Les buts de cette thèse étaient d’explorer les effets de la composition corporelle, de la surcharge pondérale et d’un programme d'entraînement pluridisciplinaire en endurance sur le contenu minéral osseux (CMO) et la densité minérale osseuse (DMO) chez les adolescents. Au total 4 études ont été menées. La première étude avait comme but d’explorer la contribution relative de la masse maigre et de la masse grasse aux valeurs de DMO chez 35 filles et 65 garçons français. Celle-ci a montré que la masse grasse est un déterminant positif de la DMO chez les filles mais pas chez les garçons. En effet, la masse maigre était le meilleur déterminant de la DMO chez les garçons. La deuxième et la troisième étude avaient comme objectif d’étudier les effets de la surcharge pondérale sur le CMO et la DMO du corps entier, du rachis lombaire et de la hanche chez des adolescentes libanaises. Ces 2 études ont montré que la surcharge pondérale est accompagnée d’une augmentation des valeurs absolues de CMO et de DMO. Cependant, après ajustement par le poids, ces différences disparaissent. Dès lors, ces études suggèrent que la DMO des filles en surcharge pondérale soit bien adaptée à l’excès de poids. La quatrième étude a étudié les effets de 12 semaines d’entraînement en endurance sur le CMO et la DMO chez des adolescentes obèses, en surpoids et normo-pondérées. Cette étude a montré une augmentation des valeurs de DMO dans les 3 groupes alors que le CMO n’a augmenté que dans le groupe obèse. Cette étude confirme le rôle positif de l’exercice physique sur la DMO chez les adolescentes obèses et non obèses. / The aims of this thesis were to explore the effects of body composition, overweight and of an endurance training program on bone mineral content (BMC) and bone mineral density (BMD) in adolescents. 4 studies were undertaken to achieve this goal. The first study explored the relative importance of lean and fat mass on BMD in a group of adolescent girls and boys. This study showed that fat mass is a positive determinant of BMD in girls but not in boys. In fact, lean mass was the best positive determinant of BMD in boys. The studies 2 and 3 aimed at studying the effects of overweight on whole-body, lumbar spine and hip BMD in Lebanese adolescent girls. These studies showed that the crude values of BMC and BMD were higher in overweight girls compared to controls. However, there were no differences in BMC or BMD between the two groups after adjusting for weight. Therefore, these studies suggest that the BMD of the overweight girls adapts to the increased body weight. The last study explored the effects of 12 weeks of endurance training on BMC and BMD in obese, overweight and normal-weighted sedentary adolescent girls. The BMD increased in the three groups. However, the whole-body BMC increased only in the obese group. This study confirmed the positive effects of physical exercise on BMD in obese and non-obese adolescent girls.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Les buts de cette thèse étaient de définir les déterminants de la santé osseuse chez les jeunes femmes en surpoids et obèses et d'explorer les effets de deux programmes longitudinaux d'entraînement physique (force vs. endurance) sur les paramètres osseux chez les jeunes femmes en surpoids et obèses. Deux études préliminaires et six études principales ont été menées. La première étude préliminaire a montré que la VO2 max (L/mn) est un déterminant positif de la masse osseuse chez les enfants en surpoids. La deuxième étude préliminaire a démontré que l'IMC est un déterminant négatif du CSI, du BSI et de l'ISI chez les jeunes femmes. La première étude principale a montré que l'obésité est associée à de faibles valeurs de CSI, de BSI et d'ISI chez les jeunes femmes. La deuxième étude principale a montré que la VO2 max (ml/mn/kg) est positivement corrélée au CSI et à l'ISI chez les jeunes femmes. La troisième et la quatrième étude ont montré que la surcharge pondérale est associée à une augmentation du CMO et de la DMO mais pas du TBS et que le TBS est corrélé positivement à la VO2 max (L/mn). La cinquième étude principale chez 68 jeunes femmes en surpoids et obèses a montré que la détente verticale, la VO2 max (L/mn), la puissance maximale (watts) et la force maximale en demi-squat sont positivement corrélées aux paramètres osseux chez les jeunes femmes en surpoids et obèses. La sixième étude principale a montré que les deux types d'entrainement physique (force et endurance) sont efficaces pour augmenter le CMO CE et la DMO lombaire et diminuer le poids et la masse grasse. L'entrainement de force était aussi efficace pour l'augmentation du TBS et les indices de résistance osseuse du col fémoral (CSI, BSI et ISI). / The aims of this thesis were to define the determinants of bone health in young overweight and obese men and to explore the effects of two physical training programs (strength vs. endurance) on bone parameters in young overweight and obese women. Two preliminary studies and six main studies have been conducted. The first preliminary study has shown that VO2 max (L/mn) is a positive determinant of bone mass in overweight children. The second preliminary study has shown that BMI is a negative determinant of CSI, BSI and ISI in young women. The first main study has shown that obesity is associated with lower CSI, BSI and ISI values in young women. The second main study has shown that VO2 max (L/mn) is positively correlated to CSI and ISI in young women. The third and the fourth study have shown that being overweight is associated with higher BMC and BMD values but not with TBS values and that TBS is positively associated with VO2 max (L/mn). The fifth main study conducted on 68 young overweight and obese women has shown that vertical jump, VO2 max (L/min), maximal power (watts) and 1-RM half-squat are positively correlated with bone parameters in overweight and obese adult women. The sixth main study has shown that the two training programs (strength and endurance) are effective to increase whole body BMC and lumbar spine BMD, and to decrease body weight and fat mass. Strength training was also effective to increase TBS and composite indices of femoral neck strength (CSI, BSI and ISI)

Diverses études épidémiologiques ont mis en évidence une relation étroite entre pollution urbaine au monoxyde de carbone (CO) et mortalité cardiovasculaire. Récemment il a été mis en évidence, chez le rat, qu'une exposition prolongée à ce polluant urbain avait pour conséquence le développement d'un phénotype cellulaire pathologique, pouvant influencer la vulnérabilité du coeur à un stress aigu. L'objectif de nos travaux était donc i) d'évaluer l'impact de la pollution au CO, sur la sensibilité du myocarde de rats au syndrome d'ischémie-reperfusion (IR) ; et ii) d'évaluer les effets potentiellement cardioprotecteurs d'un exercice pratiqué régulièrement à intensité modérée, sur le remodelage phénotypique cellulaire myocardique. Pour cela, 187 rats Wistar ont été séparés en 3 groupes : des rats contrôles, des rats exposés pendant 4 semaines au CO (30-100 ppm), et des rats entraînés en endurance avant d'être exposés au CO. La sensibilité à l'IR était évaluée par ischémie régionale réalisée sur modèle de coeur isolé perfusé de Langendorff. La fonction et les mouvements calciques de cardiomyocytes isolés était évalués en condition basale et consécutivement à un protocole d'anoxie-réoxygénation. Les résultats de ce travail confirment l'apparition d'un phénotype pathologique chez les rats exposés de façon prolongée au CO. Ce phénotype pathologique caractérisé dans notre travail par une altération de l'homéostasie calcique et du statut redox cellulaire ainsi qu'une expression tissulaire de iNOS apparait comme à l'origine de la plus grande vulnérabilité du coeur à un stress d'IR. Un autre résultat majeur de ce travail est qu'une stratégie de cardioprotection par un exercice d'intensité modérée pratiqué de manière régulière, permet de prévenir le remodelage pathologique cardiomyocytaire et ainsi l'augmentation de la sensibilité du myocarde à l'IR

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Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

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Diverses études épidémiologiques ont mis en évidence une relation étroite entre pollution urbaine au monoxyde de carbone (CO) et mortalité cardiovasculaire. Récemment il a été mis en évidence, chez le rat, qu'une exposition prolongée à ce polluant urbain avait pour conséquence le développement d'un phénotype cellulaire pathologique, pouvant influencer la vulnérabilité du coeur à un stress aigu. L'objectif de nos travaux était donc i) d'évaluer l'impact de la pollution au CO, sur la sensibilité du myocarde de rats au syndrome d'ischémie-reperfusion (IR) ; et ii) d'évaluer les effets potentiellement cardioprotecteurs d'un exercice pratiqué régulièrement à intensité modérée, sur le remodelage phénotypique cellulaire myocardique. Pour cela, 187 rats Wistar ont été séparés en 3 groupes : des rats contrôles, des rats exposés pendant 4 semaines au CO (30-100 ppm), et des rats entraînés en endurance avant d'être exposés au CO. La sensibilité à l'IR était évaluée par ischémie régionale réalisée sur modèle de coeur isolé perfusé de Langendorff. La fonction et les mouvements calciques de cardiomyocytes isolés était évalués en condition basale et consécutivement à un protocole d'anoxie-réoxygénation. Les résultats de ce travail confirment l'apparition d’un phénotype pathologique chez les rats exposés de façon prolongée au CO. Ce phénotype pathologique caractérisé dans notre travail par une altération de l’homéostasie calcique et du statut redox cellulaire ainsi qu'une expression tissulaire de iNOS apparait comme à l'origine de la plus grande vulnérabilité du coeur à un stress d’IR. Un autre résultat majeur de ce travail est qu’une stratégie de cardioprotection par un exercice d'intensité modérée pratiqué de manière régulière, permet de prévenir le remodelage pathologique cardiomyocytaire et ainsi l'augmentation de la sensibilité du myocarde à l'IR / Epidemiological studies suggested that carbon monoxide (CO) urban air pollution is mainly related to cardiovascular mortality. In addition, recent experimental studies have highlighted that CO exposure was responsible for the development of cardiomyocytes’ pathological remodeling, which can render the heart more vulnerable to acute stresses. Therefore, the aim of this experimental work was to i) evaluate the impact of prolonged exposure to simulated CO urban pollution on the sensitivity of the myocardium to IR ; and ii) evaluate potential cardioprotective effects of regular bouts of endurance training in this model. 187 Wistar rats were separated into 3 groups : control rats, CO rats exposed during 4 weeks to CO (30-100 ppm), and CO exercised rats. Myocardial sensibility to IR was evaluated with a regional ischemia performed on a Langendorff model of isolated heart. Moreover, the cardiomyocytes’ function and calcium handling were evaluated at basal conditions, following a protocol of cellular anoxia and reoxygenation. The results of this study confirm that chronic exposure to CO is responsible for cardiac phenotypic changes, which are characterized in this work by an imbalance in the cardiomyocytes’ oxidative status, an impairment of calcium handling and iNOS expression. These phenotypic changes were associated in this work with higher heart vulnerability to IR. Another major result of this study is that regular bouts of endurance training conducted prior to CO exposure prevented the pathological cardiac remodeling, consequently leading to higher heart vulnerability due to IR

Les facteurs de risque des maladies cardiovasculaires, telle, que la détérioration du profil lipidique, deviennent plus prononcés après la ménopause, ce qui fait de la maladie coronarienne, l’une des principales causes de décès chez les femmes ménopausées. Une proportion importante de femmes prennent du poids après la ménopause en particulier dans la région abdominale entraînant par conséquent des perturbations métaboliques. Des données récentes suggèrent également que l’absence des œstrogènes observée à la ménopause favorise le développement de la stéatose hépatique. Cette dernière a été incriminée pour incriminée dans le développement de la résistance à l'insuline, et est de ce fait considérée comme une composante hépatique du syndrome métabolique. Il est impératif d'établir des stratégies visant à contrecarrer l'accumulation de graisse dans le foie et l’accroissement du tissu adipeux chez les femmes ménopausées, en tenant compte que l'utilisation de l'hormonothérapie substitutive est de nos jours moins soutenue. Les quatre études de la présente thèse ont été conduites pour tenter de fournir des informations sur le traitement et la prévention de l’augmentation de la masse graisseuse et de la stéatose hépatique qu’entraîne la suppression des œstrogènes, à travers les modifications du mode de vie (diète et exercice physique) chez la rate ovariectomizée (Ovx); un modèle animal de la ménopause. Dans les deux premières études nous nous sommes concentrés sur l’augmentation de la masse graisseuse et sa reprise suite à une perte de poids. Dans la première étude, nous avons montré que les rates Ovx qui ont suivi un programme de restriction alimentaire (FR) ont diminué significativement (P < 0.01) leur poids corporel, leur contenu en graisses intra-abdominales ainsi que leurs triacylglycérols (TAG) hépatiques, comparativement aux rates Ovx nourries à la diète normale. De plus, l’entraînement en résistance (RT) a prévenu la reprise de poids corporel ainsi que l’accroissement du tissu adipeux et l’accumulation de lipides dans le foie des rates Ovx, après l’arrêt du régime amaigrissant. Les résultats de la deuxième étude ont confirmé l'efficacité de la restriction alimentaire associée à l’entraînement en résistance (FR + RT) dans la réduction du poids corporel, des lipides dans le foie et le tissu adipeux chez les rates Ovx. Tenant compte des résultats de notre première étude, l’entraînement en résistance seulement a constitué un atout pour atténuer le poids corporel et la masse grasse reprise par les rates Ovx suite à un programme de perte de poids (FR + RT); bien que l'impact ait été moindre comparé au maintien seul de la restriction alimentaire. De la même manière que la supplémentation en œstrogènes, les résultats de la troisième étude indiquent que l'entraînement en endurance mené concurremment avec l’ovariectomie a significativement atténué l'accumulation de lipides dans le foie ainsi que dans le tissu adipeux. Toutefois, l’entraînement en endurance effectué avant l'ovariectomie n'a pas protégé contre l'accumulation des graisses qu’entraîne l'ovariectomie, si celui-ci est interrompu après l'ovariectomie. Enfin, pour compléter les résultats antérieurs, nous avons montré dans la quatrième étude que l’expression des gènes impliqués dans la synthèse de lipide; SREBP-1c, SCD-1, ChREBP, et ACC dans le foie a augmenté après le retrait des œstrogènes, tandis qu’une diminution (P < 0.01) des niveaux d'ARNm de PPAR-α a été observée. De plus, l'expression hépatique des gènes des cytokines pro-inflammatoires incluant IKKβ, IL-6 ainsi que le contenu protéinique de NF-кB étaient augmentés (P < 0.01) chez les rates Ovx par rapport aux rates ayant subi une Ovx simulée (Sham). Toutes ces perturbations ont été améliorées avec la supplémentation en œstrogènes seulement, ainsi qu'avec l'entraînement en endurance seulement. Dans l'ensemble, nos résultats indiquent que l'exercice physique (en résistance ou en endurance) a un impact significatif sur la réduction de l'accumulation des lipides dans le foie et dans le tissu adipeux des rates Ovx. De plus, chez les rates Ovx, l’entraînement en endurance mimerait les effets des œstrogènes sur l'expression des gènes impliqués dans l'accumulation de lipides et l’inflammation préclinique dans le foie. / Cardiovascular disease risk factors, such as lipid profile deterioration, become more pronounced after menopause making coronary heart disease a leading cause of death among postmenopausal women. A large proportion of women after menopause gain weight especially in the abdominal region resulting in several metabolic disturbances. Recent evidence also suggests that loss of estrogen function in menopause is associated with the development of a state of hepatic steatosis. Excessive fat accumulation in hepatocytes has been shown to play an important role in the development of insulin resistance and is even considered as a hepatic component of the metabolic syndrome. There is an important need to establish strategies to counteract fat accumulation in adipocyte and liver in postmenopausal women specifically considering the fact that utilization of hormone replacement therapy is now less supported. The four studies of the present thesis have been conducted in an attempt to provide information on the treatment and prevention of estrogen withdrawal-induced fat mass and hepatic steatosis via lifestyle modifications (diet and exercise training) in an ovariectomized (Ovx) rat model of menopause. In the first two studies we focused on fat mass gain and regain following weight loss. In study 1, we showed that food restriction program (FR) decreased (P < 0.01) body mass, intra-abdominal fat pad weight, and liver triacylglycerol (TAG) levels as compared to normally fed Ovx rats. Moreover, resistance training program (RT) was useful in preventing body weight as well as adipose tissue and liver fat regain in Ovx rats, following diet-induced weight loss. Results of study 2 confirmed the efficiency of the FR + RT program in reducing body weight as well as liver and adipocytes fat accretion in Ovx rats. In line with the findings of our first study, continuation of only RT constituted an asset to attenuate body weight and fat mass regain in Ovx rats following a FR + RT weight loss program, although the impact was less than maintaining FR alone. Similar to estrogen supplementation, results of study 3 indicated that endurance exercise training conducted concurrently with the induction of ovariectomy significantly attenuated liver and adipocyte fat accumulation. However, an endurance exercise training state acquired before ovariectomy did not provide any protective effects against ovariectomy-induced fat accumulation if exercise is discontinued after the ovariectomy. Finally, complementing previous findings we showed in study 4 that liver gene expressions of transcription factors SREBP-1c and ChREBP along with downstream lipogenic enzymes SCD-1 and ACC were increased with estrogens withdrawal conversely to reduced PPAR-α mRNA levels (P < 0.01). Furthermore, gene expressions of pro-inflammatory cytokines including IKKβ and IL-6 as well as protein content of NF-кB were higher (P < 0.01) in the liver of Ovx than in Sham animals. All of these responses were corrected with estrogen supplementation alone as well as with endurance exercise training alone in Ovx rats. On the whole, our results indicate that exercise training (resistance or endurance) has a significant impact on reducing fat accumulation in liver and adipocytes in Ovx rats. In addition, it seems that endurance exercise training in Ovx rats stimulates estrogenic-like effects on the expression of genes involved in lipid accumulation and sub-clinical inflammation in the liver.