Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Titre de l'écran-titre (visionné le 18 sept. 2007). Bibliogr.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 138-156. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Ress.Renouv.)-- Université du Québec à Chicoutimi, 2002. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Il existe deux populations d’adipocytes thermogéniques, les adipocytes bruns du tissu adipeux bruns et les adipocytes ‘’brites’’ qui apparaissent au sein du tissu adipeux blanc. Récemment, la caractérisation d’adipocytes bruns et brites fonctionnels chez l’homme adulte a permis d’envisager de nouvelles approches nutritionnelles et thérapeutiques pour traiter l’obésité. Mon projet de thèse a porté sur l’étude des effets des acides gras polyinsaturés ω6 et ω3 d’origine alimentaire sur la conversion des adipocytes blancs en brites, d’abord chez l’homme in vitro puis chez les rongeurs in vivo. Nous avons pu ainsi démontrer que l'acide arachidonique ω6 à l’origine de nombreux métabolites oxygénés, exerce 1) un effet inhibiteur sur la formation des adipocytes brites grâce aux prostaglandines E2 et F2α, et 2) un effet inducteur via la prostacycline. En effet, celle-ci active la conversion des adipocytes blancs en brites par une voie impliquant le récepteur membranaire IP et les récepteurs nucléaires PPARs. En nous basant sur les recommandations nutritionnelles actuelles chez l’Homme, qui ont pris en considération l’insuffisance de l’apport en acides garsω3 par rapport à l’excès des ω6, nous avons pu montrer chez la souris qu’une supplémentation en acides gras ω3 dans le régime alimentaire était capable d’inhiber l’effet néfaste des acides gras ω6 et d’activer le tissu adipeux brun. Nos résultats démontrent l’importance de la biodisponibilité de l’acide arachidonique dans la biologie du tissu adipeux et permettent de renforcer l’idée que le rééquilibrage du ratio ω6/ω3 est un outil de choix dans la prévention du surpoids et de l’obésité et les maladies métaboliques associées / There are two types of thermogenic adipocytes able to use fatty acids and glucose to produce heat. We distinguish brown adipocytes from the brown adipose tissue and ‘’brite’’ adipocytes which occur into the white adipose tissue. Recently, the characterization of functional brown and brite adipocytes in adult humans has led to the consideration of their use to treat obesity by increasing energy expenditure. My thesis project was to study the effect of dietary polyunsaturated fatty acids, on the conversion of white into brite adipocytes, in vitro and in vivo, in humans and rodents respectively. We demonstrated that arachidonic acid ω6, precursor of prostaglandins, has 1) an inhibitory effect on the recruitment of brite adipocytes via prostaglandins E2 and F2α and 2) an activatory effect via prostacyclin. In fact, prostacyclin induces the conversion of white into brite adipocytes through the IP receptor and the PPARs signaling pathways. Based on human present nutritional recommendations, we demonstrated that a supplementation of ω3 fatty acids in mice diet was able to inhibit the negative effect of ω6 fatty acids and activate brown adipose tissue. Our data highlights the importance of arachidonic acid bioavailability on the biology of adipose tissue and reinforce the idea that an equilibrate ω6/ω3 ratio is a tool that can be used to prevent overweight obesity and associated metabolic disorders

L'obésité et les maladies du foie associées (NAFLD) augmentent le risque et la sévérité de l’hépatotoxicité induite par certains xénobiotiques, mais les mécanismes impliqués sont encore mal compris. Pour l'éthanol et le paracétamol (APAP), le rôle du cytochrome P450 2E1 (CYP2E1) hépatique est suspecté car l'activité de cette enzyme est augmentée au cours de ces pathologies dysmétaboliques. Le 1er objectif de notre travail expérimental a été de mettre au point un modèle cellulaire de NAFLD caractérisé non seulement par l'accumulation de triglycérides mais aussi par l’augmentation de l'activité du CYP2E1. Pour cela, des cellules humaines HepaRG différenciées ont été incubées pendant une semaine avec de l'acide stéarique ou de l'acide oléique, en présence de 3 concentrations différentes d'insuline. Les triglycérides cellulaires et l'expression de gènes induits au cours de la stéatose étaient similaires avec les deux acides gras. Cependant, l'activité du CYP2E1 était significativement augmentée uniquement par le stéarate et ceci était associé à une diminution de l'activité du CYP3A4, une autre caractéristique des NAFLD. L’activité du CYP2E1 dans les cellules HepaRG était réduite par l'insuline d'une manière concentration-dépendante et cet effet était reproduit sur des hépatocytes humains en culture primaire. Ainsi, l'activité du CYP2E1 était la plus élevée dans les cellules HepaRG cultivées avec du stéarate et sans insuline. Le 2ème but de notre étude était ensuite d'évaluer la cytotoxicité de l’APAP sur des cellules HepaRG présentant ou non une stéatose et une induction du CYP2E1. Des expériences avec une large gamme de concentrations d’APAP (de 1 à 20 mM) indiquaient que la perte cellulaire d'ATP et du glutathion (GSH) était presque toujours plus forte en présence de stéarate. Dans les cellules prétraitées avec le chlorméthiazole (CMZ, un inhibiteur du CYP2E1), la moindre diminution d’ATP était plus importante en présence de stéarate, avec de faibles (2,5 mM) ou de fortes (20 mM) concentrations d’APAP. Cependant, en l'absence d'insuline, la moindre chute d’ATP induite par le CMZ était significativement plus forte uniquement pour 20 mM d’APAP. Étonnamment, suite au prétraitement par le CMZ, il n'y avait pas de protection vis-à-vis de la diminution du GSH et de la formation des adduits APAP-protéines. Enfin, les concentrations du métabolite APAP-glucuronide étaient significativement augmentées en présence d'insuline. Ainsi, lorsqu’elle est étudiée dans des conditions spécifiques de culture, la lignée cellulaire HepaRG semble être un modèle intéressant de NAFLD, notamment en ce qui concerne les activités du CYP2E1 et du CYP3A4. Nos données suggèrent aussi que l’induction du CYP2E1 observée au cours des NAFLD pourrait être secondaire à l'accumulation de certains acides gras et à la présence d’une faible signalisation insulinique dans le foie. Ainsi, ce modèle cellulaire peut être utilisé pour mettre en évidence les principaux facteurs métaboliques et hormonaux favorisant hépatotoxicité de l’APAP chez les personnes obèses. Cette thèse inclut également une revue de la littérature sur l’hépatotoxicité de l’APAP dans le contexte de l’obésité et des NAFLD (Michaut et al., Liver Int 2014). / Obesity and nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) are able to increase the risk and the severity of hepatotoxicity induced by some xenobiotics including drugs, but the involved mechanisms are still poorly understood. For toxic compounds such as ethanol and acetaminophen (APAP), a role of hepatic cytochrome P450 2E1 (CYP2E1) is suspected since the activity of this enzyme is consistently enhanced during obesity and NAFLD. The first aim of our experimental study was to set up a cellular model of NAFLD characterized not only by triglyceride accumulation but also by higher CYP2E1 activity. To this end, differentiated human HepaRG cells were incubated during one week with stearic acid, or oleic acid, in the presence of 3 different concentrations of insulin. Cellular triglycerides and the expression of lipid-responsive genes were similar with both fatty acids. However, CYP2E1 activity was significantly increased only by stearate and this was associated with lower CYP3A4 activity, another metabolic feature reported in NAFLD. CYP2E1 activity in HepaRG cells was reduced by insulin in a concentration-dependent manner and this effect was reproduced in cultured primary human hepatocytes. Hence, the highest CYP2E1 activity was observed in HepaRG cells with stearate and without insulin. Next, the second aim of our study was to assess APAP cytotoxicity in HepaRG cells presenting or not lipid accretion and CYP2E1 induction. Experiments with a large range of APAP concentrations (1 to 20 mM) showed that the cellular loss of ATP and glutathione (GSH) was almost always stronger in the presence of stearic acid. In cells pretreated with the CYP2E1 inhibitor chlormethiazole (CMZ), recovery of cellular ATP was significantly higher in the presence of stearic acid with both low (2.5 mM) and high (20 mM) concentrations of APAP. However, in the absence of insulin, CMZ-induced ATP recovery was significantly greater only for 20 mM of APAP. Surprisingly, there was no recovery of cellular GSH and no reduction of APAP-protein adducts following CMZ pretreatment. Finally, levels of APAP-glucuronide were significantly enhanced in the presence of insulin. Hence, when studied in specific conditions of culture, the HepaRG cell line can be a valuable model of human NAFLD, especially regarding CYP2E1 and CYP3A4 activity. Our data also suggest that higher CYP2E1 activity in NAFLD could be secondary to the hepatic accumulation of some fatty acids and to the presence of low insulin signaling. This cellular model can be thus used to unveil the main metabolic and hormonal factors favoring APAP hepatotoxicity in obese individuals. This thesis also includes a review on APAP hepatotoxicity in the context of obesity and NAFLD (Michaut et al., Liver Int 2014).

Les stress oxydant et carbonylé interviennent dans le mécanisme physiopathologique de la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) et de la maladie de Stargardt, constituant ainsi une cible thérapeutique intéressante. Une molécule lead de type lipophénol a préalablement été mise en évidence. Cette molécule est composée d’une partie phénolique de type alkylphloroglucinol, et lipidique de type oméga-3 (acide docosahexaènoïque, C22:6, ω3, DHA). Afin d’améliorer l’activité antioxydante de ce lipophénol, la synthèse totale de deux DHA deutérés en positions bis-allyliques a été réalisée. Leurs couplages au phloroglucinol alkylé a ensuite conduit aux dérivés lipophénoliques deutérés correspondants. L’impact des deutériums sur la diminution de la toxicité cellulaire et de la peroxydation lipidique a ensuite été mis en évidence lors d’une évaluation biologique in vitro réalisée en cellules de l’épithélium pigmentaire rétinien. / Age Related Macular Degeneration (AMD) and Genetic Stargardt’s disease share a common cytotoxic mechanism involving carbonyl and oxidative stress. Hence both stresses represent promising therapeutic targets. A lipophenol lead molecule has been previously highlighted. This molecule is composed by an alkylphloroglucinol moiety and a lipid part which is a polyunsaturated fatty acid, the docosahexaenoic acid (DHA, C22:6, ω3). In order to improve the antioxidant activity of this lipophenol, the total synthesis of two deuterated DHA on bis-allylic positions was performed. The cross-coupling between the deuterated DHA and the alkylphloroglucinol moiety led to the corresponding deuterated lipophenols. The impact of the deuterium to limit the cell toxicity and the lipid peroxidation was highlighted thanks to in vitro biological studies performed on retinal pigment epithelium cell line.

La picoalgue verte marine Ostreococcus tauri est un eucaryote minimal développé en système modèle et qui a servi de ressource de gènes en biologie des lipides. Des informations détaillées sur ces caractéristiques lipidiques étaient cependant manquantes. Lors de ma thèse j’ai caractérisé le glycérolipidome d’O. tauri et ai cherché à déterminer quelles sont les cibles enzymatiques responsables de la dynamique des acides gras (FA) et de la régulation du métabolisme lipidique en réponse à des modifications de l’environnement (carences nutritives et refroidissement). O. tauri présente des caractéristiques uniques de composition en lipides et en FA mixtes entre les algues vertes et les Chromalveolates, et a été validé comme espèce modèle pour la classe des Mamiellophyceae. L’acide docosahexaénoïque (DHA) est confiné dans les lipides présumés extraplastidiaux : le phosphatidyldimethylpropanethiol (PDPT) et le bétaïne-lipide diacylglyceryl-hydroxymethyl-trimethyl-β-alanine (DGTA), tous deux marqueurs lipidiques des Chromalveolates. Les lipides plastidiaux de type procaryotique sont caractérisés par une prépondérance de FA polyinsaturés (PUFA) en C18 n-3, le 18:5 n-3 étant restreint aux galactolipides. Le 16:4 n-3, PUFA typique des galactolipides des microalgues vertes, est également un composant majoritaire des lipides extraplastidiaux chez O. tauri. Les triacylglycérols (TAG) présentent tout le panel d’acides gras d’O. tauri et leurs combinaisons moléculaires indiquent une origine plastidiale majoritaire. La carence azote provoque une forte accumulation de TAG, notamment des espèces présentant des combinaisons sn-1/sn-2 en 18:X/16:X et s'accompagne d'un transfert de carbone du phosphatidylglycérol (PG) et du monogalactosyldiacylglycérol (MGDG) aux TAG ce qui indique une contribution croissante de la voie plastidiale à la synthèse des TAG. Des expériences préliminaires de RT-qPCR sur des gènes du métabolisme des TAG révèlent une forte activation transcriptionnelle de certaines diacylglycérol acyltransférases (DAGT). Les carences nutritives répriment sévèrement l’activité Δ6 désaturase, générant une inversion du ratio 18:3/18:4 dans les lipides plastidiaux qui se répercute dans les TAG. La régulation fine et dynamique de ce ratio suggère un rôle important du 18:3 et du 18:4 dans les membranes plastidiales. Le refroidissement engendre une augmentation spécifique du 18:5 des galactolipides. La recherche active de la désaturase responsable de ce phénotype par une approche d'expression de gènes candidats en systèmes homologue et hétérologues (S. cerevisiae, N. Benthamiana) a conduit à l’indentification de deux Δ6 désaturases plastidiales jamais caractérisées dans d'autres systèmes. Celles-ci possèdent des spécificités non redondantes et originales entre elles et par rapport à l'acyl-CoA-Δ6 d'O. tauri. / The marine green picoalga Ostreococcus tauri is a minimal eukaryote implemented as model system that has been used as gene resource for lipid biology. Detailed information about its lipidic features was however missing. During my PhD, I characterized O. tauri glycerolipidome and associated dynamics under environmental stresses such as nutrient starvations and chilling and investigated transcriptional variations of putative target enzymes responsible for these changes. O. tauri which could be validated as model for related species of the class Mamiellophyceae, was found to display unique lipidic features related to both green and Chromalveolates microalgae. Docosahexaenoic acid (DHA) is confined to presumed extraplastidial lipids i.e. phosphatidyldimethylpropanethiol (PDPT) and the betaine lipid diacylglyceryl-hydroxymethyl-trimethyl-β-alanine (DGTA); all of these compounds are hallmarks of Chromalveolates. Plastidial lipids found to be of prokaryotic type are characterized by the overwhelming presence of C18 n-3 polyunsaturated FA (PUFA), 18:5 n-3 being restricted to galactolipids. C16:4 n-3, an FA typical of green microalgae galactolipids, also was a major component of O. tauri extraplastidial lipids. Triacylglycerols (TAGs) display the complete panel of FAs, and their molecular combinations designate a major plastidial origin of DAG precursors. Nitrate starvation greatly increases TAG content, in particular 18:X/16:X (sn-1/sn-2) combinations, and was associated with the transfer of carbon from phosphatidylglycerol (PG) and monogalactosyldiacylglycerol (MGDG) to TAG indicating an increased contribution of the plastidial pathway to the TAG synthesis. Preliminary RT-qPCR experiments on TAG metabolism genes revealed an important transcriptional activation of some diacylglycerol acyltransferases (DGAT). Nutrient starvations severely repress Δ6 desaturase activity and result in the inversion of the 18:3/18:4 ratio in plastidial lipids that was feedback into TAG. The fine-tuning and dynamic regulation of the 18:3/18:4 ratio suggests an important physiological role of these FAs in photosynthetic membranes. Chilling generates an increase of 18:5 in galactolipids. The active quest for the desaturases responsible for this phenotype was achieved by expressing candidate genes in homologuous and heterologous (S. cerevisiae, N. Benthamiana) systems and led to the identification of two yet uncharacterized plastidial Δ6 desaturases. These desaturases display original and non-redundant specificity between each other and with the previously characterized in O. tauri Δ6 acyl-CoA desaturase.

La sclérose latérale amyotrophique est une maladie neurodégénérative associée à un dysfonctionnement métabolique. Des altérations du métabolisme des lipides, décrites chez les patients SLA et les animaux modèles, pourraient participer à la mise en place des premières étapes de la maladie. L’objectif de cette thèse était d’étudier le rôle de la stéaroyl-coenzyme A désaturase 1 (SCD1), une enzyme clé du métabolisme des lipides, dans la SLA. En étudiant le profil d’acides gras périphériques dans un modèle de souris SLA, les souris SOD1m, nous avons vu une diminution de l’activité de la SCD1 dès les stades précoces (subcliniques) de la maladie. Cette diminution pourrait expliquer, à elle seule, les altérations du métabolisme des lipides caractéristiques de la SLA. La répercussion de la perte de l’activité de la SCD1 sur l’axe moteur a été étudiée. Une délétion du gène ou une inhibition pharmacologique de la SCD1 améliore la récupération fonctionnelle après lésion du nerf sciatique chez la souris sauvage. Nous avons cherché à voir si la perte d’activité de la SCD1 trouvée chez les souris SOD1m est un mécanisme de protection mis en place pour lutter contre l’évolution de la SLA. Nous avons traité des souris SOD1m avec un inhibiteur de l’activité de la SCD1. Le traitement a conduit à une augmentation du métabolisme oxydatif, une préservation de l’intégrité neuromusculaire ainsi qu’une amélioration de la survie des motoneurones. Nousconcluons que l’inhibition de la SCD1 représente une cible thérapeutique prometteuse dans la SLA. / Amyotrophic lateral sclerosis is a neurodegenerative disease, associated with metabolic dysfunction. Alteration of lipid metabolism has been documented in ALS patients and animal models, and could participate to the first pathological steps of the disease. The objective of this thesis was to study the role of stearoyl-CoA desaturase 1 (SCD1), a key enzyme of lipid metabolism, in ALS. By studying the profile of peripheral fatty acids in an animal model of ALS, the SOD1 mice, we found that SCD1 activity was strongly reduced at early (sub-clinical) disease stage, and that this reduction could explain in itself the alteration of lipid metabolism characteristic of ALS. The impact of loss of SCD1 activity for the motor axis was then studied. Genetic deletion or pharmacological inhibition of SCD1 enhanced functional recovery after sciatic nerve injury in mice. Wefurther explored if the loss of SCD1 activity found in SOD1 mice is a protective mechanism elicited in response to ALS. We treated SOD1 mice with an inhibitor of SCD1 activity. The treatment resulted in exacerbated muscular oxidative metabolism,preservation of neuromuscular integrity and enhanced motor neuron survival. We conclude that inhibition of SCD1 represents a promising therapeutic target for ALS.

Les estuaires à mangroves sont des écosystèmes très dynamiques qui transportent du carbone provenant des eaux continentales et de la production côtière vers la plaine d’inondation, et exportent vers l’océan une partie de celui fixé par la végétation environnante. Les mangroves sont des écosystèmes très productifs et servent ainsi de zones de nurserie et d’alimentation pour de nombreuses espèces côtières qui y pénètrent lors de la marée montante et exportent lors de la marée descendante la matière qu’ils y ont ingérée. Cependant, les quantités et la qualité du carbone qui est échangé dans l’estuaire, ainsi que les transformations qui s’y opèrent, sont encore mal connues. Ce travail de thèse a pour objectif d’étudier le cycle du carbone dans l’estuaire traversant la mangrove de Can Gio, au sud du Vietnam, ainsi que les organismes macroscopiques connectant la mangrove au compartiment océanique par leurs déplacements ; ceci, afin de mieux comprendre le bilan de carbone de la mangrove de Can Gio, et plus largement, celui des mangroves tropicales. Les résultats présentés sont issus de 3 campagnes d’échantillonnage ; la première en saison sèche, uniquement le long de l’estuaire traversant la mangrove ; la deuxième en saison humide, le long de l’estuaire et dans un chenal de vidange ; et la dernière afin de simuler en laboratoire le devenir d’effluents crevetticoles une fois rejetés dans l’estuaire. Des suivis des masses d’eau ont été effectués en différentes zones du réseau hydrographique de la mangrove, à chaque fois au cours d’un cycle tidal complet (24 h), et diverses espèces macroscopiques ont été capturées dans le lit mineur et la zone intertidale. Cette étude s’intéresse à la fois aux formes minérales du carbone, notamment le CO2 qui joue un rôle clé dans la régulation du climat, à ses formes organiques, en particulier les acides gras qui sont utilisés comme traceurs de la matière organique dans les réseaux trophiques et qui possèdent de nombreuses fonctions métaboliques, et enfin à des spécificités du compartiment microbien, qui contribue au remaniement de ce carbone. / Mangrove estuaries are highly dynamic environments importing carbon originating from both the watershed and the coastal ocean to the adjacent floodplain, and exporting to the ocean a fraction of that photosynthesised by the surrounding vegetation. Mangroves are very productive ecosystems. Thus, they serve as a nursery for a wide variety of coastal species entering the ecosystem during flood, and exporting during ebb the carbon they consumed. However, the quantities and the quality of carbon exchanged within the estuary, along with the transformations occurring during the water transit, are still not fully understood. This work aims to examine the carbon cycle in the main estuarine channel of the Can Gio mangrove, located in southern Vietnam, along with macroscopic species connecting the mangrove ecosystem to the coastal ocean through their movements; this, in order to better understand the carbon budget of the Can Gio mangrove, and at a broader scale, of tropical mangroves. Results presented in this manuscript are originating from 3 sampling campaigns; the first performed during the dry season, along the main estuarine channel only; the second achieved during the wet season, along both the main estuarine channel and a mangrove tidal creek; and the last in order to simulate in controlled conditions the fate of shrimp pond effluents once released in the estuary. Water column parameters were surveyed at different sites located on the mangrove waterways, each during a complete tidal cycle (24 h), and various macroscopic species were sampled from both the intertidal zone and the water column. This study examines concomitantly mineral forms of carbon, particularly CO2, which plays a major role in climate mitigation; its organic forms, especially fatty acids, used as biomarkers in trophic webs studies and implied in diverse metabolic functions; and specificities of the microbial compartment, contributing to the cycling of this carbon.

En raison de leur Tf très élevée, les polyamides ne sont pas exploités comme revêtements poudre UV. Dans ce travail, de nouveaux revêtements poudre UV, à base de copolyamides de type AA,BB/ AB, de faible masse molaire et porteurs de groupements réactifs sous UV, ont été élaborés en vue d’une application sur supports sensibles aux hautes températures. En variant la composition relative en co-monomères dérivés d’acides gras(synthétisé ou commerciaux) et la teneur en ramifications et doubles liaisons carbone-carbone,des copolyamides renfermant de 63 à 100% de carbone biosourcé, présentant des Tg de -31 à 3°C et des Tf de 60 à 143°C, ont été développés. L’irradiation sous UV d’un copolyamide linéaire (Tf = 114°C) et de son analogue ramifié (Tf = 96°C), en présence de benzophénone et à T≥Tf, a permis de trouver un bon compromis entre la perte de cristallinité et la réticulation. En effet, les revêtements obtenus ont montré des propriétés très intéressantes pour l’application visée. / Because of their high melting temperature, polyamides are not employed in the UV powder field. In this work, powder coatings based on novel biosourced AA,BB/AB type copolyamides, exhibiting low molecular weights and bearing photocurable groups, were elaborated for application on heat sensitive substrates. By varying the co-monomers (synthesized or commercially available) relative composition as well as the dangling chain and the carbon-carbon double bond amounts, copolyamides with biosourced carbon ranging from 63 to 100%, glass transition temperatures ranging from -31 to 3°C and melting temperatures ranging from 60 to 143°C were obtained. The UV irradiation of a linear copolyamide (Tf = 114°C) and of its branched analogue (Tf = 96°C), at T≥Tf, and in presence of benzophenone, has been the best solution to compensate the lost of cristallinity through photocrosslinking. Indeed, the obtained coatings exhibited very interesting properties for the expected application.