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

La septicémie est un syndrome complexe au cours duquel une infection systémique conduit à une inflammation exacerbée et une immunosuppression pouvant mener au développement d’infections secondaires. La progression de ce syndrome est corrélée avec une diminution marquée du nombre de cellules immunitaires protectrices, notamment les cellules dendritiques (DC). Des études sur des modèles précliniques murins ont montré que restaurer les effectifs ou la fonction des DC permettait de diminuer l’immunosuppression et la susceptibilité aux infections. Les DC conventionnelles (cDC) et les monocytes font partie du système des phagocytes mononucléés, cruciaux à l’homéostasie et en conditions pathologiques. Les cDC ont un rôle de présentation des antigènes et d’orchestration globale du système immunitaire. Les monocytes et leurs dérivés ont un rôle d’assainissement des tissus et de régulation locale de l’immunité. Les monocytes peuvent également développer des fonctions homologues à celles des cDC dans certaines conditions. Cependant, de récentes études ont montré que les DC pouvaient avoir des rôles différents voire antagonistes selon leur ontogénie.Ces cellules proviennent chez l’adulte d’un précurseur hématopoïétique bipotent restreint à ces deux lignées, le MDP (Monocyte and DC progenitor). Il est connu qu’une infection systémique induit la génération massive de cellules myéloïdes au détriment des lymphocytes. Ce mécanisme est parfois appelé myélopoïèse d’urgence. Historiquement, la distinction des cDC des cellules dérivées de monocytes a été compliquée par le phénotype très proche de ces différentes populations. C’est pourquoi beaucoup d’études analysant l’impact des septicémies sur les DC n’ont pas évalué en détail les sous populations impliquées. De récentes avancées ont été réalisées concernant l’identification cDC et des cellules dérivées de monocytes ainsi que de leurs précurseurs hématopoïétiques. Nous avons alors cherché à évaluer si le processus de myélopoïèse d’urgence favorisait certaines populations de phagocytes mononucléés, dans un modèle murin d’endotoxémie.Au cours de cette étude, nous avons montré que la présence systémique de lipopolysaccharides (LPS) induit la génération de cellules présentatrices d’antigènes d’origine monocytaire (Mo-APC) dans la rate. Ce phénomène est corrélé avec une diminution du nombre des cDC splénique. Contrairement à la diminution des cDC, la génération des Mo-APC est dépendante de la signalisation des IFN de type I. De plus, nous avons observé que le LPS permet l’induction d’une monopoïèse active dans la moelle osseuse, dépendamment des IFN de type I.En parallèle, nous avons souhaité étudier une voie de détection du LPS intracellulaires récemment mise en évidence et potentiellement impliquée dans la diminution du nombre des cDC suite à l’injection de LPS. Cette voie de détection impliquée dans la létalité de l’endotoxémie active l’inflammasome non canonique induisant la mort cellulaire de type pyroptose et la production de cytokines pro-inflammatoires. Nous avons observé que cette voie de signalisation ne semblait pas impliquée dans la diminution de l’effectif des cDC spléniques suite à l’injection de LPS. Cependant, un criblage à haut débit a révélé des régulateurs potentiels de l’inflammasome non canonique, et en particulier au niveau de la production des cytokines pro-inflammatoires.Dans leur ensemble, ces travaux de thèse contribuent à l’amélioration des connaissances concernant la plasticité des précurseurs hématopoïétiques du système des phagocytes mononucléés en condition pathologique. A l’avenir, ces connaissances pourraient permettre le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques visant à limiter l’immunosuppression des patients via la manipulation de la myélopoïèse et des phagocytes mononucléés. / Sepsis is a complex syndrome in which systemic infection leads to exacerbated inflammation and immunosuppression that can lead to the development of secondary infections. The progression of this syndrome is correlated with a marked decrease in the number of protective immune cells, especially dendritic cells (DCs). Studies on preclinical mouse models have shown that restoring the numbers or function of DCs decreased immunosuppression and susceptibility to infections.Conventional DC (cDCs) and monocytes are part of the system of mononuclear phagocytes, important in homeostasis and pathological conditions. Conventional DCs have a role of antigen presentation and overall orchestration of the immune system. Monocytes and their derivatives have a role of tissue cleaning and local regulation of immunity. Monocytes can also develop functions homologous to those of cDCs under certain conditions. However, recent studies have shown that DC may have different or even antagonistic roles depending on their ontogeny.These cells originate from a bipotent hematopoietic precursor restricted to these two lineages, the MDP (Monocytes and DCs progenitor). It is known that systemic infection induces the massive generation of myeloid cells at the expense of lymphocytes. This mechanism is sometimes called emergency myelopoiesis. Historically, the distinction of cDCs from cells derived from monocytes has been complicated by the very similar phenotype of these different populations. This is why many studies analysing the impact of septicemia on DCs have not evaluated the subpopulations involved in details. Recent advances have been made in the identification of cDCs and cells derived from monocytes as well as their respective haematopoietic precursors. We then sought to re-evaluate whether the emergency myelopoietic process favoured certain populations of mononuclear phagocytes in a murine model of endotoxemia.In this study, we have shown that the systemic injection of lipopolysaccharides (LPS) induces the generation of antigen-presenting cells of monocytic origin (Mo-APC) in the spleen. We observed a parallel decrease in splenic cDCs numbers. In contrast to the decrease of cDCs numbers, Mo-APC generation is dependent on type I IFNs signalling. Moreover, we observed that LPS allows the induction of active monopoiesis in the bone marrow, depending on type I IFNs signalling.In parallel, we studied a recently discovered detection pathway for intracellular LPS potentially implicated in the reduction of cDCs number following LPS injection. This detection pathway is implicated in the lethality of LPS induced endotoxic shock. It activates the non-canonical inflammasome inducing pyroptotic cell death and the production of pro-inflammatory cytokines. We observed that this signaling pathway did not appear to be involved in the reduction of the splenic cDCs following LPS injection. However, high-throughput screening revealed potential regulators of non-canonical inflammasome, and in particular in the production of pro-inflammatory cytokines.Overall, this work contributes to the improvement of our knowledge concerning the plasticity of haematopoietic precursors of mononuclear phagocytes system in pathological conditions. In the future, this knowledge could allow the development of new therapeutic strategies aimed at limiting the immunosuppression of patients through the manipulation of myelopoiesis and mononuclear phagocytes.

La maladie d’Alzheimer (MA) est la pathologie neurodégénérative entraînant une démence la plus fréquente. Elle touche plus de 3% des plus de 65 ans. Les lésions cérébrales qui la constituent sont les dépôts de substance β amyloïde (Aβ) et les dégénérescences neurofibrillaires responsables de la mort neuronale, en particulier dans le cortex et l’hippocampe. Ces lésions s’accompagnent d’une réaction inflammatoire centrale qui participe au processus de neurodégénérescence. Les modèles murins d’endotoxémie reproduisent une réaction inflammatoire du système nerveux central comme observé chez l’homme. Nous avons utilisé un modèle murin d’endotoxémie par injections périphériques de LPS et mis en évidence une activation microgliale, une augmentation de la production d’Aβ et de l’expression de BACE1 ainsi qu’une altération du métabolisme dans l’hippocampe des animaux en réponse au LPS. Ces réactions sont contrôlées par la kinase de stress PKR (double-stranded RNA-dependant protein kinase) dont l’invalidation exerce in vivo un effet neuroprotecteur. La production d’Aβ serait régulée dans ce modèle par l’activation PKR-dépendante du facteur de transcription STAT3, responsable du contrôle transcriptionnel de BACE1. L’activation de PKR a été retrouvée à plusieurs niveaux du processus dégénératif associé à la MA et a été identifiée comme un potentiel biomarqueur diagnostique et pronostique de la maladie. Nos résultats confirment le rôle de PKR dans la pathogénèse de la MA et l’intérêt de l’inhibition de PKR pour la recherche thérapeutique. / Alzheimer's disease (AD) is the most common neurodegenerative disease leading to dementia. More than 3% of those over 65 years are affected. Pathological features of AD are β amyloid (Aβ) deposition and neurofibrillary tangles resulting in neuronal death, specifically in cortex and hippocampus. Brain inflammation is associated and involved in the neurodegeneration process. Murine models of endotoxemia show inflammation in the central nervous system as observed in humans. Using a model of endotoxemia by peripheral LPS injections in mice, we observed an activation of microglia, an increase of Aβ production and BACE1 expression and a decreased metabolism in the hippampus of LPS treated animals. These reactions are controlled by the stress kinase PKR (double stranded RNA-dependent protein kinase) whose invalidation exerts a neuroprotective effect in vivo. Aβ production in this model would be regulated by the PKR-dependent activation of the transcription factor STAT3, responsible for transcriptional control of BACE1. Activation of PKR is involved at several levels of the degenerative process associated with AD and has been identified as a potential diagnostic and prognostic biomarker of AD. These results confirm the role of PKR in the pathogenesis of AD and the interest of PKR down-regulation for therapeutic research.

Les lipopolysaccharides sont des molécules présentes à la surface des bactéries Gram(-). Dans certaines situations, ces molécules se retrouvent dans la circulation sanguine et induisent une réponse inflammatoire. Quelle que soit l’intensité de la réponse initiée par les LPS, de profondes perturbations métaboliques vont avoir lieu. Le métabolisme glucidique est particulièrement affecté. Chez l’homme, en cas d’infection sévère, telle que le sepsis, le contrôle strict de l’hyperglycémie induite par les LPS via une insulinothérapie est le sujet d’actives recherches de la communauté scientifique et médicale. Par ailleurs, ces dernières années, est apparue la notion d’endotoxémie métabolique, réliée en partie à des régimes alimentaires riches en graisses. Les LPS seraient l’un des nombreux facteurs impliqués dans l’étiologie des maladies métaboliques. Dans ce contexte, nous avons étudié la réponse de l’organisme au glucose dans le cas d’endotoxémie expérimentale contrôlée. Exclusivement basée sur l’étude de différents modèles animaux, notre approche expérimentale a permis de montrer que l’administration aigüe ou continue de LPS, induisait une augmentation de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose ainsi qu’une augmentation de la clairance du glucose. Enfin, cette augmentation de sécrétion d’insuline était due à une augmentation des taux circulants de glucagon like peptide-1(GLP-1) et que le récepteur au GLP-1 était impliqué dans cette réponse. Elucider les mécanismes moléculaires à l’origine de la perturbation du métabolisme glucidique en réponse aux LPS permettra de mieux appréhender les conséquences physiologiques et pathologiques induites par ces molécules. / Lipopolysacharrides are molecules present on the surface of Gram (-) bacteria. In some situations, these molecules enter in the bloodstream. They induce an inflammatory reaction. Whatever the intensity of the response initiated by LPS, profound metabolic disturbances will take place. Carbohydrate metabolism is particularly affected. In humans, in cases of severe infection, such as sepsis, the strict control of LPS-induced hyperglycemia by insulin therapy is the subject of active research by the scientific and medical community. In addition, recent years have seen emerge the concept of metabolic endotoxemia, partly due to increased plasma concentrations of LPS as a result of high fat diets. These LPS molecules could be one of the many factors involved in the etiology of metabolic diseases. In this context, we investigated the glucose response during different experimental endotoxemia. Exclusively based on the study of various animal models, our experimental approach allowed us to demonstrate that the acute injection or continuous infusion of LPS, was accompanied by an increased glucose-stimulated insulin secretion associated with an increase of glucose disposal. We also demonstrated that this enhanced insulin secretion was due to an increase in circulating levels of glucagon-like peptide-1 (GLP-1) and that theGLP-1 receptor was involved in this response. Elucidating the molecular mechanisms underlying the disruption of glucose metabolism in response to LPS will enhance our understanding of the physiological and pathological consequences of these molecules.

Véritable enjeu de santé publique, l’obésité et ses complications seraient la conséquence d’un état inflammatoire chronique de bas-grade qui pourrait résulter de la présence dans le sang de composés bactériens, les lipopolysaccharides (LPS), état appelé endotoxémie métabolique. Le premier objectif de cette thèse était de comprendre pourquoi les LPS, initialement contenus dans le microbiote, sont capables de traverser l’intestin et d’entrer dans le système sanguin. Mon second objectif était d’étudier l’impact de la composition du microbiote dans le contrôle de la satiété par le nerf vague, lien de communication entre l’intestin et le cerveau. Pour cela, un modèle de rats soumis à un régime obésogène a été utilisée.Mes travaux ont montré que la consommation d’un régime obésogène induisait une perte de la fonction de barrière intestinale au niveau de l’iléon caractérisée par une baisse des défenses mucosales et une augmentation de la perméabilité au LPS. L’obésité est également caractérisée par une altération du comportement alimentaire, avec notamment une réduction de la sensibilité aux signaux de satiété. Nous avons montré que ni l’obésité ni le pourcentage de lipides du régime n’étaient responsables de cette perte de sensibilité aux signaux de satiété mais que l’altération du microbiote en serait le contributeur principal. Ainsi, l’endotoxémie métabolique serait le résultat d’une augmentation du passage transepithelial de LPS, qui, une fois dans le sang, pourraient atteindre, entre autres, le nerf vague où ils perturberaient les signaux intestinaux de satiété. / A real public health issue, obesity and its associated metabolic and behavioral disorders are the consequences of a state of low grade chronic inflammation that might originate from the presence in host plasma of gut-derived bacteria components, lipopolysaccharides (LPS). This present state is called metabolic endotoxemia. The first aim of my thesis was to understand why, in diet-induced obesity (DIO), LPS initially contained in the gut lumen, are able to cross the intestine and enter into the circulatory system. My second aim was to investigate the effect of gut microbiota composition and LPS on the satiety regulation by the vagus nerve, the main communication pathway between the gut and the brain. To answer these questions, we have mainly used a DIO rat model.We showed that consumption of WD induced a loss of ileal barrier function characterized by a reduction in mucosal defenses associated to elevated LPS permeability. Obesity is also characterized by an alteration in feeding behavior including a decreased sensitivity to intestinal satiety signals. We showed that neither obesity nor the lipid percentage of the diet triggers loss of sensitivity to satiety signals but that gut microbiota alterations could rather be the main driver. Hence, metabolic endotoxemia could result from an increased transepithelial passage of LPS, which once spread in the blood could reach, among other things, the vagus nerve where they could disrupt intestinal signals of satiety.

L’hypertriglycéridémie post prandiale constitue un facteur de risque des maladies cardiovasculaires et est présente en cas de syndrome métabolique, d’obésité et d’insulino-résistance. L’intestin conditionne la biodisponibilité des lipides et l’hypertriglycéridémie post prandiale. En effet, il contrôle la quantité et la qualité des chylomicrons sécrétés, en adaptant son métabolisme en fonction de la teneur en lipides du régime. Or à l’heure actuelle, le mécanisme de détection des lipides alimentaires par les entérocytes nécessaire à cette adaptation, n’est pas élucidé. Ce travail de thèse a permis de démontrer que la glycoprotéine transmembranaire CD36, est un récepteur aux AGLC qui déclenche l’activation des ERK1/2. Cette activation est responsable de l’induction du taux d’ARNm de 3 protéines clés de l’absorption des lipides (l’Apobec1, la Microsomal Triglyceride Transfer Protein (MTP), la Liver-Fatty Acid Binding Protein (L-FABP)) et de la dégradation post prandiale de CD36. La pertinence physiologique de ce récepteur a été évaluée chez des souris CD36 (-/-) soumises à un régime hyperlipidique riche en AGLC saturés ou insaturés. Nos données démontrent que CD36 intestinal est indispensable à l’absorption de forte quantité de lipides, au contrôle de l’hypertriglycéridémie post prandiale, de l’inflammation intestinale et de l’endotoxémie. Ces effets sont fortement aggravés en cas de régime hyperlipidique riche en AGLC insaturés qui peuvent même être léthal. Le CD36 intestinal pourrait donc être une cible thérapeutique dans le traitement de l’hypertriglycéridémie et de l’endotoxémie post prandiales. / Post prandial hypertriglyceridemia represents a risk factor for cardio-vascular diseases and it is associated with metabolic syndrom, obesity, and insulino-resistance. The intestine influences lipid bioavailibility and post prandial hypertriglyceridemia. It controls the quantity and the quality of secreted chylomicrons by adapting its metabolism according to the lipid content of the diet. Nevertheless, the mechanism of dietary lipid detection by the enterocyte is not understood. Our work demonstrates that the transmembrane glycoprotein CD36 is a Long Chain Fatty Acid (LCFA) receptor which triggers ERK1/2 activation. This activation is responsible for the induction of mRNA rate of 3 key proteins of lipid absorption (Apobec1, Microsomal Triglyceride Transfer Protein (MTP), Liver-Fatty Acid Binding Protein (L-FABP)) and for CD36 degradation. The physiological relevance of this receptor has been assessed in CD36 (-/-) mice fed with a High Fat Diet (HFD) rich in saturated or unsaturated LCFA. Our data demontstrates that CD36 is crucial for the absorption of an important quantity of lipids, to the control of hypertriglyceridemia, of intestinal inflammation and of endotoxemia. These effects are getting worse in the case of HFD rich in unsaturated LCFA, which can be lethal. Intestinal CD36 could represent a therapeutic target in the treatment of post prandial hypertriglyceridemia and endotoxemia.

L’obésité est définie comme un surplus de masse adipeuse. Cette condition représente un problème de santé publique devenu pandémique dans les pays industrialisés. Elle prédispose à des maladies potentiellement mortelles comme le diabète de type 2, les maladies cardiovasculaires et la stéatose hépatique non-alcoolique. L’accumulation du tissu adipeux intra-abdominal, formé d’adipocytes, est corrélée avec la résistance à l’insuline. L’augmentation de la masse adipeuse se fait par l’hyperplasie des préadipocytes, la différenciation des préadipocytes en adipocytes et l’hypertrophie des adipocytes. La différenciation des préadipocytes se fait selon l’adipogenèse qui est régulée par une multitude de facteurs, mais qui est inhibée pas les stimuli inflammatoires qui sont aussi responsables de la résistance à l’insuline et de l’apparition des problèmes de santé liés à l’obésité. Nous avons identifié un nouveau système de régulation autocrine/paracrine de l’adipogenèse dans les cellules du tissu adipeux. Le pyroglutamylated RF-amide peptide (QRFP), qui était connu pour son rôle dans la régulation de l’appétit, est un activateur de l’adipogenèse par l’activation de son récepteur, le G protein-coupled receptor 103 (GPR103). Le QRFP est exprimé dans les macrophages et les adipocytes alors que le GPR103 de sous-type b est exprimé dans les adipocytes seulement. Un traitement des adipocytes avec le QRFP augmente le captage des acides gras, l’accumulation de lipides ainsi que l’expression et l’activité de l’enzyme LPL. Le QRFP augmente aussi l’expression des gènes des transporteurs d’acides gras CD36 et FATP1, de l’enzyme activatrice d’acides gras ACSL1 et des facteurs de transcription PPAR-γ et C/EBP-α, qui sont tous impliqués dans l’adipogenèse. En plus de ses effets sur l’adipogenèse, le QRFP possède aussi un effet inhibiteur sur l’activité lipolytique induite par les catécholamines. Nous avons montré que l’expression du QRFP est diminuée dans le tissu adipeux des souris obèses. Selon nos résultats, cette diminution pourrait être expliquée par une augmentation des endotoxines circulantes chez les obèses, appelée endotoxémie métabolique, qui agirait, entre autres, par l’induction des interférons dans les macrophages. Les voies de signalisation de ces effets ont aussi été identifiées. Nous avons montré un autre exemple de stimulus inflammatoire qui régule les signaux adipogènes à la baisse. / Obesity is defined as an excess of fat tissue mass. Obesity is a public health problem which became pandemic in developed countries. The condition of obesity predisposes to potentially fatal diseases like type 2 diabetes, cardiovascular diseases and non-alcoholic steatohepatitis. The increase in intra-abdominal adipose tissue mass is intimately associated with the development of insulin resistance. An increase in fat tissue mass occurs by preadipocytes hyperplasia, preadipocytes differentiation into adipocytes and adipocyte hypertrophy. The differentiation of preadipocytes occurs during adipogenesis and is regulated by multiple factors but inhibited by inflammatory stimuli that are responsible for insulin resistance and the emergence of obesity-related dysfunctions. We identified a new autocrine/paracrine system of regulation of adipogenesis in adipose tissue cells. The pyroglutamylated RF-amide peptide (QRFP), previously known for its role in the regulation of appetite, is an activator of adipogenesis by activating its receptor, G protein-coupled receptor 103 (GPR103). QRFP is expressed in adipocytes and macrophages whereas the GPR103 subtype b is expressed in adipocytes only. Treatment of adipocytes with QRFP increases fatty acids uptake, lipid accumulation, LPL enzyme expression and activity. QRFP upregulates gene expressions of fatty acids transporters CD36 and FATP1, of the fatty acid activating enzyme ACSL1 and of transcription factors PPAR-γ and C/EBP-α, which are all involved in adipogenesis. In addition to its effects on adipogenesis, QRFP shows an inhibitory effect on lipolytic activity induced by catecholamines. We have shown that QRFP expression is decreased in adipose tissues of obese mice. According to our results, this decrease could be explained by an increase of circulating endotoxins in obesity, called metabolic endotoxemia, which mediate its effect, in part, by the induction of interferons in macrophages. Signaling pathways of these effects have been identified. We demonstrated another example of inflammatory stimulus downregulating adipogenic signals.

Les maladies rénales chroniques (MRC) et l'insuffisance rénale aiguë (IRA) sont des problèmes essentiels de santé publique en raison de l'augmentation continue de leur fréquence et du manque de solutions thérapeutiques contre ces maladies. L'acide lysophosphatidique (LPA) est un lysophospholipide bioactif qui induit un large éventail de réponses cellulaires par le biais de récepteurs membranaires spécifiques (LPA1 à LPA6) couplés aux protéines G. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux effets biologiques et au métabolisme du LPA dans les MRC et l'IRA. Des travaux antérieurs de l'équipe avaient montré que le LPA contribuait, via le récepteur LPA1, au développement de la fibrose tubulointerstitio (TIF) dans un modèle de MRC chez la souris : l'obstruction urétérale. Dans la première partie de la thèse nous avons étudié l'implication du LPA dans un modèle plus avancé de MRC: la néphrectomie subtotale (SNX) chez la souris. Nos travaux ont montré que 5 mois après chirurgie les souris (SNX) développaient une albuminurie massive associée à une TIF sévère et à une hypertrophie glomérulaire. Chez ces souris la concentration en LPA mesurée par chromatographie liquide en spectrométrie de masse en tandem était augmentée dans l'urine et étroitement corrélée à l'albuminurie et à la TIF. En parallèle, nous avons observé une diminution de l'expression rénale des Lipid-Phosphate Phosphatases (LPP 1, 2 et 3) responsables de l'inactivation du LPA. Nous avons également observé que l'expression rénale des récepteurs LPA1, 2, 3 et 4 était diminuée chez les souris Snx. Nous avons conclu que les effets délétères éventuels du LPA dans le développement de la MRC chez les souris SNX était vraisemblablement lié à une augmentation de sa production rénale plutôt qu'à une sensibilité accrue du rein au LPA. Des travaux antérieurs avaient montré que l'injection de LPA protégeait contre l'apparition des lésions rénales induites par ischémie/reperfusion chez la souris. Une autre étude avait montré que le LPA permettait d'atténuer l'inflammation systémique et les dommages aux organes induits par un choc septique. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié l'influence du LPA sur l'IRA induite par une endotoxémie au LPS (lipopolysaccharide) chez la souris. Nous avons observé que l'injection de LPA permettait d'atténuer l'élévation d'urée et de créatinine plasmatiques, ainsi que l'augmentation d'expression rénale de cytokines inflammatoires (IL-6, TNFa, MCP-1) induites par le LPS. Le LPA a également empêché la baisse d'expression rénale du facteur PGC1a ainsi que les altérations ultra-structurales des mitochondries rénales induites par le LPS. In vitro, le LPA atténue l'augmentation d'expression des cytokines pro-inflammatoires (TNFa et MCP-1) induite par le LPS dans les macrophages RAW264. Enfin, nos travaux ont montré que l'endotoxémie au LPS chez la souris entrainait une réduction de la concentration urinaire de LPA associée à une réduction des enzymes anaboliques LPA (autotaxine et acylglycérol kinase) et une élévation de l'expression de de LPP2, dans le cortex rénal. Nous en avons conclu que l'IRA associée à l'endotoxémie pourrait être liée, au moins en partie, à une réduction de la production rénale de LPA et, par voix de conséquence, de ses effets anti-inflammatoires protecteurs de la fonction rénale. En conclusion, notre travail montre que les variations de production rénale de LPA pourraient jouer un rôle important dans le développement des maladies rénales. L'augmentation du LPA dans les MRC favoriserait ses effets délétères (fibrose, inflammation). Sa réduction dans l'IRA réduirait ses effets anti-inflammatoires. Cibler le catabolisme LPA pourrait donc être une approche intéressante dans le traitement des maladies rénales. / Both chronic kidney diseases (CKD) with consecutive development of end stage renal disease (ESRD) and acute kidney injury (AKI) represent worrying problems for healthcare system due to its increased frequency and the lack of efficient treatments. Lysophosphatidic acid (LPA) is a bioactive lysophospholipid that elicits a wide range of cell responses (proliferation, migration, transformation, contraction etc.) through the activation of specific G protein-coupled receptors (LPA1 to LPA6). In this work we were interested in involvement of the LPA and changes in its metabolism in CKD and AKI. Previous works showed that LPA exerts pro-fibrotic activity and contributes to development of tubulointerstitioal fibrosis (TIF) after ureteral obstruction through activation of LPA1 receptors. In the first part of the thesis we were interested whether LPA signalization is involved in more advanced model of the disease. We found that 5 months after subtotal nephrectomy (SNX) mice develop massive albuminuria, TIF and glomerular hypertrophy compared to control animals. LPA concentration measured by liquid chromatography tandem mass spectrometry was increased in urine but not in plasma of animals. That increase in LPA significantly correlated with albuminuria and TIF. In addition we found a decreased renal expression of lipid phosphate phosphatases (LPP1, 2 and 3) that are responsible for the degradation of LPA by dephosphorylation. Moreover, the expression of LPA1-LPA4 receptors is down-regulated, whereas LPA5 and LPA6 are unchanged. We concluded here that the possible deleterious effect of LPA in the development of CKD in SNX mice was likely related to its increased production rather than an increased sensitivity of the kidney to LPA. Since LPA was reported previously to protect kidney damage in the course of ischemia/reperfusion injury, and that it was able to mitigate the systemic inflammation and organ damage in sepsis, we were interested in second part of the thesis to determine whether exogenous and/or endogenous LPA might protect against sepsis-associated AKI. C57BL/6 mice were treated with exogenous LPA 18:1 1 hour before being injected with the lipopolysaccharide (LPS) and AKI was analyzed after 24h. LPA pre-treatment significantly mitigated the LPS-induced elevation of plasma urea and creatinine, lessened the up-regulation of inflammatory cytokines (IL-6, TNFa, MCP-1) and completely prevented the down-regulation of peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha (PGC1a) in kidney. LPA also prevented LPS-mediated alterations of renal mitochondria ultrastructure. In vitro, pre-treatment with LPA 18:1 (10 µM) significantly attenuated LPS-induced up-regulation of the pro-inflammatory cytokines (TNFa and MCP-1) in RAW264 macrophages. In addition we found that LPS led to the reduction of urinary LPA concentration that was associated with a reduction in LPA anabolic enzymes (autotaxin and acylglycerol kinase), and an elevation in LPA catabolic enzyme (lipid phosphate phosphatase 2) expression in kidney cortex. We concluded hereby that exogenous LPA exerts protection against endotoxemia-induced kidney injury. Moreover, the observation that LPS reduces the renal production of LPA suggests that sepsis-associated AKI could be mediated, at least in part, by alleviation of the protective action of endogenous LPA. In general our work shows that LPA local metabolism is altered in both forms of kidney diseases. In course of sepsis-induced AKI LPS leads to increased local catabolism of LPA leading to low availability of the phospholipid and alleviating its protective effect whereas in advanced CKD the local catabolism of the phospholipid is decreased with subsequent increase of urine LPA that favors development of the disease. Targeting LPA catabolism can be an interesting approach in treatment of kidney diseases.

L’obésité est définie comme un surplus de masse adipeuse. Cette condition représente un problème de santé publique devenu pandémique dans les pays industrialisés. Elle prédispose à des maladies potentiellement mortelles comme le diabète de type 2, les maladies cardiovasculaires et la stéatose hépatique non-alcoolique. L’accumulation du tissu adipeux intra-abdominal, formé d’adipocytes, est corrélée avec la résistance à l’insuline. L’augmentation de la masse adipeuse se fait par l’hyperplasie des préadipocytes, la différenciation des préadipocytes en adipocytes et l’hypertrophie des adipocytes. La différenciation des préadipocytes se fait selon l’adipogenèse qui est régulée par une multitude de facteurs, mais qui est inhibée pas les stimuli inflammatoires qui sont aussi responsables de la résistance à l’insuline et de l’apparition des problèmes de santé liés à l’obésité. Nous avons identifié un nouveau système de régulation autocrine/paracrine de l’adipogenèse dans les cellules du tissu adipeux. Le pyroglutamylated RF-amide peptide (QRFP), qui était connu pour son rôle dans la régulation de l’appétit, est un activateur de l’adipogenèse par l’activation de son récepteur, le G protein-coupled receptor 103 (GPR103). Le QRFP est exprimé dans les macrophages et les adipocytes alors que le GPR103 de sous-type b est exprimé dans les adipocytes seulement. Un traitement des adipocytes avec le QRFP augmente le captage des acides gras, l’accumulation de lipides ainsi que l’expression et l’activité de l’enzyme LPL. Le QRFP augmente aussi l’expression des gènes des transporteurs d’acides gras CD36 et FATP1, de l’enzyme activatrice d’acides gras ACSL1 et des facteurs de transcription PPAR-γ et C/EBP-α, qui sont tous impliqués dans l’adipogenèse. En plus de ses effets sur l’adipogenèse, le QRFP possède aussi un effet inhibiteur sur l’activité lipolytique induite par les catécholamines. Nous avons montré que l’expression du QRFP est diminuée dans le tissu adipeux des souris obèses. Selon nos résultats, cette diminution pourrait être expliquée par une augmentation des endotoxines circulantes chez les obèses, appelée endotoxémie métabolique, qui agirait, entre autres, par l’induction des interférons dans les macrophages. Les voies de signalisation de ces effets ont aussi été identifiées. Nous avons montré un autre exemple de stimulus inflammatoire qui régule les signaux adipogènes à la baisse. / Obesity is defined as an excess of fat tissue mass. Obesity is a public health problem which became pandemic in developed countries. The condition of obesity predisposes to potentially fatal diseases like type 2 diabetes, cardiovascular diseases and non-alcoholic steatohepatitis. The increase in intra-abdominal adipose tissue mass is intimately associated with the development of insulin resistance. An increase in fat tissue mass occurs by preadipocytes hyperplasia, preadipocytes differentiation into adipocytes and adipocyte hypertrophy. The differentiation of preadipocytes occurs during adipogenesis and is regulated by multiple factors but inhibited by inflammatory stimuli that are responsible for insulin resistance and the emergence of obesity-related dysfunctions. We identified a new autocrine/paracrine system of regulation of adipogenesis in adipose tissue cells. The pyroglutamylated RF-amide peptide (QRFP), previously known for its role in the regulation of appetite, is an activator of adipogenesis by activating its receptor, G protein-coupled receptor 103 (GPR103). QRFP is expressed in adipocytes and macrophages whereas the GPR103 subtype b is expressed in adipocytes only. Treatment of adipocytes with QRFP increases fatty acids uptake, lipid accumulation, LPL enzyme expression and activity. QRFP upregulates gene expressions of fatty acids transporters CD36 and FATP1, of the fatty acid activating enzyme ACSL1 and of transcription factors PPAR-γ and C/EBP-α, which are all involved in adipogenesis. In addition to its effects on adipogenesis, QRFP shows an inhibitory effect on lipolytic activity induced by catecholamines. We have shown that QRFP expression is decreased in adipose tissues of obese mice. According to our results, this decrease could be explained by an increase of circulating endotoxins in obesity, called metabolic endotoxemia, which mediate its effect, in part, by the induction of interferons in macrophages. Signaling pathways of these effects have been identified. We demonstrated another example of inflammatory stimulus downregulating adipogenic signals.

La prévalence de l’obésité et du diabète de type 2 évolue de façon épidémique. Ces pathologies sont caractérisées par un état inflammatoire à bas bruit dont l’origine moléculaire est inconnue. L’une des pistes qui émerge concerne le microbiote intestinal et plus particulièrement des molécules pro-inflammatoires présentes à la surface des bactéries Gram(-) : les lipopolysaccharides (LPS). Nous avons récemment montré que ces LPS augmentent les taux circulants de glucagon-like peptide 1 (GLP-1), une hormone connue pour stimuler la sécrétion d'insuline. Par ailleurs, un lien existerait entre qualité nutritionnelle de l’alimentation et taux de LPS sanguins. Ainsi, alimentation, LPS et GLP-1 pourraient être liés. Ces travaux de thèse portent sur i) les mécanismes moléculaires reliant LPS et GLP-1 et ii) les conséquences physiopathologiques d’une endotoxémie expérimentale lors d’un régime obésogène. Nous montrons, in vitro, ex vivo et in vivo, que les LPS stimulent la sécrétion de GLP-1 par les cellules entéroendocrines via un mécanisme TLR4-dépendant. Les LPS présents dans l’intestin déclenchent cette sécrétion lors de situations pathologiques de dégradation de la muqueuse, faisant du GLP-1 un potentiel marqueur précoce d’altération de la barrière intestinale. Chez des souris sauvages, une endotoxémie expérimentale n’aggrave pas les conséquences métaboliques généralement observées lors d’un régime obésogène, certains paramètres sont même améliorés. Enfin, des souris présentant un défaut de détoxification des LPS nourries avec un régime obésogène prennent plus de masse corporelle que les souris contrôles. Les origines moléculaires de ces différences sont également recherchées. / Obesity and type 2 diabetes are metabolic diseases which have reached epidemic proportions worldwide. These metabolic disorders are related to a low grade inflammation whose molecular origin is still unknown. Previous studies have highlighted the involvement of the gut microbiota and especially components of the cell wall of Gram(-) bacteria: lipopolysaccharides (LPS). We have recently shown that LPS enhance glucagon-like peptide 1 (GLP-1) plasma levels, a hormone which is known to stimulate insulin secretion. Moreover there would be a link between the nutritional qualities of food and LPS plasma levels. Thus diet, LPS and GLP-1 may be closely related. The present work focuses on i) the molecular mechanisms linking LPS to GLP-1 and ii) the pathophysiological consequences of an experimental endotoxemia under obesogenic diet conditions. In vitro, ex vivo and in vivo experiments highlight LPS as potent secretagogues of GLP-1. They are able to induce GLP-1 secretion from enteroendocrine cells through a direct TLR4-dependent mechanism. Luminal LPS trigger GLP-1 secretion only under pathological conditions leading to intestinal mucosal damages. Therefore GLP-1 could be a promising early biomarker for diagnosing gut barrier injuries. Experimentally-induced endotoxemia in wild-type mice does not worsen the usually observed metabolic consequences of an obesogenic diet but rather seems to improve some of them. In addition, under high-fat diet, genetically-engineered mice with a defective LPS detoxification process gain more weight than control mice. The purpose of this thesis is also to disentangle the molecular explanation behind this difference.