Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2006. / Bibliogr.: f. 158-179. Publié aussi en version électronique.

La résistance à l’insuline et l’obésité sont des sujets d’intérêt majeur de la recherche. Le muscle squelettique, étant le site principal de la captation insulinodépendante du glucose, est une cible d’intervention privilégiée dans la lutte contre cette dysfonction métabolique. L’interaction entre le tissu adipeux et le muscle squelettique, par le biais des myokines et des adipokines, joue un rôle dans cette captation insulinodépendante du glucose. Le sujet de ce mémoire porte sur l’étude de l’irisine et de deux adipokines, la leptine et l’adiponectine, et leur lien avec la résistance à l’insuline. Les travaux ont été réalisés chez des hommes non diabétiques. Les résultats ont montré que des niveaux circulants élevés d’irisine sont reliés à un profil métabolique détérioré et que la santé du tissu adipeux est un prédicteur de la sensibilité à l’insuline plus puissant que l’obésité abdominale. / Insulin resistance and obesity are areas of intense research. Skeletal muscle, as the major site of insulin-mediated glucose uptake, is major target in the search for solutions against this metabolic dysfunction. The interaction between adipose tissue and skeletal muscle, through myokines and adipokines, plays a role in insulin-mediated glucose uptake. The subject of this thesis focuses on the study of irisin and two adipokines, leptin and adiponectin, and their relationship with insulin resistance, in middle aged non-diabetic men. Results showed that high levels of circulating irisin are associated to a deteriorated metabolic profile, and that an adipose tissue health secretion profile is a more powerful predictor of insulin sensitivity than abdominal obesity.

L’adiponectine (Adipo), produite par le tissu adipeux, joue un rôle dans le métabolisme (insulino-sensibilité). AdipoR1 et AdipoR2 sont ses récepteurs. Dans l’ovaire, l’Adipo s’exprime surtout dans les cellules de la thèque alors qu’AdipoR1 et AdipoR2 sont aussi présents dans les cellules de la granulosa, chez la femme, la rate et la poule. L’Adipo augmente, in vitro, la synthèse de progestérone (P4) et d’oestradiol (E2) induite par l’IGF-1. Les voies de signalisation MAPK (p38 et ERK) et de l’AMPK peuvent être activées par l’Adipo. Des fortes concentrations de glucose entraînent, in vitro, dans des cellules de la granulosa et in vivo, chez des rates diabétiques (Streptozotocine), la baisse de la production de P4 et de E2. Le glucose ne modifie pas l’expression d’AdipoR1/R2. En conclusion, l’Adipo, présente dans l’ovaire peut réguler la stéroïdogenèse. Elle pourrait être un lien entre le métabolisme et la reproduction. / Adiponectin (Adipo), produced by adipose tissue, plays a role in metabolism. This adipokine has insulin-sensitizing properties. Adipo has two receptors, AdipoR1 and AdipoR2. If Adipo is mainly expressed in theca cells, its receptors expression are also present in granulosa cells in ovary of woman, hen and rat. Adipo increases, in vitro, IGF-1-induced progesterone (P4) and oestradiol (E2) production, in granulosa cells. It can also activate the signalling pathway of MAPK (p38 and ERK) and AMPK. High levels of glucose reduce P4 and E2 production in primary rat granulosa cells and in diabetic rat (streptozotocin treatment). Furthermore, adiponectin receptors are not regulated by glucose, in rat ovarian cells. Then, Adipo can modulate ovarian steroidogenesis and could be a link between metabolism and reproduction.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le tissu adipeux, outre son rôle de réserve énergétique, joue un rôle essentiel dans le contrôle de l'homéostasie du métabolisme ainsi que dans la physiopathologie de différentes affections, telles que diabète de type 2, dyslipidémies ou athérosclérose. Ce rôle est en partie assuré par des substances sécrétées par le tissu adipeux dans le plasma et regroupées sous le terme d'adipokines. Il s'agit notamment du tumor necrosis factor (TNF)-α, de la leptine, résistine ou encore de l'adiponectine (ApN). L'ApN se distingue des autres adipokines car, contrairement à l'augmentation des concentrations plasmatiques de leptine, de résistine ou de TNF-α observée dans l'obésité, ses taux sont corrélés de façon négative à l'indice de masse corporelle et de façon positive à la sensibilité à l'insuline. L'ApN joue donc un rôle très important dans la modulation du métabolisme lipidique et glucidique et/ou dans la régulation de l'insulinosensibilité. Afin d'étudier les répercussions in vivo d'une expression précoce et chronique d'ApN spécifiquement dans le tissu adipeux, nous avons créé des souris transgéniques où l'ADNc de l'ApN (forme complète) a été placé sous contrôle d'un promoteur adipocytaire. Selon le nombre de copies du transgène intégré dans le génome, nous obtenons des phénotypes forts différents, voire opposés. Dans notre étude réalisée chez des souris ayant intégré un nombre modeste de copies du transgène (6 copies), nous observons une diminution de l'expression (ARNm) et du contenu protéique en ApN du tissu adipeux. Ce rétrocontrôle négatif de la production d'ApN est associé à un phénotype d'intolérance au glucose et d'insulinorésistance, à une adiposité accrue probablement suite à la faible expression des molécules impliquées dans la dissipation d'énergie et à l'accroissement de la lipogenèse. Nous assistons également à une faible expression d'AdipoR2, l'isoforme du récepteur responsable de l'action de l'ApN sous sa forme complète. A l'inverse, les souris ayant intégré un grand nombre (100) de copies du transgène présentent une augmentation de l'expression et du contenu en ApN dans différents sites du tissu adipeux blanc (le phénomène de rétrocontrôle de l'ApN endogène étant masqué par une surexpression plus prononcée de l'ApN exogène). Cette surexpression d'ApN est associée à une amélioration attendue de l'homéostasie glucidique et du profil lipidique. De plus, ces souris présentent une nette réduction de leur adiposité secondaire à une augmentation de la dépense énergétique et, fait original, à une diminution de la différenciation adipocytaire. Le remaniement du tissu adipeux résulte en de petits adipocytes, caractérisés par une diminution d'expression des enzymes lipogéniques et de marqueurs adipocytaires, ainsi que par une augmentation d'expression de protéines découplantes et d'un marqueur préadipocytaire (Pref-1). Chez ces souris, l'expression d'AdipoR2 est accrue, peut-être suite à une réduction locale de TNFα. / Adipose tissue regulates fuel homeostasis and is implicated in the pathophysiology of several components of the metabolic syndrome, such as diabetes of type 2, dyslipidemia or atherosclerosis. The secretion of regulatory peptides, often referred to as adipocytokines, mediates in part these adipose functions. The best-known adipokines include tumor necrosis factor α (TNFα), leptin, resistin and adiponectin (ApN). Unlike the other adipokines, which are elevated in obesity, plasma ApN levels are negatively correlated to body mass index and positively to insulin sensitivity. Thus, ApN plays a fundamental role in regulating lipid and glucose metabolism, and insulin action. To study in vivo the chronic effects of ApN specifically on adipose tissue, we generated transgenic mouse lines allowing persistent and moderate expression of native full-length ApN targeted to white adipose tissue. We have obtained two different phenotypes according to the number of transgene copies integrated into the genome In our mouse lines with a modest copy number (6), we observed a decrease of expression (ARNm) and protein content of ApN in adipose tissue. This negative feedback on ApN production was associated with a phenotype of the glucose intolerance and insulin resistance, and with an increased adiposity due to low expression of molecules involved in energy expenditure, and to increased lipogenesis. We also observed a weak expression of AdipoR2, the receptor isoform responsible for the action of full-length ApN. On the contrary, mice with a high copy number (100), clearly overexpressed ApN in various sites of white fat (the downregulation of endogenous ApN being masked by the marked overexpression of exogenous ApN). This overexpression of ApN was associated with an expected improvement of glucose homeostasis and lipid profile. Furthermore, these mice showed reduced adiposity, due to increased energy expenditure and decreased adipocyte differentiation. Adipose tissue remodelling resulted in smaller (younger) adipocytes, characterized by a decrease of lipogenic enzymes and of adipocyte markers, as well as by an increased expression of uncoupling proteins and a preadipocyte marker (Pref-1). In this group of mice, the expression of AdipoR2 was enhanced possibly because of a local reduction of TNFα.

La grossesse est caractérisée par une augmentation progressive de la résistance à l'insuline et par une sécrétion compensatoire d'insuline par les cellules f3 du pancréas pour maintenir l'état euglycémique. Le diabète gestationnel (DG), quant à lui, constitue un déséquilibre entre la résistance à l'insuline et la capacité de sécrétion d'insuline par les cellules 13, ce qui entraîne une hyperglycémie maternelle. Plusieurs mécanismes de l'augmentation de la résistance à l'insuline en grossesse ont été proposés à ce jour, et parmi ceux-ci on retrouve la diminution de l'adiponectine, une adipokine dont les rôles suspectés incluent le maintien de la sensibilité à l'insuline ainsi que des propriétés anti-inflammatoires. Dans bon nombre d'études, un niveau bas d'adiponectine a été fortement associé à une résistance à l'insuline élevée et à un risque augmenté de développer un diabète de type 2. Puisque la physiopathologie du diabète gestationnel est similaire à celle observée chez les diabétiques de type 2, l'adiponectine pourrait également être impliquée dans la physiopathologie du DG. Cependant, les études portant sur l'association entre l'adiponectine et le DG sont peu nombreuses et contradictoires. Ainsi, les objectifs de mon étude dans le cadre de ma maîtrise sont de déterminer s'il existe une association entre : 1) les concentrations plasmatiques d'adiponectine au 1er trimestre et le risque de développer un DG au 2e trimestre de la grossesse, et 2) les concentrations plasmatiques d'adiponectine des 1er et 2e trimestres et les indices de résistance/sensibilité à l'insuline, de fonction et de compensation des cellules p du 2e trimestre de la grossesse. Les résultats de notre étude ont confirmé que les niveaux d'adiponectine étaient plus bas chez les femmes avec DG (n = 38) que chez les normoglycémiques (NG; n = 407) aux 1er et 2e trimestres de la grossesse. Également, nos résultats ont démontré que des niveaux bas d'adiponectine au 1er trimestre étaient associés à un risque augmenté de développer un DG au cours du 2e trimestre et ce, indépendamment de l'âge, de l'adiposité et de la régulation glycémique du 1er trimestre. De plus, nos résultats ont montré que les niveaux d'adiponectine des 1er et 2e trimestres étaient inversement associés au niveau de résistance à l'insuline au 2e trimestre, indépendamment de l'âge, de l'adiposité et de la sécrétion d'insuline. Les niveaux d'adiponectine des 1er et 2e trimestres n'étaient pas associés à la sécrétion d'insuline ou à la fonction des cellules 13 du trimestre, mais ils étaient associés à la compensation des cellules 13 face à la résistance à l'insuline au 2e trimestre et ce, indépendamment de l'âge et de l'adiposité. Enfin, contrairement aux écrits scientifiques publiés à ce jour sur ce sujet, nos résultats ont montré que le changement des niveaux d'adiponectine entre les 1er et 2e trimestres n'était pas significatif, autant chez les femmes NG, que celles présentant un DG. Ainsi, les résultats de notre étude suggèrent que : 1) une concentration abaissée d'adiponectine dès le 1er trimestre serait un marqueur précoce et fiable de l'augmentation du risque de développer un DG; 2) des concentrations abaissées d'adiponectine aux 1er et 2e trimestres reflètent le niveau de résistance à l'insuline prédisposant les femmes à développer un DG; et 3) l'augmentation de la résistance à l'insuline caractéristique en grossesse ne serait pas causée par un changement des concentrations d'adiponectine, étant donné le changement négligeable des concentrations d'adiponectine entre le Ier et le 2e trimestres. [symboles non conformes]

L'obésité prédispose à plusieurs problèmes de santé dont l'asthme fait maintenant partie. Dans le premier chapitre de ce mémoire, l'obésité et l'asthme seront successivement définis. Les études portant sur l'incidence de l'asthme en présence d'obésité seront détaillées. Les caractéristiques de l'asthme chez la personne obèse seront ensuite revues. Enfin, les mécanismes physiopathologiques par lesquels l'obésité pourrait mener à l'asthme seront énumérés, en insistant sur le rôle de la leptine et de l'adiponectine. Le deuxième chapitre fera état d'une étude effectuée chez 88 sujets asthmatiques obèses et non-obèses visant à déterminer si les sujets obèses présentent un phénotype d'asthme différent. Le troisième chapitre présentera une étude portant sur le rôle de la leptine et de l'adiponectine dans l'asthme chez la personne obèse. Il apportera des données nouvelles concernant la présence de leptine au niveau des voies respiratoires. Quelques éléments de prise en charge de l'asthmatique obèse seront amenés dans la conclusion.

Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit ont pour but d’étudier les effets de différents niveaux d’activité physique, jusqu’à l’inactivité extrême sur des acteurs du dialogue inter-organe comme l’adiponectine et les microARNs, et sur le métabolisme, notamment dans le muscle ou le foie. Nous démontrons que l’inactivité physique extrême, dans le cadre d’un bedrest de 60 jours, augmente les marqueurs de l’inflammation hépatique, prémices du développement d’une stéato-hépatite non alcoolique. Nos données montrent que des exercices réguliers peuvent limiter les altérations métaboliques induites par l’inactivité physique. Nous montrons, ensuite qu’indépendamment des effets de l’activité et l’inactivité physique sur la masse grasse, les concentrations circulantes d’adiponectine sont inversement associées avec le niveau d’activité physique. Nous montrons notamment que les variations des taux circulants d’adiponectine totale avec le niveau d’activité physique sont principalement dû aux variations de la forme de haut poids moléculaire, et ne sont pas expliquées par des variations d’expression de l’adiponectine dans le tissu adipeux ou musculaire. Nous montrons également une relation inverse entre l’insulinémie plasmatique à jeun et les récepteurs de l’adiponectine, et un de ses effecteurs (APPL1) dans le muscle supportant l’amélioration de la sensibilité à l’adiponectine musculaire. Au cours d’une intervention contrastée et modérée sur le niveau d’activité physique chez l’homme et la souris, nous avons pu montrer que la transition d’un statut actif vers inactif augmentait le niveau d’expression de miR-148b dans le muscle, participant à la dégradation du métabolisme. Notre étude de modulation de l’expression de miR-148b in vitro dans les myotubes humains, montre son implication dans la voie de signalisation de l’insuline, et suggère que l’accumulation de miR-148b dans le tissu musculaire peut participer à l’altération de la sensibilité à l’insuline qui est caractéristique des comportements sédentaires persistants. L’ensemble de ces résultats démontrent que l’étude des acteurs de la signalisation inter-organe est cruciale pour comprendre les mécanismes mis en jeu par les comportements actifs et inactifs, et leurs effets sur la santé / Current lifestyle changes, notably sedentary behavior, are associated with chronic diseases, while regular activity improves metabolic functions The purpose of my work is to examine the effects of different level of physical activity, until extreme inactivity on cross-talk mediators, such as adiponectine and microRNAs, and on metabolism, notably in muscle or liver. We demonstrate a significant increase of hepatic markers under severe physical inactivity (60d bed-rest), showing the onset of a development of NASH. Our data support that regular exercise can limit these physical inactivity-induced metabolic alterations. We demonstrate that independently of effects of physical activity and inactivity on fat mass, adiponectin plasma concentrations were negatively related to physical activity level. Our data highlight that variations in total plasma adiponectin with physical activity level are mainly due to changes in HMW adiponectin plasma concentrations, and are unlikely explained by variations in expression of adiponectin in adipose tissue and muscle. We also show an inverse relation between fasting insulin plasma concentrations with both adiponectin receptors, and one of its downstream effector (APPL1) in the muscle, suggesting an improvement of adiponectin muscular sensitivity. During a contrasted and moderate physical activity intervention in human and mice, we show that transition from activity toward inactivity results in muscle miR-148b content increase, leading to muscle metabolism alteration. Our study on miR-148b expression modulation in vitro in human myotubes, show its involvement in insulin signaling pathway in muscle, suggesting that miR-148b accumulation in muscle could participate in the whole body insulin sensitivity degradation, which is a feature of persistent sedentary behavior. Altogether, these results demonstrate that the study of cross-talk actors is crucial to understand the mechanisms involved in active and inactive behaviors, and their effects on health

Une mesure précise de l'activité physique en conditions de vie libre est nécessaire pour une meilleure compréhension de ses relations avec la santé. Le premier objectif de ce travail thèse a été de valider l'Actiheart (qui combine la mesure de la fréquence cardiaque et du mouvement par accélérométrie) par rapport à l'eau doublement marquée (EDM). Nous montrons un bon niveau de concordance entre la dépense énergétique liée à l'activité physique (DEAP) estimée par l'Actiheart et l'EDM. Une individualisation de la relation entre la fréquence cardiaque et de la DEAP par un test d'effort est nécessaire pour une estimation fiable de la DEAP au niveau individuel et pour évaluer des changements de DEAP tels qu'induits par une intervention. En laboratoire, nous montrons que la précision de l'Actiheart est activité dépendante. Ceci nécessite la mise en place de leur reconnaissance par de nouveaux capteurs et modèles mathématiques. L'adiponectine est une hormone du tissu adipeux qui a un rôle dans le métabolisme énergétique et dont la sécrétion diminue avec l'obésité. Les effets de l'activité physique sont en revanche contradictoires dans la littérature. Le second objectif de ce travail a été d'évaluer l'effet de l'activité physique et d'une intervention avec contrôle du poids sur les taux plasmatiques d'adiponectine. Nous montrons que l'adiponectine totale et à haut poids moléculaire sont associées négativement à la variation du niveau d'activité physique. D'autres travaux sont cependant nécessaires pour comprendre les mécanismes qui sous-tendent cette modulation de l'adiponectine plasmatique qui ne semble pas liée à des variations de synthèse dans le tissu adipeux ou musculaire.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.