supplémentation en AGPI n-3 via l'administration d'huile de poisson (FO) a des effets anxiolytiques sur les souris rendues obèses par une diète riche en gras saturés (SHFD). De plus, l'activation du récepteur couplé aux protéines G 120 (GPR120), un récepteur des AGPI n-3, dans le cerveau, attenue l'anxiété et les comportements dépressifs induits par la SHFD. Cependant, les mécanismes par lesquels GPR120 régule les changements induits par la SHFD dans les comportements liés à l'humeur ne sont toujours pas compris. Dans la présente étude, nous avons étudié le rôle du GPR120 dans les troubles anxieux et dépressifs reliés à la neuroinflammation. Parmi plusieurs types de cellules neurales, la microglie exprime fortement GPR120. Un agoniste de GPR120 (Compound A; CpdA) réduit la production et la libération de cytokines inflammatoires (IL-1B, IL-6, MCP1 et TNF-α) induites par les lipopolysaccharides (LPS) dans la microglie en culture. D'autre part, l'administration centrale de CpdA par injection intracérébroventriculaire (ICV) améliore le comportement anxieux et de malaise suite à l’injection de LPS systémique in vivo. De plus, l'acide eicosapentaénoique (EPA) et l'acide docosahexaénoique (DHA) sont des AGPI n-3 et des agonistes naturels du GPR120. L'EPA et le DHA suppriment l'inflammation dans un modèle de culture de microglies primaires, telle qu'évaluée par l'expression et la sécrétion de cytokines. Ces résultats suggèrent que l'activation du GPR120 contribue à l'amélioration de l'anxiété et des comportements de type dépressif liés à l'inflammation grâce à la régulation de la microglie. / Obesity is a major risk factor for the development of psychiatric diseases, such as major depressive disorder and anxiety. Excess intake of saturated fat is well known to cause not only metabolic diseases, but also abnormal behavior in humans and animal models. Saturated fatty acids enhance peripheral and central inflammation. Several studies have demonstrated that microglia activation as a central player in neuroinflammation plays a crucial role in inflammation-related anxiety and depressive-like behaviors in the case of obesity. Also, there is increasing evidence to demonstrate the beneficial effect of n-3 PUFAs supplementation on cognitive, anxiety and depressive-like behaviors. Previously, we reported that the n-3 PUFAs supplementation by the administration of fish oil (FO) has demonstrated anxiolytic effects on saturated high fat diet (SHFD)-induced obese mice and that, the activation of G-protein coupled receptor 120 (GPR120), a lipid sensor for n-3 poly-unsaturated fatty acids (n-3 PUFAs), in the brain rescued SHFD-induced anxiety and depressive-like behaviors. However, it is still unclear how GPR120 regulates SHFD-induced changes in mood-related behaviors. In the present study, we focused on the role of GPR120 on neuroinflammation in inflammation-related anxiety and depressive-like behaviors. Amongst the several types of brain cells, microglia demonstrated a high expression of GPR120. Compound A (CpdA), a selective agonist of GPR120, reduced lipopolysaccharide (LPS)-induced inflammatory cytokine (IL-1B, IL-6, MCP1, and TNF-a) expression and release in cultured microglia. Additionally, central administration of cpdA via intracerebroventricular (ICV) injection ameliorated neuroinflammation and systemic LPS injection-induced anxiety-like and sickness behavior in vivo. Furthermore, n-3 PUFAs eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) as natural agonists of GPR120 suppressed inflammation in primary cultured microglia as assessed by cytokine expression. These results suggest that GPR120 activation contributes to the amelioration of inflammation-related anxiety and depressive-like behaviors through the regulation of microglia.

Le temps passé couché est un aspect important du bien-être des vaches en lactation. Pendant leur cycle de production, celles-ci sont confrontées à plusieurs facteurs de stress pouvant l'entraver. Notamment, la chaleur est reconnue pour diminuer le temps passé couché quotidien de 2 à 4 h/jr chez les vaches en lactation. Plusieurs stratégies peuvent être utilisées afin d'atténuer les réponses physiologiques au stress de chaleur, dont l'inflammation, mais on retrouve peu d'informations sur les changements comportementaux qui y sont associés. Le projet présenté dans ce mémoire avait comme objectifs de déterminer les impacts du stress de chaleur sur le temps passé couché quotidien ainsi que sur le rythme circadien chez des vaches en lactation logées en stabulation entravée et d'évaluer si l'atténuation de l'inflammation par une infusion abomasale d'Oméga-3 peut moduler ces impacts. Nos résultats indiquent une association modérée entre le temps passé couché et les réponses physiologiques au stress de chaleur. Le temps passé couché quotidien (min/jr) des vaches exposées au stress de chaleur était réduit de 2 h/jr comparativement aux vaches gardées en conditions de thermoneutralité. Pour sa part, le temps passé couché quotidien des vaches exposées au stress de chaleur et recevant l'infusion abomasale était plus élevé (+ 1 h/jr) que celui des vaches exposées au stress de chaleur. Une interaction significative entre le traitement et le temps a été mesurée alors que le temps passé couché était réduit pour les deux traitements de stress de chaleur le matin (0000 - 0600 h) et en soirée (1800 - 2400 h) comparativement au traitement de thermoneutralité. Un rythme circadien a été décelé chez tous les traitements. Les vaches gardées en conditions de thermoneutralité avaient la moyenne de temps passé couché par heure, la fluctuation (31,9 min/h) et l'amplitude (11,5 min/h) les plus élevées. Le pic de temps passé couché se produisait chez tous les traitements après minuit, mais plus tôt chez les vaches gardées en thermoneutralité. Ces résultats indiquent que les vaches subissant un stress de chaleur adaptent leur comportement de repos afin de dissiper plus de chaleur et que la réduction de l'inflammation permet de moduler ces adaptations. / Lying time is paramount to dairy cows' welfare. During their production cycle, they are faced with several stress factors that can hinder their resting behavior. Heat is known to reduce daily lying time by 2 to 4 h/d. Several strategies can be used to attenuate physiological responses to heat stress, including inflammation, but there is little information on the behavioral changes associated with it. The project presented in this dissertation had the objectives of determining the impacts of heat stress on the daily lying time as well as on its circadian rhythm in lactating cows housed in tie-stalls and to evaluate whether the attenuation of inflammation by an abomasal infusion of Omega-3 can modulate these impacts. Our results indicate a moderate association between time spent lying down and physiological responses to heat stress. The daily lying time of cows exposed to heat stress was reduced by 2 h/d compared to cows kept in thermoneutrality conditions. For its part, the daily lying time of cows exposed to heat stress and receiving the abomasal infusion was higher (+ 1 h/d) than that of cows exposed to heat stress. A significant interaction between treatment and time was measured as the time spent lying down was reduced for both heat stress treatments in the morning (0000 - 0600 h) and evening (1800 - 2400 h) compared to the thermoneutrality treatment. A circadian rhythm was detected in all treatments. Cows kept in thermoneutrality conditions had the highest average time spent lying down per hour, fluctuation (31.9 min/h) and amplitude (11.5 min/h). The peak time spent lying down occurred in all treatments after midnight, but earlier in cows kept in thermoneutrality relative to other treatments. These results indicate that cows experiencing heat stress adapt their resting behavior to dissipate more heat and that reducing inflammation helps modulate these adaptations.

Ce mémoire présente les travaux de maîtrise vérifiant les effets de l'ajout d'un supplément de gélatine de poisson à un supplément d'AGPI n-3 sur l'apport énergétique et le poids corporel ainsi que sur le profil lipidique et les marqueurs inflammatoire et du risque cardiovasculaire chez des sujets résistants à l'insuline. Suivant un dispositif d'expérience en chassé-croisé, 16 sujets ont été soumis à deux périodes expérimentales de huit semaines (AGPI n-3 seul et AGPI n-3+ un supplément de gélatine de poisson). Les résultats de cette étude ont montré que l'administration d'un supplément de gélatine de poisson provoque une diminution de l'apport en glucides sans modification de l'apport énergétique total et du poids corporel chez les hommes et les femmes. Ce même supplément de gélatine de poisson potentialise également les effets réducteurs d'un supplément d'AGPI n-3 sur les TG plasmatiques chez les femmes, mais non chez les hommes, montrant que l'effet de la supplementation en gélatine est dépendant du sexe.

La littérature suggère qu’une supplémentation en acides gras polyinsaturés (AGPI) oméga-3 (n-3) pourrait s’avérer bénéfique pour réduire les facteurs de risque métabolique liés aux maladies cardiovasculaires (MCV). Or, les effets rapportés par la supplémentation en AGPI n-3, notamment la diminution des concentrations de triglycérides (TG), peuvent varier d’un individu à l’autre, notamment en raison de variations génétiques. Il existe une grande variabilité interindividuelle dans la population, ce qui se répercute par des réponses différentes aux traitements nutritionnels. Dans le cadre de ce projet de doctorat, 210 participants ont été recrutés afin d’étudier la variabilité interindividuelle observée dans la réponse à une supplémentation en huile de poisson (5 grammes/jour) d’une durée de 6 semaines. Il a été démontré que 28,8% de l’échantillon ne répondait pas de la façon attendue à une supplémentation en AGPI n-3 où une augmentation des niveaux plasmatiques de TG était observée. Des polymorphismes nucléotidiques simples (SNPs) présents sur des gènes reliés à la voie de synthèse des AGPI n-3 et oméga-6 (n-6) (FADS1-2-3 et ELOVL2-5) affectent seuls, ou en interaction avec la diète, la réponse des TG plasmatiques suite à la supplémentation en huile de poisson. Ces mêmes SNPs modulent les niveaux d’acides gras (AG) dans les phospholipides (PPLs) du plasma ainsi que l’insulinémie à jeun et l’indice HOMA de sensibilité à l’insuline (HOMA-IS). Outre l’effet sur les TG plasmatiques, il a été observé que la supplémentation en AGPI n-3 exerce un effet modeste sur l’expression des principaux gènes inflammatoires et abaisse les niveaux plasmatiques des principaux biomarqueurs de l’inflammation (CRP, TNFA et IL-6) sous l’influence de SNPs des gènes inflammatoires (CRP, TNF-LTA, IL-1B et IL-6). Cette thèse comprend aussi un volet d’application des connaissances où la perception de la nutrigénomique, le niveau d’intérêt envers cette science, la compréhension des principales limitations des tests de nutrigénétique, ainsi que l’acquisition de compétences ont été évalués par les diététistes membres de l’Ordre professionnel des diététistes du Québec (OPDQ). Globalement, ces résultats démontrent la présence d’une grande variabilité interindividuelle observée dans les niveaux plasmatiques de TG et que des SNPs présents sur des gènes impliqués dans le métabolisme des lipides et de l’inflammation modulent les réponses lipidique, glycémique et inflammatoire suite à une supplémentation en AGPI n-3. / The literature suggests that an n-3 polyunsaturated fatty acid (PUFA) supplementation may be beneficial in reducing metabolic risk factors for cardiovascular diseases (CVD). However, the effects reported by an n-3 PUFA supplementation, including lower TG levels, vary from one individual to another due to genetic variations. There is a great interindividual variability in the population, which is reflected by different responses to a dietary intervention. As part of this PhD project, 210 participants were recruited. In order to study the interindividual variability observed in the response to a nutrient, a 6-week fish oil (5 g/day) supplementation was carried out in the participants. It was shown that 28.8% of the study participants did not respond as expected to an n-3 PUFA supplementation. Moreover, an increase in TG plasma levels was observed in these hypo-responders. SNPs on genes related to the biosynthetic pathway of n-3 and n-6 fatty acids (FADS1-2-3 and ELOVL2-5) were associated alone or in an interaction effect with the fish oil supplementation with the plasma TG response following the 6-week n-3 PUFA supplementation. These same SNPs modulate fatty acid levels in plasma phospholipids as well as fasting insulin levels and homeostasis model assessment of insulin sensitivity (HOMA-IS) index. In addition to the effect on plasma TG, n-3 PUFA supplementation has been shown to exert a modest effect on the expression of inflammatory genes and to lower plasma levels of inflammatory biomarkers (CRP, TNFA and IL-6) under the influence of SNPs from inflammatory genes (CRP, TNF-LTA, IL-1B and IL-6). This thesis also includes a knowledge translation component where the perception of nutrigenomics, the level of interest in this science, the understanding of the main limitations of nutrigenetic testing, as well as the best ways to acquire knowledge in nutrigenomics were assessed by registered dietitians from the province of Quebec (Canada). Overall, these results demonstrate the presence of a large interindividual variability observed in the TG plasma levels and that SNPs on genes involved in lipid metabolism and inflammation may modulate the lipid, glycemic and inflammatory responses following an n-3 PUFA supplementation.

La dépression est une maladie chronique et récurrente qui affecte deux fois plus les femmes que les hommes. Les périodes entourant la ménopause sont marquées par des fluctuations hormonales qui sont associées à des bouffées de chaleur, des troubles psychologiques et du sommeil qui affectent significativement la qualité de vie des femmes. Toutefois, il n'existe pas actuellement de consensus de traitements dans les cas de troubles dépressifs moins sévères. Cette lacune est particulièrement problématique, car leur prévalence dépasse celle de la dépression majeure, laissant ainsi les cliniciens sans recommandations de traitement de base pour la majorité des patients. Parallèlement au manque de confiance des femmes envers les thérapeutiques conventionnelles, plusieurs d'entre elles se tournent vers des pratiques alternatives non médicamenteuses qui n'ont pas été validées. Les suppléments d'acides gras oméga-3 connaissent une popularité grandissante, notamment pour leurs effets cardiovasculaires protecteurs, mais également pour leurs supposés bénéfices dans l'amélioration des symptômes dépressifs. Nos résultats auprès de la population québécoise montrent qu'effectivement la prévalence de consommation de supplément d'oméga-3 est élevée. Notre essai clinique de 8 semaines mené auprès de 120 femmes d'âge moyen n'a pas démontré d'avantages du supplément enrichi en éthyl-EPA par rapport au placebo dans le traitement de la détresse psychologique et les symptômes dépressifs. Toutefois, à la suite de sous-analyses selon le diagnostic d'épisode dépressif majeur (EDM) à la randomisation, nous nous sommes aperçus que les changements à 8 semaines dans les échelles de détresse psychologique et de dépression étaient significativement plus importants dans le groupe EEPA comparativement au placebo chez les femmes sans EDM. De plus, d'autres sousanalyses réalisées auprès des femmes ayant des bouffées de chaleur ont indiqué que la supplémentation en oméga-3 réduirait significativement leurs fréquences et scores comparativement au placebo. En somme, les résultats obtenus dans cette thèse de doctorat indiqueraient que dans les cas de détresse psychologique et de symptômes dépressifs légers chez des femmes d'âge moyen, la supplémentation d'acides gras oméga-3 enrichie d'éthyl- EPA pourrait procurer certains avantages au placebo. Puisque le présent essai clinique est le premier du genre à être réalisé lors de ces périodes importantes de la vie féminine, nos résultats devront être confirmés.

Les effets bénéfiques de la consommation d'acides gras oméga-3 (AG n-3) d'origine marine sur les facteurs de risque des maladies cardiovasculaires (MCV) et plus particulièrement sur les niveaux de triglycérides (TG) (1) ont été démontrés dans la littérature. Cependant, plusieurs études rapportent une importante hétérogénéité dans la réponse des TG à une supplémentation en AG n-3 (2). Cette hétérogénéité de la réponse métabolique à une intervention nutritionnelle est en partie attribuable à des facteurs génétiques (3). En ce sens, notre équipe a précédemment réalisé une étude d'intervention simple dans laquelle les participants ont été supplémentés en AG n-3 d'origine marine. Une étude d'association à l'échelle du génome (GWAS) a permis d'identifier des gènes associés à la réponse des TG à la suite d'une supplémentation en AG n-3 (4). Après un raffinement des signaux du GWAS par cartographie fine, les facteurs génétiques les plus pertinents ont été rassemblés pour créer un score de risque génétique (GRS) offrant une excellente capacité prédictive de la variance des TG en réponse à la supplémentation (5). Par la suite, des caractéristiques lipidomiques (TG et esters de cholestérol) ont été ajoutées au GRS dans un classificateur permettant de discriminer les phénotypes de réponse des TG dans 75% des cas (6). Dans le cadre de ce projet, les profils métabolomiques plasmatiques ont été bonifiés par l'ajout des acides gras volatils (AGV) et des acides biliaires (AB). Les changements des niveaux de métabolites observés dans le cadre de ces travaux ont eu un impact limité sur la réponse métabolique à la supplémentation en AG n-3. Finalement, l'ajout de ces métabolites au classificateur ajoutait peu à la capacité prédictive de l'outil de classification précédemment développé. / The beneficial effects of consuming marine omega-3 fatty acids (n-3 FA) on cardiovascular disease (CVD) risk factors, and more specifically on triglyceride (TG) levels (1), have been demonstrated in the literature. However, several studies report significant heterogeneity in the plasma TG response to an n-3 FA supplementation (2). This heterogeneity in metabolic response to such a nutritional intervention is partly attributable to genetic factors (3). Our team has previously carried out a simple intervention study in which participants were supplemented with marine n-3 FAs. A genome-wide association study (GWAS) identified genes associated with the plasma TG levels during an n-3 FA supplementation (4). Following refinement of the GWAS signals, the most relevant genetic factors were pooled to create a genetic risk score (GRS) offering excellent predictive ability of TG variance in response to supplementation (5). Subsequently, plasma lipidomic features (TG and cholesterol esters) were added to the GRS in a classifier enabling discrimination of TG response phenotypes in 75% of cases (6). In this project, plasma metabolomic profiles were enhanced by the addition of volatile fatty acids (SCFA) and bile acids (BA). The changes in plasma metabolite levels observed had a limited impact on the metabolic response to the n-3 FA supplementation. The addition of these plasma metabolites to the classifier added little to the predictive capacity of the previously developed classification tool.