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O tecido adiposo já foi considerado um tecido metabolicamente pouco ativo, no entanto, os mais recentes avanços mostram que ele desempenha uma função importante no controle da homeostase energética. Baseado neste conceito, este trabalho objetivou caracterizar o perfil morfológico e metabólico de adipócitos isolados de três diferentes coxins adiposos, subcutâneo, peri-epididimal, retro-peritoneal (SC, PE e RP respectivamente). Os adipócitos dos diferentes coxins foram coletados e submetidos a análise morfológica, aos ensaios metabólicos e análise da expressão de enzimas envolvidas no metabolismo lipídico e glicídico. Os resultados mostraram diferença estatisticamente significativa no volume dos adipócitos das três regiões entre si (p<0,05), maior capacidade lipogênica dos adipócitos RP. Paralelamente, o tecido SC, mostrou maior expressão de enzimas envolvidas na via lipogênica (p< 0,05; SC vs PE e RP). / The adipose tissue was considered to be a little active metabolic tissue, however, the most recent advances show that it plays an important function in the control of the energy homostasis. Based on this concept, this work aimed to characterize the morphology and metabolism of isolated adipocytes of three different depots, like: subcutaneous, periepididymal, retroperitoneal (SC, PE and RP) . The adipocytes of the different depots had been collected and submitted to morphologic analysis, metabolic assays and to analysis of the enzymes expressions involved on lipids and glucose metabolism. The results showed statistical significant difference on volume of the adipocytes among the three different depots (p< 0, 05), high lipogenic capacity of RP adipocytes and higher expression of proteins involved in lipogenic patways of SC adipocytes (p<0, 05).

L’obésité abdominale est associée à de nombreuses complications métaboliques, telles que la résistance à l’insuline, le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires. Récemment, il a été suggéré que ces anomalies métaboliques sont étroitement associées à la taille des adipocytes, cellules constitutives du tissu adipeux. En effet, plusieurs travaux suggèrent que plus les adipocytes sont gros, plus ils produisent des adipokines pro-inflammatoires, responsables de l’inflammation chronique associée à l’obésité. Dans ce contexte, le but de ce travail de thèse était, dans un premier temps, d’établir les répartitions en fréquences de tailles des adipocytes dans différentes situations physiologiques et physiopathologiques et dans différents dépôts adipeux à l’aide du Multisizer IV Coulter counter et dans un second temps de corréler la taille des adipocytes à leurs fonctions physiologiques. D’une part, nous avons montré que quels que soient les dépôts adipeux, les répartitions en fréquences de tailles des adipocytes ont toutes le même profil, elles sont bimodales avec une population de petits adipocytes (diamètre < nadir) et une population de gros adipocytes (diamètre > nadir). La privation en insuline (diabète de type I) entraînant une diminution de 60% de la masse du tissu adipeux, altére profondément la répartition bimodale en fréquences de tailles des adipocytes. La supplémentation en insuline de ces animaux diabétiques restaure la cellularité du tissu adipeux et la répartition en fréquences de tailles des adipocytes, suggérant un rôle régulateur majeur de l’insuline sur ces paramètres. La restriction calorique partielle, nous a permis de mettre en évidence un phénomène d’hystérésis dans certains tissus adipeux. De plus, à partir des données de restriction calorique prolongée il a été possible d’établir un modèle prédisant la cinétique des changements de tailles des adipocytes et de la répartition en fréquences de tailles. D’autre part, après avoir séparé les adipocytes en deux populations : les gros (diamètre > 50 µm) et les petits adipocytes (diamètre < 50 µm) nous avons montré que les petits adipocytes sont plus sensibles à l’insuline que les gros. Nous avons aussi constaté que les gros adipocytes sont plus lipolytiques que les petits adipocytes. Ces données sont en accord avec le modèle établi montrant que les échanges avec le micro-environnement tissulaire sont surtout dépendants de la surface des membranes cellulaires. Ainsi, nos résultats mettent en évidence que si la quantité de tissu adipeux est importante, sa qualité, dont la répartition en fréquences de tailles des adipocytes, est également importante et pourrait servir de paramètre prédictif du développement des désordres métaboliques. / Abdominal obesity is associated with several metabolic complications such as insulin resistance, type 2 diabetes and cardiovascular diseases. Recently, it has been suggested that these metabolic abnormalities are closely related to the size of adipocytes, cells constituting adipose tissue. Indeed, numerous studies suggested that the more adipocytes are larger, the more they produce pro-inflammatory adipokines which are responsible for obesity-associated chronic inflammation. In this context, the aim of this work was, in the first time, to establish the size frequency distributions of adipocytes in different physiological and pathological situations and in different fat depots using the Coulter counter Multisizer IV, and in the second time to correlate the size of the adipocytes to their physiological functions. On the one hand, we have shown that, all adipocyte size frequency distributions have the same profile regardless of fat depots, they are bimodal with both the population of small adipocytes (diameter < nadir) and the population of large adipocytes (diameter > nadir). Deprivation of insulin (type I diabetes) resulting in a decrease of 60% of adipose tissue mass, profoundly alters the bimodal distribution of adipocyte size frequency. Insulin supplementation of these diabetic animals restores cellularity of adipose tissue and the size-frequency distribution of adipocytes, suggesting a major regulatory role of insulin on these parameters. Partial caloric restriction has allowed us to a hysteresis phenomenon in some adipose tissues. In addition, following data from extended caloric restriction it has been possible to develop a model predicting the kinetic of changes concerning both the size of adipocytes and the frequency distribution. On the other hand, after separating the adipocytes in two populations: large (diameter > 50 microns) and small adipocytes (diameter < 50 microns), we have shown that small adipocytes are more insulin-sensitive than large ones. We also observed that larger adipocytes are more lipolytic than smaller ones. These data are in agreement with the established model showing that the interactions with the tissue microenvironment are mainly dependent on the surface of cell membranes. Thus, our results show that if the amount of adipose tissue is important, the quality which noticed by the adipocyte size frequency distributions is also important and could be used as a marker to predict the development of metabolic disorders.

Pour étudier l’impact de la signalisation de la prolactine (PRL), une hormone impliquée dans la proliférationcellulaire sur l’adipocyte et la cellule β pancréatique, deux types cellulaires impliqués dans la balanceénergétique, nous avons caractérisé le phénotype de souris déficientes en récepteur de la PRL (R PRL-/-) sousdifférentes conditions physiopathologiques. Dans un premier temps, nous avons étudié l’impact du R PRL sur ledéveloppement d’une obésité induite par un régime obésogène. Dans un deuxième temps, nous nous sommesintéressés à l’impact du R PRL sur l’ontogenèse des cellules β durant les adaptations périnatales. Nous avonsaussi évalué son rôle sur la sécrétion d’insuline à l’âge adulte.Notre première étude montre que les souris R PRL-/- sous régime obésogène ont une prise de poids réduite etune augmentation de la dépense énergétique comparées à celles des souris sauvages. Nous montrons que desadipocytes beiges, une nouvelle classe d’adipocytes thermoactifs récemment caractérisés et exprimant laprotéine découplante UCP1, émergent dans le tissu adipeux blanc périrénal des souris R PRL-/- soumises à unrégime gras. Nous avons démontré que le R PRL contribue à l’apparition des adipocytes beiges en modulant lavoie de signalisation pRb/FoxC2 permettant la résistance à l’obésité induite par le régime gras.Notre deuxième étude montre que la souris R PRL-/- et le rat GK, un modèle de diabète de type 2, ont un défautd’adaptation de la masse des cellules β en période périnatale. Cette altération est corrélée à un défautd’expression d’igf2 (Insulin-like Growth Factor 2), une cible de la PRL. A partir d’îlots de Langherans de sourisadultes, nous avons confirmé que le R PRL est essentiel à la sécrétion d’insuline.Les résultats obtenus ont permis de mieux comprendre le rôle de la PRL sur la balance énergétique. Ces travauxouvrent des perspectives nouvelles pour le développement de stratégies thérapeutiques dans la lutte contrel’obésité et le diabète de type II. / In order to study the impact of prolactin (PRL) signaling on pancreatic β-cell and adipocyte, two cell typesinvolved in energy balance, we characterized the phenotype of PRL receptor deficient mice (PRL R-/-) underdifferent physiopathological conditions. First, we studied the impact of PRL R on the development of obesityinduced by a high fat diet. Second, we investigated the impact of PRL R on β-cell ontogenesis during perinataladaptation and its role in insulin secretion during adulthood.Our first study shows that PRL R-/- mice under obesogenic diet have a reduced weight gain and an increase ofenergy expenditure as compared to those of wild-type mice. We showed that beige adipocytes, a new class ofthermogenic adipocytes recently characterized expressing uncoupling protein UCP1, emerged in the perirenalwhite adipose tissue of PRL R-/- mice challenged with a high fat diet. Altered expression of pRb/FoxC2 suggeststhat PRL R contributes to the development of beige adipocytes modulating this signaling pathway for resistanceto high fat diet induced obesity.Our second study shows that PRL R-/- mice do not adapt β-cell mass in perinatal period and this alteration isassociated with a lack of igf2 (Insulin-like Growth Factor 2) expression, a PRL target. We confirmed that R PRL isessential for insulin secretion using b islets in adult animals.These results lead to a better understanding of the PRL role on energy balance, and open new perspectives forthe development of therapeutic strategies in obesity and type II diabetes

Dans les tumeurs, les cellules cancéreuses invasives induisent l’expression de la métalloprotéase matricielle 11 (MMP-11) dans les adipocytes adjacents (cancer-associated adipocytes) entrainant leur « dédifférenciation » en fibroblastes, la MMP-11 régulant négativement l’adipogénèse. Au cours de ma thèse, j’ai étudié la fonction de la MMP-11 sur le développement mammaire postnatal. La structure de la glande ainsi que la production de lait sont altérées dans les souris déficientes pour la MMP-11. De plus, la MMP-11 régule l’homéostase du collagène. In vivo, des transplantations montrent une fonction locale paracrine de la MMP-11 essentielle à la morphogenèse mammaire. In vitro, la MMP-11 adipocytaire favorise le branchement d’organoïdes primaires. Ainsi, la MMP-11 est un facteur paracrine majeur pour le développement de la glande mammaire. Enfin, pour poursuivre ces travaux, j’ai établi des souris transgéniques conditionnelles ciblant l’expression de la MMP-11 dans les adipocytes. / In tumors, invasive cancer cells induce matrix metalloproteinase 11 (MMP-11) expression in adjacent adipocytes (cancer-associated adipocytes), leading to their « dedifferentiation » into fibroblast-like cells. Indeed, MMP-11 is a negative regulator of adipogenesis. During my PhD, I have investigated MMP-11 function during postnatal mammary gland development. The ductal tree and alveolar structures, and milk production are reduced in MMP-11-deficient mice. Moreover, MMP-11 plays a role in collagen homeostasis. Transplantation experiments show that MMP-11 exerts an essential local paracrine function for ductal morphogenesis. Using primary mammary organoids, I show that adipocyte-related MMP-11 is a pro-branching factor in vitro. Thus, MMP-11 is a master paracrine factor during mammary gland development. Finally, to further investigate the adipocyte-related MMP-11 function, I have developed conditional transgenic mice targeting MMP-11 expression specifically into adipocytes.

L’obésité est un facteur de risque pour de nombreuses maladies telles que le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires. La prokinéticine-2 a été caractérisée comme une hormone anorexigène qui joue un rôle dans la régulation de l’appétit et le métabolisme énergétique via une action sur le récepteur PKR2 au niveau centrale.Cette étude consiste à étudier l’implication de la PK2 et de PKR1 dans le tissu adipeux et dans la physiopathologie de l’obésité. Les souris PKR1-/- dans lesquelles le gène codant pour PKR1 est totalement inactivé, présentent une obésité par hyperplasie, du fait de la prolifération des préadipocytes. Les souris PKR1-/- présentent un état diabétique, avec une insensibilité à l’insuline accrue et une forte intolérance au glucose. Les souris aP2-PKR1-/- dans lesquelles PKR1 est spécifiquement inactivé dans le tissu adipeux, présentent, elle aussi, une obésité hyperplasique, due de la prolifération des préadipocytes. In vitro, nos résultats montrent que la PK2 est capable d’inhiber la différenciation des préadipocytes en inhibant la prolifération des préadipocytes lors de la phase d’expansion clonale mitotique. Nos résultats permettent d’envisager un rôle de la PK2 et de son récepteur PKR1 dans le traitement de l’obésité. / Obesity is a risk factor for various disorders such as type 2 diabetes and cardiovascular diseases. The prokineticins, prokineticin-1 and prokineticin-2 bind two similar G protein-coupled receptors, PKR1 and PKR2. Prokineticin-2 is an anorexigenic hormone that plays a role in appetite regulation and energy metabolism, via a direct hypothalamic mechanism. Since adipocytes express mainly PKR1, we investigated the role of PKR1 in adipocyte functions. PKR1-null mutant mice exhibit increased body weight that is due to an increased visceral fat mass. Mutant adipose tissue is characterized by adipocyte hyperplasia due to an increase in number of proliferating preadipocyte. Mutant adipocytes exhibit downregulation of insulin signaling that is associated with glucose and insulin tolerance. Adipocyte-specific aP2-PKR1 knockout mice present also an increased visceral adipose tissue that lead to a slight increased body weight. Fat mass is also characterized by an hyperplasia and an increased preadipocyte proliferation. This mice present slight metabolic changes. Utilizing 3T3-L1 murine preadipocytes, our study reveals that prokineticin-2 exerts an antiadipogenic function in murine cells. Inhibition of adipogenesis mediated by prokineticin-2 involved PKR1. Prokineticin-2 also inhibits proliferation of preadipocytes. These results suggest that prokineticin-2 via PKR1 signaling plays a crucial role in adipogenesis and adipose tissue hyperplasia.

O tecido adiposo já foi considerado um tecido metabolicamente pouco ativo, no entanto, os mais recentes avanços mostram que ele desempenha uma função importante no controle da homeostase energética. Baseado neste conceito, este trabalho objetivou caracterizar o perfil morfológico e metabólico de adipócitos isolados de três diferentes coxins adiposos, subcutâneo, peri-epididimal, retro-peritoneal (SC, PE e RP respectivamente). Os adipócitos dos diferentes coxins foram coletados e submetidos a análise morfológica, aos ensaios metabólicos e análise da expressão de enzimas envolvidas no metabolismo lipídico e glicídico. Os resultados mostraram diferença estatisticamente significativa no volume dos adipócitos das três regiões entre si (p<0,05), maior capacidade lipogênica dos adipócitos RP. Paralelamente, o tecido SC, mostrou maior expressão de enzimas envolvidas na via lipogênica (p< 0,05; SC vs PE e RP). / The adipose tissue was considered to be a little active metabolic tissue, however, the most recent advances show that it plays an important function in the control of the energy homostasis. Based on this concept, this work aimed to characterize the morphology and metabolism of isolated adipocytes of three different depots, like: subcutaneous, periepididymal, retroperitoneal (SC, PE and RP) . The adipocytes of the different depots had been collected and submitted to morphologic analysis, metabolic assays and to analysis of the enzymes expressions involved on lipids and glucose metabolism. The results showed statistical significant difference on volume of the adipocytes among the three different depots (p< 0, 05), high lipogenic capacity of RP adipocytes and higher expression of proteins involved in lipogenic patways of SC adipocytes (p<0, 05).

Les vésicules extracellulaires (VE), incluant exosomes et microparticules (MP), vecteurs d’information biologique, peuvent moduler la fonction de cellules cibles. Une élévation du taux de VE circulantes est observée dans les pathologies cardiovasculaires dont l’obésité est l’un des facteurs de risque majeur. Cependant, il existe peu de données concernant la production de VE adipocytaires et leur capacité à moduler le métabolisme des adipocytes. Tout d’abord, nous avons caractérisé de manière morphologique et biochimique les MP et les exosomes adipocytaires. Nous montrons une production accrue de ces VE dans un contexte d’obésité murine. L’analyse protéomique des VE adipocytaires révèle un enrichissement spécifique des MP et des exosomes en protéines clé du métabolisme énergétique et de l’inflammation, respectivement. Dans une seconde partie, nous avons étudié l’effet de MP lymphocytaires portant le morphogène Hedgehog (MPHh+) sur la différenciation adipocytaire. A l’instar d’une activation classique de la voie de signalisation Hh, les MPHh+ inhibent l’adipogenèse. Bien que dépendant du récepteur Smoothened (Smo), cet effet inhibiteur est indépendant des facteurs de transcription Gli. Nous montrons que les MPHh+ activent un axe anti-adipogénique Smo/Lkb1/Ampk pouvant être stimulé par un nouvel agoniste de Smo, le GSA-10. Nos résultats démontrent, d’une part, la capacité des adipocytes à sécréter des VE, et d’autre part, le potentiel fonctionnel des MPHh+ à inhiber l’adipogenèse par une voie de signalisation Hhnon-canonique. Les VE pourraient contribuer aux dysfonctions métaboliques associées à l’obésité en véhiculant des messages métaboliques à l’échelle de l’organisme. / Extracellular vesicles (EV), including microparticles (MP) and exosomes, are able to modulate target cell function through exchange or transfer of biological material. Although EV are present in the blood of healthy individuals, an elevated quantity of circulating EV is associated with cardiovascular diseases, which obesity is a major cardiovascular risk factor. Nevertheless, few studies have reported the ability of adipocytes to release EV and their implication in adipose tissue metabolism. First of all, we could determine morphological and biochemical features of adipocyte-derived exosomes and MP through a combination of methods. We were able to demonstrate an increase in adipocyte EV production in a murine model of obesity. Proteomic analysis of adipocyte EV further revealed a specific enrichment of proteins crucial for glucose and lipid metabolism and related to inflammation in MP and exosomes respectively. We then evaluated the ability of lymphocytes-derived MP harboring the Sonic Hedgehog morphogen to control adipocyte differentiation. Activation of the Hedgehog canonical pathway inhibited adipogenesis, as did MPHh+. Surprisingly, although Smo dependent, inhibitory potential of such MP did not involve the Gli transcription factors. We show that MPHh+ inhibit adipocyte differentiation through a Smo/Lkb1/Ampk axis as does a new agonist of Smo, GSA-10. Our results demonstrate, on one hand, the ability of adipocyte to release EV and on the other hand, the capacity of MPHh+ to control adipogenesis through a non-canonical Hh signaling pathway. In conclusion, EV might contribute to obesity related metabolic dysfunctions through systemic regulation of metabolic pathways.