L'hyperhomoscystéinémie (HHcy) est considérée comme un facteur indépendant de risque cardio-métabolique. Notre travail avait pour objectifs : 1) de déterminer la prévalence de l’HHcy au Bénin; 2) d’étudier sa relation avec les apports de vitamines B12, B9, B6 et B2, la consommation d’alcool, l’âge, le sexe et le niveau socioéconomique (NSE); 3) de vérifier son association avec les facteurs classiques de risque cardio-métabolique. Un total de 541 sujets apparemment en santé et vivant dans trois zones du Bénin ont été étudiés. L’Hcy sérique a été analysée par ELISA. Des rappels de 24h ont servi à évaluer les apports nutritifs. L’obésité et l’hypertension ont été définies selon l’OMS, la dyslipidémie et la dysglycémie selon la NCEP-ATPIII. Les autres données ont été récoltées par questionnaire. La prévalence de l’HHcy était élevée : 52,2% chez les hommes et de 24,7% chez les femmes. Dans les modèles multivariés, l’Hcy était positivement associée à la consommation de bière locale chez les hommes; chez les femmes, elle était associée négativement à l'apport de vitamine B12. L’Hcy était positivement associée à la tension artérielle, au taux de LDL-cholestérol et au cholestérol total chez les hommes, mais seulement avec le rapport cholestérol total/HDL-cholestérol (CT/HDL-c) chez les femmes. Les femmes présentant une HHcy étaient au moins deux fois plus susceptibles de présenter une hypertension ou un rapport CT/HDL-c élevé que celles dont l’Hcy était normale. Un apport suffisant en B12 ainsi qu’une consommation prudente de boissons alcoolisées pourraient réduire l'HHcy et donc contribuer à réduire le risque cardio-métabolique de cette population du sud du Bénin. / Hyperhomocysteinemia (HHcy) appears to be an independent risk factor for cardiovascular disease. This study aims to determine the prevalence of HHcy in Benin, to explore its relationship with intakes of folate, B12, B6 and B2, with alcohol consumption and with socioeconomic status (SES) and to verify whether it is associated with classical risk factors of cardiovascular diseases. 541 apparently healthy subjects were randomly selected in tree areas of Benin. Hcy was measured in serum using ELISA commercial kits. Nutrient intakes were assessed on the basis of three non-consecutive 24-hour recalls. Alcohol consumption, socio-demographics and SES were documented in personal interviews. Obesity, hypertension, dyslipidemia and hyperglycaemia were defined according to WHO and NCEP-ATPIII. HHcy (> 12 μmol/L) was detected in 52.2% of men and 24.7% of women. In multivariate models, Hcy in men was positively associated with alcohol intake, but only alcohol in beer. In women, Hcy was negatively related to vitamin B12 intake. HHcy was associated in women with more than twice the odds of hypertension and with the CT/HDL-c ratio. In men, Hcy was positively and independently associated with diastolic blood pressure and with LDL-cholesterol and total cholesterol. In this Beninese population, the prevalence of HHcy is particularly high among men, and it appears to be related to alcohol consumption. Inadequate intake of vitamin B12 may be a risk factor for HHcy which could be related to some of cardiovascular factors.

La proprotéine convertase subtilisine/kexine-9 (PCSK9) a été identifiée comme le troisième locus impliqué dans l’hypercholestérolémie autosome dominante (ADH). Les deux autres gènes impliqués dans l’ADH encodent le récepteur des lipoprotéines de faible densité (LDLR) et l’apolipoprotéine B. La PCSK9 est une convertase qui favorise la dégradation du LDLR dans les hépatocytes et augmente le niveau plasmatique de cholestérol des LDL (LDL-C). Les mutations « gain de fonction » de la PCSK9 sont associées à un phénotype d’hypercholestérolémie familiale, tandis que les variantes « perte de fonction » sont associées à un LDL-C réduit et à un risque coronarien plus faible. Pour élucider le rôle physiologique de la PCSK9, nous avons étudié sa régulation génique. En utilisant le RT-PCR quantitatif dans des hépatocytes humains, nous avons analysé la régulation de PCSK9 sous différentes conditions modulant l’expression des gènes impliqués dans le métabolisme du cholestérol. Nous avons démontré que l’expression de la PCSK9 était induite par les statines de manière dose-dépendante et que cette induction était abolie par le mévalonate. De plus, le promoteur de PCSK9 contenait deux motifs conservés pour la régulation par le cholestérol : le sterol regulatory element (SRE) et un site Sp1. La PCSK9 circule dans le plasma sous des formes mature et clivée par la furine. Grâce à notre anticorps polyclonal, nous avons mis au point un test ELISA mesurant la PCSK9 plasmatique totale. Une étude transversale a évalué les concentrations plasmatiques de PCSK9 chez des sujets sains et hypercholestérolémiques, traités ou non par des statines ou une combinaison statine/ezetimibe. Chez 254 sujets sains, la valeur moyenne de PCSK9 (écart-type) était de 89,5 (31,9) µg/L. La concentration plasmatique de la PCSK9 corrélait avec celle de cholestérol total, du LDL-C, des triglycérides (TG), de la glycémie à jeun, l’âge et l’indice de masse corporelle. Le séquençage de PCSK9 chez des sujets aux extrêmes de la distribution des concentrations de PCSK9 de notre cohorte a révélé la présence d’une nouvelle variation « perte de fonction » : R434W. Chez 200 patients hypercholestérolémiques, la concentration de PCSK9 était plus élevée que chez les sujets sains (P<0,04). Elle a augmenté avec une dose croissante de statine (P<0,001), et a augmenté encore plus suite à l’ajout d’ezetimibe (P<0,001). Chez les patients traités, ceux présentant une hypercholestérolémie familiale (HF; due à une mutation du LDLR) avaient des concentrations plus élevées de PCSK9 que les non-HF (P<0,005), et la réduction de LDL-C corrélait positivement avec la concentration de PCSK9 atteinte de la même manière dans les deux sous-catégories (P<0,02 et P<0,005, respectivement). Par ailleurs, une incubation des cellules HepG2 (hépatocytes) et Caco-2 (entérocytes) avec de l’ezetimibe a provoqué une augmentation de l’ARNm de PCSK9 et de NPC1L1 de 1,5 à 2 fois (P<0,05), mais aucune variation significative de PCSK9 sécrétée n’a été observée, suggérant que ces lignées cellulaires ne sont pas un modèle idéal. Nous avons également mesuré le niveau de PCSK9 chez 1 739 Canadiens-français âgés de 9, 13 et 16 ans. La valeur moyenne (écart-type) de PCSK9 dans cette cohorte était de 84,7 (24,7) µg/L, légèrement plus basse que dans la cohorte d’adultes (89,5 (31,9) µg/L). Chez les garçons, la PCSK9 circulante diminuait avec l’âge, tandis que c’était l’inverse chez les filles. Il y avait des associations positives et significatives entre la PCSK9 et la glycémie à jeun, l’insulinémie, le HOMA-IR, et les paramètres lipidiques (TC, LDL-C, TG, HDL-C, apoAI et apoB). Dans l’analyse multivariée, une hausse de 10% de l’insulinémie à jeun était associée à une augmentation de 1 à 2% de PCSK9. La régulation de PCSK9 est typique de celle d’un gène impliqué dans le métabolisme des lipoprotéines et est probablement la cible du facteur de transcription «sterol regulatory element-binding protein » (SREBP-2). La concentration plasmatique de la PCSK9 est associée avec l’âge, le sexe, et de multiples marqueurs métaboliques chez les enfants et les adultes. La détection de la PCSK9 circulante chez les sujets HF et non-HF signifie que ce test ELISA spécifique à PCSK9 pourrait servir à suivre la réponse à la thérapie chez un grand éventail de sujets. PCSK9 semble être une cible thérapeutique prometteuse dans le traitement de l’hypercholestérolémie et de la maladie cardiovasculaire. / Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9) has been identified as the third locus implicated in autosomal dominant hypercholesterolemia (ADH). The two other known genes implicated in ADH encode the low-density lipoprotein receptor (LDLR) and apolipoprotein B. PCSK9 is a protein convertase that post-translationally promotes the degradation of the LDLR in hepatocytes and increases plasma LDL cholesterol concentration (LDL-C). Heterozygote “gain-of-function” mutations of PCSK9 are associated with the familial hypercholesterolemia phenotype, whereas “loss-of-function” variants are associated with reduced LDL-C concentrations and lower coronary risk. As an approach toward the elucidation of the physiological role(s) of PCSK9, we studied its transcriptional regulation. Using quantitative RT-PCR, we assessed PCSK9 regulation under conditions known to regulate genes involved in cholesterol metabolism in HepG2 cells and in human primary hepatocytes. We found that PCSK9 expression was strongly induced by statins in a dose-dependent manner and that this induction was efficiently reversed by mevalonate. The PCSK9 promoter contains two typical conserved motifs for cholesterol regulation: a sterol regulatory element (SRE) and an Sp1 site. PCSK9 circulates in plasma as mature and furin-cleaved forms. A polyclonal antibody against human PCSK9 was used to develop an ELISA that measures total plasma PCSK9 rather than only the mature form. A cross-sectional study evaluated plasma levels in normal and hypercholesterolemic subjects treated or untreated with statins or statin plus ezetimibe. In 254 healthy subjects, the mean plasma PCSK9 (SD) concentration was 89 (32) µg/L. PCSK9 levels correlated positively with plasma cholesterol, LDL-C, triglycerides, fasting glucose, age and body mass index. Sequencing PCSK9 from subjects at the extremes of PCSK9 plasma distribution revealed a new loss-of-function R434W variant. In 200 hypercholesterolemic patients, circulating PCSK9 was higher than in controls (P<0.04), increased with increasing statin dose (P<0.001), and further increased when ezetimibe was added (P<0.001). In treated patients (n = 139), those with familial hypercholesterolemia (FH; due to LDLR gene mutations) had higher PCSK9 values than non-FH (P<0,005), and LDL-C reduction correlated positively with achieved plasma PCSK9 levels to a similar extent in both subsets (P<0.02 and P<0.005, respectively). However, incubation with ezetimibe of HepG2 (hepatocytes) and Caco-2 (enterocytes) cells caused an increase in PCSK9 and NPC1L1 mRNA of 1.5 to 2-fold (P<0.05), but no significant rise in PCSK9 protein secretion, suggesting that these transformed cells are not an ideal model. We also studied PCSK9 levels in 1,739 French Canadian youth ages 9, 13, and 16 years old. The mean (SD) plasma PCSK9 concentration, measured by ELISA, was 84.7 (24.7) µg/L in the cohort, slightly lower than in the adult cohort (89.5 (31.9) µg/L. In boys, plasma PCSK9 decreased with age, whereas the inverse was true for girls. There were significant positive associations between PCSK9 and fasting glucose, insulin, and HOMA-IR (homeostasis model assessment of insulin resistance). In multivariable analysis, a 10% higher fasting insulin was associated with a 1%-2% higher PCSK9 in both sexes. There were also positive associations between PCSK9 and total cholesterol, LDL-C, and triglycerides, as well as with HDL-C and apolipoproteins A1 and B. PCSK9 regulation is typical of that of the genes implicated in lipoprotein metabolism. In vivo, PCSK9 is probably a target of the transcription factor “sterol response element-binding protein” (SREBP)-2. The PCSK9 plasmatic concentration is associated with age, sex, and multiple metabolic markers in youth and adult samples. The detection of circulating PCSK9 in both FH and non-FH subjects means that this PCSK9 ELISA test could be used to monitor response to therapy in a wide range of patients. PCSK9 seems to be a promising drug target in the treatment of hypercholesterolemia and coronary heart disease.

L'insuffisance cardiaque est une maladie à grande incidence dont le traitement définitif est difficile. Les pompes d'assistance ventriculaire ont été proposées comme thérapie alternative à long terme, mais la technologie est relativement jeune et selon son design, axial ou centrifuge, le dispositif favorise soit l'hémolyse, soit la stagnation de l'écoulement sanguin. Les pompes à écoulement mixte, combinant certaines propriétés des deux types, ont été proposées comme solution intermédiaire. Pour évaluer leurs performances, nous avons effectué des comparaisons numériques entre huit pompes, deux axiales, deux centrifuges, et quatre mixtes, en employant un modèle Windkessel du système cardiovasculaire avec paramètres optimisés pour l'insuffisance cardiaque résolu avec une méthode Radau IIA3, une méthode de résolution de système d'équations différentielles ordinaires L-stable appartenant à la famille des méthodes Runge-Kutta implicites. Nos résultats semblent suggérer que les pompes d'assistance mixtes ne démontrent qu'un léger avantage comparativement aux autres types en terme de performance optimale dans le cas de l'insuffisance cardiaque, mais il faudrait effectuer plus d'essais numériques avec un modèle plus complet, entre autres avec contrôles nerveux implémentés. / Heart failure is a disease with a high incidence rate that is difficult to treat definitively. Ventricular assist devices have been proposed as alternative long-term therapeutic options, but the technology is fairly recent and depending on the design, axial or centrifugal, the device will favor hemolysis or blood flow stagnation. Mixed flow devices, which combine properties of the two previous types, have therefore been proposed as intermediate solutions. To evaluate their performance, we did a numerical comparison between eight pumps (two axial, two centrifugal, and four mixed) using a Windkessel model of the cardiovascular system with parameters optimised for heart failure and solved using a Radau IIA3 method, an L-stable method used to numerically solve systems of ordinary differential equations that belongs to the family of implicit Runge-Kutta methods. Our results suggest that in terms of optimal performance, mixed flow pumps are modest improvements over the other two types, and more tests would have to be performed using a more complete model with, among other modifications, neural control systems implemented.

En plus de sa fonction de neurotransmetteur, la sérotonine (5-HT) jouerait un rôle clé dans le système cardio-vasculaire, via ses effets vasoactif, prolifératif et trophique. Nous avons étudié son implication dans les valvulopathies cardiaques, la coronaropathie, et le remodelage vasculaire. La surproduction et l’absence d’inactivation de 5-HT sont des mécanismes possibles des valvulopathies associées au syndrome carcinoïde et à la prise d’anorexigènes. Nous avons démontré que l’inactivation du gène du transporteur de 5-HT (5-HTT, responsable de la capture cellulaire de 5-HT), conduit à la fibrose cardiaque et valvulaire chez la souris. Bien que le récepteur 5-HT1B médie les effets trophiques de 5-HT sur les myofibroblastes cardiaques humains, la contribution de ce récepteur à la valvulopathie a été écartée car les souris doublement déficientes en 5-HTT et 5-HT1B présentaient les mêmes altérations cardiaques que celles déficientes en 5-HTT. Le 5-HTT (ainsi que le récepteur 5-HT2A) serait aussi impliqué dans les effets de 5-HT observés chez les patients coronariens. Nous avons évalué l’association éventuelle reliant les polymorphismes fonctionnels du 5-HTT (L/S) et du 5-HT2A (C/T) au risque et la gravité de la coronaropathie sur un total de 830 sujets d’âge différent. L’allèle L était un facteur de risque indépendant de coronaropathie chez les sujets jeunes (mais pas chez les sujets âgés). Le polymorphisme du 5-HT2A n’était pas associé avec la survenue de coronaropathie, et aucun des génotypes n’était associé à la resténose clinique. Les occlusions tardives des greffons coronaires après chirurgie de pontage ont été attribuées au remodelage vasculaire par hyperplasie néointimale des cellules musculaires lisses (CML) sous l’effet de divers facteurs de croissance dont 5-HT. Nous avons observé que le remodelage vasculaire en organoculture, ainsi que la prolifération et la migration des CML vasculaires en réponse au sérum de veau foetal étaient nettement plus élevées pour les greffons de veine saphène que pour l’artère radiale et l'artère mammaire interne. Ces différences pourraient expliquer la variabilité de perméabilité angiographique des greffons coronaires à long terme. Ces trois études confirment le rôle important de la sérotonine dans les pathologies cardiovasculaires / Serotonin (5-HT) may play a key role in the cardiovascular system, with vasoactive, proliferative and trophic properties. We aimed at studying its implication in cardiac valve disease, coronary artery disease, and vascular remodelling of coronary grafts. 5-HT overproduction and reduced inactivation are possible mechanisms responsible for cardiac valvular disease in patients with carcinoid tumors and those treated with appetite suppressants, respectively. We found that deficiency of the 5-HT transporter (5-HTT, which is responsible for 5-HT uptake) gene leads to cardiac fibrosis and valvulopathy in mice. Although 5-HT1B receptors mediated the 5-HT-induced collagen secretion by human cardiac myofibroblasts, the contribution of this receptor type to valvulopathy was ruled out because double-KO mice deficient in both 5-HTT and 5-HT1B receptors showed the same cardiac alterations as 5-HTT-KO mice. 5-HTT may also mediate the effects of the high blood serotonin levels seen in patients with premature coronary artery disease (CAD), along with 5-HT2A receptor. We prospectively evaluated associations linking functional polymorphisms of 5-HTT (L/S) and 5-HT2A (C/T) to the risk and severity of premature versus late-onset CAD in a total of 830 individuals. The L allele was an independent risk factor for premature CAD (but not late-onset CAD). 5-HT2A genotypes were not associated with CAD and neither 5-HTT nor 5-HT2A genotypes were associated with clinical restenosis. Late graft occlusions after coronary artery bypass grafting have been ascribed to vascular remodelling with neointimal hyperplasia of smooth muscle cells (SMC), which is mediated by various growth factors including 5-HT. We found that the ex vivo vascular-wall remodelling in organ cultures, as well as SMC proliferation and migration in response to fetal calf serum were significantly higher for saphenous vein rings than for radial artery and internal thoracic artery rings. These differences might shed light on reported dissimilar angiographic patency rates of these coronary grafts

L'obésité est associée à une morbidité cardiovasculaire et métabolique accrue. La littérature récente souligne l'importance du sommeil comme élément contributif de l'obésité. En effet, cette relation est bidirectionnelle : le sommeil peut participer à la pathogenèse de l'obésité et cette dernière joue également un rôle étiologique dans le développement des anomalies respiratoires nocturnes, en particulier du syndrome d'apnées du sommeil (SAOS). L'activité physique régulière constitue une modalité importante de la prise en charge de l'obésité et du SAOS et peut participer à la maîtrise des facteurs de risque cardiovasculaires et métaboliques. Cependant, quel que soit l'âge, l'obésité et le SAOS ont souvent été associés à une intolérance à l'effort.Dans ce travail de thèse nous avons donc exploré la relation entre l'activité physique, l'obésité, le sommeil et les facteurs de risque cardiovasculaire et métabolique associés chez des adultes en surpoids/obèses présentant un SAOS et des adolescents obèses, population dans laquelle ce risque est en cours d'installation.Après avoir montré l'importance de l'activité physique spontanée dans la maîtrise de l'hypertension artérielle du soir chez des personnes porteurs d'un SAOS à haut risque cardiovasculaire et la faiblesse des niveaux d'AP dans cette population, nous avons vérifié l'effet du SAOS sur la condition physique aérobie et l'oxydation lipidique dans un groupe de participants SAOS non obèses.La surcharge graisseuse thoracique peut majorer la contrainte ventilatoire à l'exercice et contribuer à l'intolérance à l'effort dans l'obésité. Nous avons recherché si les facteurs ventilatoires pouvaient rendre compte de l'intolérance à l'effort de l'adolescent obèse. Cette population dans laquelle la morbidité cardio-métabolique n'est pas encore complètement installée, a été choisie pour limiter l'impact de cette dernière sur la condition physique et isoler les facteurs ventilatoires éventuellement responsables de cette intolérance. Nous avons mis en évidence une respiration à plus bas niveau de volume pulmonaire ainsi qu'une contrainte ventilatoire et un essoufflement majorés lors d'un exercice avec port du poids (marche), réversibles par un programme d'exercice de 12 semaines; réversibilité pouvant expliquer une partie de l'amélioration de la condition physique induite par l'entraînement. Nous avons également confirmé la présence d'anomalies métaboliques et cardiovasculaires précoces chez le jeune obèse (inflammation, stress oxydant, insulino-résistance) et une altération de la qualité et de la durée du sommeil.Compte tenu des difficultés à perdre du poids dans la durée, nous avons étudié l'effet d'un programme d'exercice seul, sans restriction calorique, sur les marqueurs pré-cliniques de morbidité métabolique et vasculaire ainsi que le sommeil dans un groupe d'adolescents obèses. Nous avons montré une correction partielle des anomalies métaboliques et cardiovasculaires, une amélioration des quantité et qualité de sommeil ainsi qu'une augmentation des niveaux d'activité physique malgré l'absence de perte de poids. Les adolescents qui diminuaient le plus leur masse grasse viscérale bénéficiaient le plus d'améliorations métaboliques.Le maintien à long terme des acquis après un réentraînement en clinique constitue un enjeu important. Ainsi, une partie méthodologique de ce travail avait pour but d'évaluer la transférabilité sur le terrain d'indicateurs métaboliques mesurés en laboratoire (i.e. Lipoxmax et point de croisement glucido-lipidique) en vue de favoriser la mise en œuvre d'Activités Physiques Adaptées. Cette étude a permis de souligner la nécessité d'une détermination spécifique en fonction de l'activité physique adaptée envisagée.En conclusion, nos résultats soulignent l'intérêt majeur de l'activité physique et de l'exercice (sans restriction calorique) dans la prise en charge de la personne en surpoids ou obèse présentant ou non un SAOS. / Obesity is a major public health issue and is associated with increased cardiovascular and metabolic morbidity. Recent studies underline the potential bidirectional association between sleep and obesity: sleep seems to contribute to the pathogenesis of obesity and obesity also appears to play an etiological role in the development of sleep disturbances, such as obstructive sleep apnea (OSA). Physical activity is an important modality for the treatment of obesity and OSA and can contribute to decreasing cardiovascular and metabolic risk factors. However, both obesity and OSA have been associated with exercise intolerance.In this thesis, we explored the relation between physical activity, exercise, obesity, sleep and associated cardiovascular and metabolic risk factors in overweight/obese adults with OSA and obese adolescents.We showed that physical activity is the major determinant for evening blood pressure in adults with OSA presenting high cardiovascular risk. We then explored the effects of OSA on cardiorespiratory fitness and lipid oxidation in non-obese adults with OSA. Accumulation of chest wall fat can increase ventilatory constraint during exercise and may contribute to exercise intolerance in obesity. Thus, we aimed to verify the role of ventilatory factors in obese adolescents' exercise tolerance. We chose this population because their cardiovascular and metabolic risk factors are not fully established therefore we could isolate the effects of ventilatory factors on exercise tolerance. Our results showed that obese adolescents breathed at lower lung volumes and presented ventilatory constraint during weight-bearing exercise (walking). Exercise training improved breathing strategy by restoring breathing at higher lung volumes and decreasing ventilatory constraint. We also confirmed the presence of cardiovascular and metabolic abnormalities (inflammation, oxidative stress, insulin-resistance) and altered sleep quality and quantity. Long-term maintenance of weight loss is difficult to achieve, thus we examined the effects of exercise training alone, without dietary restriction, on markers of cardiovascular metabolic morbidity and sleep in obese adolescents. In the absence of weight loss, we showed improved metabolic and cardiovascular anomalies, improved sleep quality and quantity as well as increased spontaneous physical activity. The subgroup of participants who lost the most visceral fat demonstrated greater improvements in insulin-resistance and inflammation. Maintaining the beneficial effects of an exercise rehabilitation program is of particular importance. Thus, a methodological part of this thesis focused on the transferability of metabolic indices measured in a laboratory (i.e. Lipoxmax and crossover point) onto the field in order to prescribe Adapted Physical Activities. This study suggests the need to perform specific tests to use these indices outside of a clinical setting.In conclusion, our results highlight the major role of physical activity and exercise (without dietary restriction) in the prevention and treatment of overweight/obesity with or without OSA.

L’objectif de ce travail de thèse était d’évaluer le bénéfice d’une activité physique régulière sur le syndrome d’apnées-hypopnées obstructives du sommeil (SAHOS). Pour répondre à notre objectif, cinq études ont été conduites pendant cette thèse et seront présentées au cours de ce manuscrit. Ces études se sont déroulées dans deux contextes de pratique distincts : un contexte associatif au sein de la Fédération Française d’Éducation Physique et de Gymnastique Volontaire (FFEPGV) et un contexte hospitalier au sein de l’Unité de réhabilitation cardio-respiratoire du CHU de Saint-Etienne. Notre étude principale, l’étude EXESAS, a évalué le bénéfice d’un programme d’activité physique pratiqué au sein de la FFEPGV (programme NeuroGyV™) dans une étude contrôlée randomisée incluant 96 patients avec un SAHOS modéré et âgés de 40 à 80 ans. Nous avons montré que neuf mois de ce programme, incluant trois heures d’activité physique par semaine, permettait de « guérir » 58% des patients du groupe exercice alors que seulement 20% des patients du groupe contrôle ayant bénéficié de conseils diététiques et de recommandations de bonne pratique en activité physique étaient considérés comme guéris (index d’apnées-hypopnées [IAH] < 15 évènements/heure). A l’issue du programme, les patients du groupe exercice amélioraient également leur qualité de vie et réduisaient leur somnolence. Au-delà de l’amélioration de l’IAH, nous avons mis en évidence une augmentation de la consommation maximale d’oxygène, suggérant une réduction du risque cardiovasculaire. L’étude EXESAS s’est par ailleurs intéressée à l’effet du programme NeuroGyV™ sur l’activité du système nerveux autonome (SNA) mesurée par la variabilité de fréquence cardiaque (VFC). Il a été montré que l’activité du SNA était préservée chez les patients SAHOS ayant bénéficié du programme d’activité physique. En revanche, le groupe contrôle présentait quant à lui une charge hypoxémique plus importante et une variabilité de fréquence cardiaque diminuée, suggérant que le SAHOS et le risque cardiovasculaire associé s’aggravaient spontanément en l’absence d’une activité physique régulière. Le screening de l’étude EXESAS a permis de réaliser un abstract sur le choix du questionnaire de dépistage du SAHOS le plus pertinent en population générale. Nous avons alors montré que le questionnaire STOP-BANG avait une meilleure sensibilité que le questionnaire de Berlin et qu’il devrait être privilégié en dépistage clinique même si sa spécificité reste faible.Enfin, nos travaux de recherche en réhabilitation cardiaque ont permis de confirmer le bénéfice du réentrainement à l’effort sur la sévérité du SAHOS et le rééquilibrage du SNA chez des patients coronariens. Par contre, les résultats préliminaires de l’étude RICAOS ont révélé que le renforcement des muscles inspiratoires chez les patients coronariens souffrant d’un SAHOS modéré n’apportait pas de bénéfice supplémentaire par rapport à un programme de réhabilitation cardiaque classique.En conclusion, l’activité physique régulière réduit efficacement la sévérité du SAHOS chez des patients avec ou sans antécédents cardiaques. Les résultats des différentes études conduites au cours de cette thèse suggèrent que l’activité physique régulière devrait être considérée comme une pierre angulaire dans la prévention et dans la prise en charge des formes légères et modérées. De futurs études devraient être conduites afin d’explorer plus en détail les mécanismes physiologiques sous-jacents et déterminer quels patients doivent bénéficier en priorité de cette alternative thérapeutique. / The main purpose of this thesis was to assess the benefit of regular physical activity on obstructive sleep apnea (OSA). A total of five studies were conducted during this thesis and will be presented during this manuscript. These studies took place in two different practice settings: a community setting within the French Federation of Physical Education and Voluntary Gymnastics (FFEPGV) and an in-hospital setting into the Cardiopulmonary Rehabilitation Unit of the University Hospital of Saint-Etienne.Our main study, EXESAS, evaluated the benefit of a community physical activity program practiced within the FFEPGV (NeuroGyV™ program) in a randomized controlled trial including 96 patients aged from 40 to 80 years with moderate OSA. We demonstrated that nine months of NeuroGyV™ program, including three hours of physical activity per week, could "cure" (apnea-hypopnea index [IAH] <15 events/hour) 58% of patients in the exercise group while only 20% of patients in the control group who received dietary advice and physical activity recommendations were considered cured. At the end of the program, patients in the exercise group also improved their quality of life and reduced their sleepiness. Beyond the improvement of the AHI, we demonstrated an increase in the maximum oxygen consumption during exercise test, suggesting a cardiovascular risk reduction.The EXESAS study also investigated the effect of the NeuroGyV™ program on autonomic nervous system (ANS) activity as measured by heart rate variability (HRV). We showed that ANS activity is preserved in OSA patients who benefited from the physical activity program. In contrast, patients in the control group had a greater hypoxemic load and decreased heart rate variability, suggesting that OSA and the associated cardiovascular risk worsened spontaneously in absence of regular physical activity.The screening of the EXESAS study led to an abstract on the choice of the most relevant OSA screening questionnaire in the general population. We showed that the STOP-BANG questionnaire had a better sensitivity than the Berlin and thus STOP-BANG questionnaire should be preferred in clinical screening even if its specificity remains low.Finally, our trial in cardiac rehabilitation confirmed the benefit of exercise training on OSA severity and on the rebalancing of ANS in coronary arterial disease (CAD) patients. Yet, preliminary results from the RICAOS study showed that inspiratory muscles training in CAD patients with moderate OSA do not provide additional benefits over a standard cardiac rehabilitation program.In conclusion, regular physical activity effectively reduces the severity of OSA in patients with or without a history of heart disease. The results of the five studies conducted during this thesis suggest that regular physical activity should be considered as a cornerstone in the prevention and management of mild and moderate forms.Future studies should be conducted to explore in more detail the underlying physiological mechanisms and determine which patients should better benefit from this therapeutic alternative as a matter of priority.

L'insuffisance cardiaque chronique (ICC) est une maladie dite " systémique " caractérisée notamment par le dérèglement de la balance végétative cardiaque et par un remodelage de l'architecture du tissu cardiaque. En rééducation cardiovasculaire, l'activité physique (AP) modérée et régulière joue un rôle majeur : améliorant les symptômes, la qualité de vie, l'aptitude physique des patients, elle permet de réduire les ré-hospitalisations et impacte favorablement la morbi-mortalité. Dans un premier travail bibliographique nous proposons une synthèse des effets bénéfiques de l'AP chez l'ICC, sur le rééquilibrage de l'activité orthosympathique et parasympathique. Puis, dans un deuxième travail, nous montrons que le réentraînement à l'effort par intervalles, court, intense, avec récupération passive améliore plus efficacement la capacité physique et le tonus vagal chez le patient ICC comparativement à un entraînement d'intensité modérée et continue. Enfin dans un troisième travail initié chez le rongeur en IC systolique post-ischémique, les analyses histologiques indiquent que l'entraînement débuté très tôt après la phase aigüe (J+7), provoque à la fois une hypertrophie et une amélioration de l'organisation structurelle des cardiomyocytes (alignement de l'appareil contractile, réorganisation de l'agencement des mitochondries inter-fibrillaires et des disques intercalaires). Par contre, la question de la prolifération des cardiomyocytes induite par l'entraînement reste entière pour le moment. En synthèse, notre projet Doctoral s'articule autour d'un projet clinique chez le patient ICC et d'une étude fondamentale chez la souris IC post-ischémique. L'objectif général de ces travaux est de déterminer de nouvelles caractéristiques pour les programmes d'exercice physique dans l'ICC, utilisables en pratique clinique courante au cours de la réadaptation cardiovasculaire. / Chronic heart failure (CHF) is characterized by the disruption of the cardiac vegetative balance and by a remodelling of the architecture of the cardiac tissue. Moderate and regular physical activity (PA) is the cornerstone of the cardiovascular rehabilitation programs. By improving symptoms, quality of life, physical fitness of the patients, PA also reduce re-hospitalization and had a favourable impact on morbi-mortality. In a first work, we propose a review of the beneficial effects of PA in patients with CHF, on the sympathovagal balance activity. Then, in a second work, we show that short high intensity interval training with passive recovery is more efficient than moderate intensity and continuous training to improve physical fitness and vagal tone in CHF patients. Finally, in a third work initiated in the rodent with post-ischemic heart failure, the histological analyses indicate that early (D+7, after the acute coronary syndrome) exercise training-induced both hypertrophy and an improvement of the structural organization of the cardiomyocytes. The question of exercise training-induced cardiomyocyte proliferation remains. In summary, our PhD project is based on two studies merging clinical trial and basic research. The overall goal of this work is to identify new features for physical exercise training programs in CHF that can be used in routine care during cardiovascular rehabilitation.

Les atteintes posturales sont des conséquences connues du vol spatial. Un des facteurs de stabilité orthostatique et postural est le tonus musculaire, qui chute en microgravité. Les études sur les effets cardiovasculaires, neuromusculaires et posturaux de la microgravité sont nombreuses ; pourtant, le rôle des troubles neuromusculaires et cardiovasculaires dans l’atteinte orthostatique et posturale reste peu connu. Notre but était d’étudier des altérations vasculaires et neuromusculaires induites par la microgravité, ainsi que les liens entre eux. Nos études chez l’homme comprenaient un vol spatial de 6 mois, un alitement antiorthostatique de 21 jours et une immersion sèche de 3 à 5 jours. Ces conditions diffèrent par le niveau de stimulation d’appui. L'état cardiovasculaire a été évalué par des tests orthostatiques, neuromusculaire - par myotonométrie et la stabilité posturale - par stabilométrie. Notre travail montre qu’un vol de longue durée induit des troubles bien plus profonds que la microgravité simulé plus courte. De plus, l'immersion sèche induit des troubles plus graves que l'alitement, malgré sa durée plus courte. Nos données suggèrent que c'est la décharge d’appui qui définit la profondeur des perturbations. Le rôle principal de la diminution du tonus des muscles posturaux est mis en avant. Cette diminution se produit par voie réflexe par diminution d’afferentation des zones d’appui. Elle pourrait être responsable de l’intolérance orthostatique via la diminution de l'efficacité de la pompe musculaire favorisant le retour veineux, et de l’instabilité posturale - via l'augmentation des seuils de recrutement des motoneurones posturaux. / Postural and orthostatic impairment are both acknowledged consequences of spaceflight. One of the factors for orthostatic and postural stability is muscle tone, which decreases within the onset of microgravity. Studies of cardiovascular, neuromuscular and postural effects of microgravity are numerous ; yet the role of neuromuscular and vascular disorders in orthostatic and postural impairment remains unclear. We aimed to investigate vascular and neuromuscular alterations induced by microgravity, as well as their relationships. We studied healthy men exposed to 6-mo spaceflight, 21-day head-down bedrest and 3-to 5-day dry immersion. These conditions differ by the level of support unloading. Cardiovascular state was assessed by orthostatic tests, neuromuscular - by myotonometry, postural stability - by stabilometry. We found that long-term spaceflight induced much deeper disorders than relatively short-term modeled microgravity. Furthermore, immersion induced more severe disorders than bedrest, despite its shorter duration. Our data, along with literature, suggest that it is the support unloading that defines the depth of disturbances. The leading role in development of postural disorders under gravitational unloading belongs to decrease in postural muscle tone. This decrease occurs mainly by a reflex mechanism (decrease in support afferentation). It might be responsible for orthostatic impairment - via decrease in the efficiency of muscle pump promoting venous return, and for postural impairment - via increase in recruitment thresholds of postural motoneurons.

L'hyperhomoscystéinémie (HHcy) est considérée comme un facteur indépendant de risque cardio-métabolique. Notre travail avait pour objectifs : 1) de déterminer la prévalence de l’HHcy au Bénin; 2) d’étudier sa relation avec les apports de vitamines B12, B9, B6 et B2, la consommation d’alcool, l’âge, le sexe et le niveau socioéconomique (NSE); 3) de vérifier son association avec les facteurs classiques de risque cardio-métabolique. Un total de 541 sujets apparemment en santé et vivant dans trois zones du Bénin ont été étudiés. L’Hcy sérique a été analysée par ELISA. Des rappels de 24h ont servi à évaluer les apports nutritifs. L’obésité et l’hypertension ont été définies selon l’OMS, la dyslipidémie et la dysglycémie selon la NCEP-ATPIII. Les autres données ont été récoltées par questionnaire. La prévalence de l’HHcy était élevée : 52,2% chez les hommes et de 24,7% chez les femmes. Dans les modèles multivariés, l’Hcy était positivement associée à la consommation de bière locale chez les hommes; chez les femmes, elle était associée négativement à l'apport de vitamine B12. L’Hcy était positivement associée à la tension artérielle, au taux de LDL-cholestérol et au cholestérol total chez les hommes, mais seulement avec le rapport cholestérol total/HDL-cholestérol (CT/HDL-c) chez les femmes. Les femmes présentant une HHcy étaient au moins deux fois plus susceptibles de présenter une hypertension ou un rapport CT/HDL-c élevé que celles dont l’Hcy était normale. Un apport suffisant en B12 ainsi qu’une consommation prudente de boissons alcoolisées pourraient réduire l'HHcy et donc contribuer à réduire le risque cardio-métabolique de cette population du sud du Bénin. / Hyperhomocysteinemia (HHcy) appears to be an independent risk factor for cardiovascular disease. This study aims to determine the prevalence of HHcy in Benin, to explore its relationship with intakes of folate, B12, B6 and B2, with alcohol consumption and with socioeconomic status (SES) and to verify whether it is associated with classical risk factors of cardiovascular diseases. 541 apparently healthy subjects were randomly selected in tree areas of Benin. Hcy was measured in serum using ELISA commercial kits. Nutrient intakes were assessed on the basis of three non-consecutive 24-hour recalls. Alcohol consumption, socio-demographics and SES were documented in personal interviews. Obesity, hypertension, dyslipidemia and hyperglycaemia were defined according to WHO and NCEP-ATPIII. HHcy (> 12 μmol/L) was detected in 52.2% of men and 24.7% of women. In multivariate models, Hcy in men was positively associated with alcohol intake, but only alcohol in beer. In women, Hcy was negatively related to vitamin B12 intake. HHcy was associated in women with more than twice the odds of hypertension and with the CT/HDL-c ratio. In men, Hcy was positively and independently associated with diastolic blood pressure and with LDL-cholesterol and total cholesterol. In this Beninese population, the prevalence of HHcy is particularly high among men, and it appears to be related to alcohol consumption. Inadequate intake of vitamin B12 may be a risk factor for HHcy which could be related to some of cardiovascular factors.

La proprotéine convertase subtilisine/kexine-9 (PCSK9) a été identifiée comme le troisième locus impliqué dans l’hypercholestérolémie autosome dominante (ADH). Les deux autres gènes impliqués dans l’ADH encodent le récepteur des lipoprotéines de faible densité (LDLR) et l’apolipoprotéine B. La PCSK9 est une convertase qui favorise la dégradation du LDLR dans les hépatocytes et augmente le niveau plasmatique de cholestérol des LDL (LDL-C). Les mutations « gain de fonction » de la PCSK9 sont associées à un phénotype d’hypercholestérolémie familiale, tandis que les variantes « perte de fonction » sont associées à un LDL-C réduit et à un risque coronarien plus faible. Pour élucider le rôle physiologique de la PCSK9, nous avons étudié sa régulation génique. En utilisant le RT-PCR quantitatif dans des hépatocytes humains, nous avons analysé la régulation de PCSK9 sous différentes conditions modulant l’expression des gènes impliqués dans le métabolisme du cholestérol. Nous avons démontré que l’expression de la PCSK9 était induite par les statines de manière dose-dépendante et que cette induction était abolie par le mévalonate. De plus, le promoteur de PCSK9 contenait deux motifs conservés pour la régulation par le cholestérol : le sterol regulatory element (SRE) et un site Sp1. La PCSK9 circule dans le plasma sous des formes mature et clivée par la furine. Grâce à notre anticorps polyclonal, nous avons mis au point un test ELISA mesurant la PCSK9 plasmatique totale. Une étude transversale a évalué les concentrations plasmatiques de PCSK9 chez des sujets sains et hypercholestérolémiques, traités ou non par des statines ou une combinaison statine/ezetimibe. Chez 254 sujets sains, la valeur moyenne de PCSK9 (écart-type) était de 89,5 (31,9) µg/L. La concentration plasmatique de la PCSK9 corrélait avec celle de cholestérol total, du LDL-C, des triglycérides (TG), de la glycémie à jeun, l’âge et l’indice de masse corporelle. Le séquençage de PCSK9 chez des sujets aux extrêmes de la distribution des concentrations de PCSK9 de notre cohorte a révélé la présence d’une nouvelle variation « perte de fonction » : R434W. Chez 200 patients hypercholestérolémiques, la concentration de PCSK9 était plus élevée que chez les sujets sains (P<0,04). Elle a augmenté avec une dose croissante de statine (P<0,001), et a augmenté encore plus suite à l’ajout d’ezetimibe (P<0,001). Chez les patients traités, ceux présentant une hypercholestérolémie familiale (HF; due à une mutation du LDLR) avaient des concentrations plus élevées de PCSK9 que les non-HF (P<0,005), et la réduction de LDL-C corrélait positivement avec la concentration de PCSK9 atteinte de la même manière dans les deux sous-catégories (P<0,02 et P<0,005, respectivement). Par ailleurs, une incubation des cellules HepG2 (hépatocytes) et Caco-2 (entérocytes) avec de l’ezetimibe a provoqué une augmentation de l’ARNm de PCSK9 et de NPC1L1 de 1,5 à 2 fois (P<0,05), mais aucune variation significative de PCSK9 sécrétée n’a été observée, suggérant que ces lignées cellulaires ne sont pas un modèle idéal. Nous avons également mesuré le niveau de PCSK9 chez 1 739 Canadiens-français âgés de 9, 13 et 16 ans. La valeur moyenne (écart-type) de PCSK9 dans cette cohorte était de 84,7 (24,7) µg/L, légèrement plus basse que dans la cohorte d’adultes (89,5 (31,9) µg/L). Chez les garçons, la PCSK9 circulante diminuait avec l’âge, tandis que c’était l’inverse chez les filles. Il y avait des associations positives et significatives entre la PCSK9 et la glycémie à jeun, l’insulinémie, le HOMA-IR, et les paramètres lipidiques (TC, LDL-C, TG, HDL-C, apoAI et apoB). Dans l’analyse multivariée, une hausse de 10% de l’insulinémie à jeun était associée à une augmentation de 1 à 2% de PCSK9. La régulation de PCSK9 est typique de celle d’un gène impliqué dans le métabolisme des lipoprotéines et est probablement la cible du facteur de transcription «sterol regulatory element-binding protein » (SREBP-2). La concentration plasmatique de la PCSK9 est associée avec l’âge, le sexe, et de multiples marqueurs métaboliques chez les enfants et les adultes. La détection de la PCSK9 circulante chez les sujets HF et non-HF signifie que ce test ELISA spécifique à PCSK9 pourrait servir à suivre la réponse à la thérapie chez un grand éventail de sujets. PCSK9 semble être une cible thérapeutique prometteuse dans le traitement de l’hypercholestérolémie et de la maladie cardiovasculaire. / Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9) has been identified as the third locus implicated in autosomal dominant hypercholesterolemia (ADH). The two other known genes implicated in ADH encode the low-density lipoprotein receptor (LDLR) and apolipoprotein B. PCSK9 is a protein convertase that post-translationally promotes the degradation of the LDLR in hepatocytes and increases plasma LDL cholesterol concentration (LDL-C). Heterozygote “gain-of-function” mutations of PCSK9 are associated with the familial hypercholesterolemia phenotype, whereas “loss-of-function” variants are associated with reduced LDL-C concentrations and lower coronary risk. As an approach toward the elucidation of the physiological role(s) of PCSK9, we studied its transcriptional regulation. Using quantitative RT-PCR, we assessed PCSK9 regulation under conditions known to regulate genes involved in cholesterol metabolism in HepG2 cells and in human primary hepatocytes. We found that PCSK9 expression was strongly induced by statins in a dose-dependent manner and that this induction was efficiently reversed by mevalonate. The PCSK9 promoter contains two typical conserved motifs for cholesterol regulation: a sterol regulatory element (SRE) and an Sp1 site. PCSK9 circulates in plasma as mature and furin-cleaved forms. A polyclonal antibody against human PCSK9 was used to develop an ELISA that measures total plasma PCSK9 rather than only the mature form. A cross-sectional study evaluated plasma levels in normal and hypercholesterolemic subjects treated or untreated with statins or statin plus ezetimibe. In 254 healthy subjects, the mean plasma PCSK9 (SD) concentration was 89 (32) µg/L. PCSK9 levels correlated positively with plasma cholesterol, LDL-C, triglycerides, fasting glucose, age and body mass index. Sequencing PCSK9 from subjects at the extremes of PCSK9 plasma distribution revealed a new loss-of-function R434W variant. In 200 hypercholesterolemic patients, circulating PCSK9 was higher than in controls (P<0.04), increased with increasing statin dose (P<0.001), and further increased when ezetimibe was added (P<0.001). In treated patients (n = 139), those with familial hypercholesterolemia (FH; due to LDLR gene mutations) had higher PCSK9 values than non-FH (P<0,005), and LDL-C reduction correlated positively with achieved plasma PCSK9 levels to a similar extent in both subsets (P<0.02 and P<0.005, respectively). However, incubation with ezetimibe of HepG2 (hepatocytes) and Caco-2 (enterocytes) cells caused an increase in PCSK9 and NPC1L1 mRNA of 1.5 to 2-fold (P<0.05), but no significant rise in PCSK9 protein secretion, suggesting that these transformed cells are not an ideal model. We also studied PCSK9 levels in 1,739 French Canadian youth ages 9, 13, and 16 years old. The mean (SD) plasma PCSK9 concentration, measured by ELISA, was 84.7 (24.7) µg/L in the cohort, slightly lower than in the adult cohort (89.5 (31.9) µg/L. In boys, plasma PCSK9 decreased with age, whereas the inverse was true for girls. There were significant positive associations between PCSK9 and fasting glucose, insulin, and HOMA-IR (homeostasis model assessment of insulin resistance). In multivariable analysis, a 10% higher fasting insulin was associated with a 1%-2% higher PCSK9 in both sexes. There were also positive associations between PCSK9 and total cholesterol, LDL-C, and triglycerides, as well as with HDL-C and apolipoproteins A1 and B. PCSK9 regulation is typical of that of the genes implicated in lipoprotein metabolism. In vivo, PCSK9 is probably a target of the transcription factor “sterol response element-binding protein” (SREBP)-2. The PCSK9 plasmatic concentration is associated with age, sex, and multiple metabolic markers in youth and adult samples. The detection of circulating PCSK9 in both FH and non-FH subjects means that this PCSK9 ELISA test could be used to monitor response to therapy in a wide range of patients. PCSK9 seems to be a promising drug target in the treatment of hypercholesterolemia and coronary heart disease.