Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / L'obésité est une maladie complexe qui cause de nombreux troubles physiopathologiques. La chirurgie bariatrique représente le meilleur traitement connu à ce jour contre l'obésité sévère. Parmi les chirurgies, celles dites hypoabsorptives telles que la dérivation gastrique Roux-en-Y (RYGB), la dérivation biliopancréatique avec commutation duodénale (BPD-DS), la dérivation duodéno-iléale simple avec gastrectomie verticale (SADI-S) sont les plus efficaces. Cependant les mécanismes impliqués dans les bénéfices métaboliques et la perte de poids à la suite de ces chirurgies restent mal compris. Le but de ce travail était d'approfondir la compréhension des mécanismes en nous focalisant sur (1) les rôles clés de certains acteurs intestinaux et moléculaires que sont le microbiote intestinal et ses produits dérivés tels que les acides gras à chaînes courtes (AGCC) et à chaînes ramifiées (AGCR) et (2) les liens entre les changements du microbiote intestinal et de l'endocannabinoïdome (eCBome). Des rats Wistar mâles nourris soit avec un régime standard de moulée de laboratoire, soit avec un régime riche en graisse ont été utilisés. Le poids corporel, la prise alimentaire, les niveaux de glucose, d'insuline et des hormones gastro-intestinales, glucagon-like peptide-1 (GLP-1) et peptide tyrosine tyrosine (PYY) ont été mesurés. La composition du microbiote intestinal ainsi que le contenu fécal et cécal en acides gras AGCC/R ont été étudiés avant et après les chirurgies. Les concentrations des médiateurs de l'eCBome ainsi que l'expression des gènes de l'eCBome ont été mesurées dans les différentes régions de l'intestin grêle. Comparées à la chirurgie restrictive gastrectomie verticale (SG), les chirurgies RYGB, BPD-DS, SADI-S ont entraîné une diminution du poids corporel, de la masse adipeuse, une amélioration du métabolisme du glucose et une augmentation des hormones GLP-1 et PYY. Ces effets étaient associés à des altérations du microbiote intestinal à la fois dans les fèces et dans les anses intestinales des rats nourris avec un régime standard ou avec un régime riche en graisse. Dans le premier cas, sous un régime riche en fibre et faible en graisse, nous avons observé une augmentation des proportions des bactéries du genre Bifidobacterium et une baisse des proportions des Clostridiaceae et des Peptostreptococcaceae. Dans le second cas, sous un régime riche en graisse, nous avons observé une hausse de l'abondance des Enterobacteriaceae, Sutterella et Clostridium. Ces changements dans la composition bactérienne de l'intestin ont donné lieu à une hausse de la production de propionate, butyrate, isobutyrate et isovalérate, laquelle fut associée à une augmentation de la sécrétion de PYY et aux effets métaboliques bénéfiques des chirurgies. D'autre part, les changements du microbiote intestinal étaient associés à des altérations des niveaux des médiateurs de l'eCBome qui, tous deux étaient corrélés aux améliorations des chirurgies BPD-DS et SADI-S. Dans l'ensemble, nos résultats suggèrent un rôle clé du microbiote intestinal, des acides gras à chaîne courte et ramifiée et des médiateurs de l'eCBome tels que l'oleoyléthanolamide (OEA) dans les bénéfices des chirurgies hypoabsorptives. / Obesity is a complex disease that causes many pathophysiological disorders. Bariatric surgery represents the best treatment for severe obesity. Among the obesity surgeries, the hypoabsorptive ones, namely Roux-en-Y gastric bypass (RYGB), biliopancreatic diversion with duodenal switch (BPD-DS), single-anastomosis duodeno-ileal bypass with sleeve gastrectomy (SADI-S) are the most effective. However, the mechanisms involved in the metabolic benefits and weight loss following these surgeries remain poorly understood. The aim of this work was to further delineate the mechanisms where by hypoabsorptive bariatric procedures affect energy homeostasis by focusing on (1) the roles of intestinal and molecular players, namely the gut microbiota, its derivated products, including short-chain and branched-chain fatty acids (SCFAs and BCFAs), and (2) the links between changes in the gut microbiota and the eCBome. Male Wistar rats were fed either low-fat or high-fat diets. Body weight, food intake, glucose and insulin levels, gastrointestinal hormones, glucagon-like peptide-1 (GLP-1) and peptide tyrosine tyrosine (PYY) were measured. The composition of the intestinal microbiota as well as the fecal and cecal contents of B/SCFAs were studied before and after the surgeries. The concentrations of eCBome mediators as well as the expression of the eCBome genes were measured in the different regions of the small intestine. Compared to the vertical sleeve gastrectomy (SG), RYGB, BPD-DS, SADI-S surgeries resulted in decreased body weight and fat mass, improved glucose metabolism and increased GLP-1 and PYY hormones. These effects were associated with alterations in the gut microbiota in the feces and in the small intestines of rats fed low-fat diet or high-fat diet. In the former, we observed an increase in the proportions of bacteria of the genus Bifidobacterium and a decrease in the proportions of Clostridiaceae and Peptostreptococcaceae. In the latter, we observed an increase in the abundance of Enterobacteriaceae, Sutterella and Clostridium. These changes in the bacterial composition of the gut resulted in increased production of propionate, butyrate, isobutyrate and isovalerate, which were associated with an increased PYY secretion and the beneficial metabolic effects of surgery. Notably, changes in the gut microbiota were associated with altered levels of eCBome mediators, and both were correlated with metabolic improvements of the BPD-DS and SADI-S surgeries Overall, our results suggest a key role of the gut microbiota, SCFAs and BCFAs, and eCBome mediators such as oleoylethanolamide (OEA) in the benefits of hypoabsorptive surgeries

La chirurgie bariatrique gagne en popularité comme traitement de l’obésité sévère tant au Québec qu’au Canada. Alors que plus du tiers des patients opérés présente un diabète de type 2 avant la chirurgie, une méta analyse a rapporté qu’une résolution du diabète était observée chez 80 % des patients après la gastrectomie en manchon et la dérivation gastrique en Y-de-Roux, et chez 95 % de ceux ayant subi une dérivation biliopancréatique (DBP). Cependant, bien que la chirurgie bariatrique soit associée à plusieurs bienfaits sur la santé, elle a récemment été associée à une augmentation du risque de fractures, en particulier après la dérivation gastrique en Y-de-Roux et la DBP. La mesure sanguine des marqueurs de la formation et de la résorption osseuse après la chirurgie bariatrique pourrait permettre de mieux comprendre la pathophysiologie de la fragilité osseuse. Par ailleurs, plusieurs mécanismes ont été proposés pour expliquer la résolution du diabète de type 2 après la chirurgie bariatrique. Alors que des études précliniques ont montré qu’une hormonedérivée de l’os, l’ostéocalcine décarboxylée (ucOCN), était impliquée dans le métabolisme du glucose, aucune étude n’a évalué si les changements d’ucOCN étaient associés à l’amélioration des indices de l’homéostasie du glucose observés après la chirurgie. Nos objectifs étaient donc d’évaluer les changements dans les marqueurs sanguins de la formation et de la résorption osseuse à court et moyen terme après la DBP, et d’explorer les associations entre les changements de ces marqueurs et les changements de la densité minérale osseuse(DMO) du corps entier et de certains facteurs hormonaux. De plus, nous voulions évaluer si les changements d’ucOCN étaient associés aux changements des indices de l’homéostasie du glucose après la DBP. En utilisant les données et les échantillons de plasma congelés d’une cohorte prospective récoltés à 3 jours, 3 mois et 12mois après la DBP, nous avons démontré une augmentation rapide des marqueurs de la résorption osseuse dès la 3ème journée post-opératoire, et que cette augmentation s’amplifiait jusqu’à 1 an après la chirurgie, avec une augmentation plus marquée des marqueurs de la résorption que de la formation osseuse. De plus, une diminution significative de l’ostéocalcine, un marqueur de la formation osseuse, a été observée à 3 jours après la DBP, suivie d’une augmentation jusqu’à 1 an. Par ailleurs, une association entre l’augmentation des marqueurs de la résorption osseuse et la diminution de la DMO totale, ainsi que quelques associations significatives entre les changements de plusieurs marqueurs du remodelage osseux et ceux de certaines hormones après la DBP ont été trouvés. Enfin, nos résultats ont révélé une forte association, indépendante de la perte de poids, entre l’augmentation de l’ucOCN et l’amélioration de plusieurs indices de l’homéostasie du glucose après la DBP, suggérant un lien entre le métabolisme osseux et glucidique. / Bariatric surgery is gaining in popularity as a treatment of severe obesity in Quebec and across Canada. While more than one third of patients have type 2 diabetes before bariatric surgery, a large meta-analysis reported type 2 diabetes resolution in 80% of patients after sleeve gastrectomy and Roux-in-Y gastric bypass, and in 95% of patients after biliopancreatic diversion (BPD). However, despite clear health benefits, recent evidence showed that bariatric procedures, especially Roux-in-Y gastric bypass and BPD, are associated with an increased risk of fracture. Assessment of circulating biochemical markers of bone formation and resorption after bariatric surgery could provide insight into the pathophysiology of bone fragility after surgery. More over, several mechanisms have been put forward to explain resolution of type 2 diabetes after bariatric surgery. While preclinical studies have reported that a bone-derived hormone, uncarboxylated osteocalcin (ucOCN), is involved in glucose metabolism, no study has evaluated whether changes in this hormone are associated with improvement in glucose homeostasis after bariatric surgery. Our study aimed at evaluating the early- and medium-term changes in bone remodeling markers after BPD, and whether these changes are associated with changes in whole-body (total) bone mineral density (BMD) and in hormonal factors. Furthermore, we assessed if changes in ucOCN are associated with changes in glucose homeostasis indices after BPD. We used data and frozen plasma samples from a one-year prospective cohort study where blood was drawn at 3 days, 3 months and 12 months after BPD. We showed that BPD is associated with an increase in the bone resorption marker C-telopeptide as early as 3 days after surgery, and that it continued to rise up to one year after surgery, with a greater increase in bone resorption over bone formation markers. Furthermore, a significant decrease in the bone formation marker osteocalcin was seen at 3 days after BPD, which was followed by an increase up to one year after surgery. Moreover, an inverse association between the change in bone resorption marker and the change in total BMD, as well as significant associations between the changes in several bone turnover markersand changes in hormonal factors after BPD were observed. Finally, there was a strong correlation between the increase in ucOCN and the improvement in several indices of glucose homeostasis after BPD, independent of weight loss, suggesting a link between bone and glucose metabolism.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 octobre 2023) / Ce mémoire présente deux projets de recherche réalisés dans le cadre de l'amélioration continue des soins entourant la chirurgie bariatrique, soit par l'optimisation des résultats des patients et par la réduction des effets indésirables ou complications. « Long Alimentary Limb Duodenal Switch (LADS): an Exploratory Randomized Trial, Results at Two Years » est un article présentant les résultats et le profil de complications entourant une nouvelle technique chirurgicale, le LADS, comparée à la dérivation biliopancréatique avec permutation duodénale conventionnelle (DBP/DS). À 2 ans, la perte de poids du LADS est significativement inférieure à la DBP/DS. Aucune différence n'a été identifiée entre les deux chirurgies pour ce qui est des complications et de la qualité de vie. « The Impact of Gripping Surface Technology Cartridges on Mean Number of Cartridges Used and Complication Rate in a Cohort of 1277 Sleeve Gastrectomies » est un article présentant les résultats d'une nouvelle technologie de cartouches d'agrafes chirurgicales. Cette étude de cohorte rétrospective suggère que la nouvelle technologie, comparée à l'ancienne, est tout à fait sécuritaire pour le patient, mais ne réduit pas le nombre moyen de cartouches utilisé pour chaque cas. / This university dissertation presents two research projects conducted as part of the continuous improvement of care surrounding bariatric surgery, both by optimizing patient outcomes and by reducing adverse events or complications. " Long Alimentary Limb Duodenal Switch (LADS): an Exploratory Randomized Trial, Results at Two Years " is an article presenting the results and complication profile of a new surgical technique, LADS, compared to conventional biliopancreatic diversion with duodenal switch (BPD-DS). At 2 years, the weight loss of LADS was significantly lower than DBP/DS. No differences were identified between the two surgeries in terms of complications and quality of life. " The Impact of Gripping Surface Technology Cartridges on Mean Number of Cartridges Used and Complication Rate in a Cohort of 1277 Sleeve Gastrectomies " is an article presenting the results of a new surgical staple cartridge technology. This retrospective cohort study suggests that the new technology, compared to the old technology, is quite safe for the patient, but does not reduce the average number of cartridges used per case.

Introduction: La prévalence de l'hypovitaminose D peut atteindre 90% chez les patients après une chirurgie bariatrique type dérivation bilio-pancréatique (DBP) malgré la supplémentation avec des méga-doses de vitamine D. Notre hypothèse est que la méthode de dosage immuno-compétitive courante de Roche pourrait ne pas reconnaître de façon équimolaire les deux formes de la 25-OH vitamine D (25-OH-D2 et 25-OH-D3), surestimant ainsi la prévalence du déficit en vitamine D et exposant ces patients, et plus particulièrement ceux supplémentés en D2, à un risque de toxicité à la vitamine D. Objectif: Notre objectif était de comparer deux méthodes de dosage sérique de la vitamine 25-OH-D totale : la méthode ECLIA de Roche et la méthode LC-MS/MS chez la population ayant eu une chirurgie bariatrique. Méthode: Il s’agit d’une étude transversale et corrélationnelle avec dosage sérique de la 25-OH-D dans trois groupes : un groupe contrôle de 48 sujets apparemment sains choisis aléatoirement au laboratoire de biochimie clinique et deux groupes de patients post-dérivation bilio-pancréatique un supplémenté en vitamine D3 (n=44) et l’autre en vitamine D2 (n=30). Les patients ont été recrutés au cours de leur visite de suivi à la clinique de l'obésité au CHUS et à l’IUCPQ. Le nombre d'échantillons par groupe a été établi selon les recommandations du Clinical and Laboratory Standard Institute (EPO9-A2-IR). L'étude comparative (régression linéaire, régression de Deming et le graphique des différences de Bland-Altman) a été réalisée en utilisant le logiciel Analyse-it en considérant p <0,05 comme statistiquement significatif. Résultats: La corrélation entre les deux méthodes était acceptable dans le groupe contrôle de sujets apparemment sains et dans le groupe post-DBP supplémenté en vitamine D3 avec des biais moyens respectifs de -1.7% et -9.2%. Cependant, cette corrélation était inacceptable dans le groupe post-DBP supplémenté en vitamine D2 avec un biais moyen de -45.3%. La méthode LC-MS/MS nous a permis de détecter quatre patients (13%) avec excès ou intoxication en vitamine D dans le groupe post-DBP supplémenté en D2, pour lesquels il était nécessaire d'arrêter la supplémentation en vitamine D. Conclusion : Malgré la bonne corrélation apparente entre la méthode Roche et la méthode LC-MS/MS dans le groupe contrôle de sujets apparemment sains et dans le groupe de patients post-DBP supplémenté en vitamine D3, un biais considérable semble exister, en particulier en présence de la 25-OH-D2. La méthode Roche sous-estime la 25-OH-D totale sérique jusqu’à 95.7% et la spectrométrie de masse a conduit à un ajustement posologique pour plus d’un patient sur quatre. La méthode LC-MS/MS est donc la méthode la plus appropriée pour le suivi sécuritaire de la population bariatrique post-DBP supplémentée en vitamine D2. Il est à noter que nos résultats pourraient être généralisés à tous les types de chirurgie bariatrique et autres patients tels que les insuffisants rénaux. Ils permettraient également la mise à jour des recommandations du suivi post-chirurgie bariatrique et le changement des pratiques en optimisant le choix de suppléments en vitamine D (D2 vs D3) en fonction de la méthode de dosage disponible et d’orienter les laboratoires pour le choix de méthodes de dosage dépendamment de la clientèle servie. / Abstract : Introduction: The prevalence of hypovitaminosis D may reach 90 % in patients after BPD despite supplementation with mega doses of vitamin D. Although LC-MS/MS is the gold standard for vitamin D measurements, it is not routinely use in clinical practice. Our hypothesis is that methods of assays currently used in laboratories of Medical Biochemistry for evaluation of serum 25-hydroxyvitamin D may not recognize equimolarly the two forms of 25-OH-D (D2 and D3) thus overestimating the prevalence of vitamin D deficiency supplemented with D2 and exposing patients to the risk of toxicity. Objective: Our objective was to compare the ECLIA from Roche versus the LC-MS/MS method for quantitation of serum 25-hydroxy-vitamin D in patients who have undergone bariatric surgery. Design and methods: Cross-sectional and correlational study was performed on three different groups for the 25-OH-D levels quantitated by both methods. The control group of apparently healthy subjects (n=48) was randomly selected in a clinical chemistry laboratory. Test groups were patients who had undergone bilio-pancreatic diversion (BPD) and were supplemented either with vitamin D2 (n=30) or with vitamin D3 (n=44). Patients were recruited during their follow-up visit to the obesity clinics at the CHUS and at the IUCPQ. The number of samples per group was established according to the Clinical and Laboratory Standard Institute recommendation protocol (EPO9-A2-IR). The study comparing methods (linear regression, Deming and Bland-Altman bias) was performed using the Analyse-it software program considering p < 0.05 as statistically significant. Results: The agreement of LC-MS/MS with the Roche method was acceptable in the apparently healthy subjects group and in the post-BPD D3-supplemented group with an average bias of -1.7% and -9.2%, respectively. However, this agreement was unacceptable in the post-BPD D2-supplemented group with an average bias of -45.3%. The LC-MS/MS enabled us to detect four patients (13%) who had excess vitamin D or intoxication with vitamin D for which it was necessary to stop the supplementation with vitamin D in the D2 -supplemented group. Conclusion: Despite the apparent good agreement between the Roche method and LCMS/MS in the healthy subjects group and in the post-DBP D3-supplemented patient group, a considerable bias seems to exist, particularly in the presence of D2. Results showed that the routine method underestimated total vitamin D ad 95.7% in patients post BPD supplemented with D2. The LC-MS/MS method is therefore the most accurate method to follow the vitamin D2-supplemented bariatric population. This study could generalize the results to all types of bariatric surgeries and other patients such as renal impairment. The study could also update the recommendations of the postbariatric surgery monitoring, and suggest making changes to the clinical practices so as to optimize the choices of vitamin D supplements (D2 vs D3) depending on the assay method available. It could also guide laboratories in choosing methods depending on dosage of clients served.