Parmi la population nord-américaine, les cas de diabète de type 2 et d’obésité ont atteint des niveaux alarmants. Leurs conséquences sur la santé publique, la vie économique et l’avenir des populations sont majeures. Mon projet de maîtrise avait pour but de caractériser les dérèglements métaboliques et vasculaires suscités chez le rat soumis à une alimentation riche en gras saturés et en sucre raffinés, et à examiner les effets d’un antioxydant (tempol). Nos résultats indiquent qu’un traitement avec tempol améliore la sensibilité à l’insuline mesurée lors de clamp euglycémique hyperinsulinémique, réduit le gain de poids, augmente l’expression endothéliale de eNOS (estimée par microscopie confocale) et diminue la quantité de protéines nitrotyrosinées dans l’aorte. Il améliore aussi le transport du glucose dans le muscle squelettique et la réactivité vasculaire in vitro. Ces résultats suggèrent non seulement une association étroite entre la diète, les maladies cardiovasculaires, le stress oxydatif et eNOS, mais démontrent aussi l’efficacité du tempol à améliorer la sensibilité à l’insuline et la fonction endothéliale dans ce modèle animal. / In the Western hemisphere, the incidence of type 2 diabetes and obesity have been growing at an alarming rate. Their consequences on public health, economic situation and population’s future are major. My research project at the Master degree was designed to characterize metabolic and vascular dysfunctions elicited in a rat model fed a high fat and high sucrose diet, and to examine in this animal model the effect of a chronic treatment with the antioxidant, tempol. Our results indicate that treatment with tempol significantly improves insulin sensitivity measured during a euglycemic hyperinsulinemic clamp, reduces weight gain, increases endothelium eNOS protein expression (confocal microscopy) and reduces nitrotyrosine formation in aortas. An improvement in insulin-mediated glucose transport activity in skeletal muscles and in vascular reactivity were also noted. These results not only suggest the presence of a close link between diet, cardiovascular diseases, oxidative stress and eNOS, but also indicate the ability of treatment with tempol to significantly improve insulin sensitivity and endothelial functions in this rat model.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2011-2012 / L'objectif principal des études présentées dans cette thèse était d'étudier les effets métaboliques et anti-inflammatoires des acides gras oméga-3 et leurs dérivés bioactifs, nommés résolvines et protectines, dans le contexte d'obésité et d'insulino-résistance. Afin d'atteindre ce but, nous avons utilisé une nouvelle lignée de souris transgénique, fat-1, qui nous permet d'augmenter les niveaux d'acides gras oméga-3 sans modifier la diète expérimentale. Dans la première étude, nous avons démontré que le rétablissement des acides gras oméga-3 dans les souris obèses nourries avec une diète riche en gras, pouvait augmenter la synthèse des dérivés bioactifs des acides gras oméga-3, notamment les protectines, dans le tissu adipeux et le muscle squelettique. Ceci était associé à une meilleure capacité à résoudre une réponse inflammatoire aigùe et à une diminution de l'inflammation dans le tissu adipeux. De plus, les souris fat-1 obèses ont démontré une meilleure sensibilité à l'insuline et une plus grande tolérance au glucose. Tout cela avec un gain de poids et accretion de graisse équivalents à leurs homologues sauvages. Dans la seconde étude, nous avons analysé les effets métaboliques et antiinflammatoires de l'administration de la protectine DX dans des macrophages in vitro ainsi que dans les souris in vivo. En plus des activités anti-inflammatoires anticipées, nous avons pu observer que la protectine DX possède une activité antidiabétique unique qui pourrait être expliquée par une sécrétion d'interleukine-6 impliquée dans l'inhibition de l'expression des enzymes de la gluconéogenèse dans le foie. Dans la troisième étude, nous avons effectué une analyse comparative par biopuces du tissu adipeux des souris fat-1 obèses et des souris sauvages. Cette étude nous a permis de révéler cinq voies ciblées par des acides gras oméga-3 dans le tissu adipeux. Nous avons pu valider certaines cibles par PCR quantitatif et par histologie. L'ensemble de nos études démontre le rôle déterminant des acides gras oméga-3 et leurs dérivés, notamment les protectines, dans l'homéostasie métabolique. De plus, nous avons été en mesure d'identifier la protectine DX comme un nouvel agent thérapeutique qui possède un important potentiel pour le traitement du diabète de type 2 et de l'obésité.

La résistance à l’insuline joue un rôle dans le développement de l’obésité, du diabète de type 2 et des maladies cardiovasculaires. Cette étude avait pour but de caractériser les dérèglements vasculaires et métaboliques chez le rat insulino-résistant nourri avec un régime HFHS (high fat high sucrose). La sensibilité à l’insuline, la fonction endothéliale et l’expression de la protéine eNOS (endothelial nitric oxide synthase) ont été étudiées. Les résultats démontrent que le régime HFHS entraînerait une altération de la vasodilatation associée à une réduction de l’expression de eNOS dans les muscles squelettiques et l’aorte thoracique. De plus, une diminution de la biodisponibilité du NO (monoxyde d’azote) a été observée chez les rats HFHS lié à une augmentation des nitrotyrosines et de l’endothéline. Cette étude démontre que la protéine eNOS est importante dans le développement des maladies vasculaires et métaboliques et qu’il existe une interaction gène-environnement dans la régulation du NO. / Insulin resistance (IR) plays a role in the development of obesity, type 2 diabetes and cardiovascular diseases. This study was initiated to characterize vascular and metabolic dysregulations in a rat model with IR fed a high fat high sucrose diet (HFHS). Insulin sensitivity, endothelial function and eNOS (endothelial nitric oxide synthase) gene expression were studied. The results indiquate that the HFHS diet induce an alteration of the vasodilation associated with a reduction of eNOS protein expression in skeletal muscles and thoracic aorta. Also, a reduction of NO (nitric oxide) bioavailability was observed, linked with an augmentation of nitrotyrosine and endothelin. This study show that eNOS is crucial in the development of metabolic and vascular diseases and that there is a geneenvironnement interaction in NO regulation.

Plusieurs études cliniques effectuées chez l’homme ont démontré une association entre l’hypertension, la résistance à l’insuline et la dysfonction endothéliale. Cette même association a aussi été démontrée dans plusieurs modèles animaux, dont le rat spontanément hypertendu (SHR), et le rat nourri avec un régime sucrosé. Par conséquent, nous avons voulu caractériser chez le SHR les effets de l’hypertension combinés à ceux d’une alimentation sucrosée, sur la sensibilité à l’insuline, les actions hémodynamiques et métaboliques de l’insuline, la fonction endothéliale et la réactivité vasculaire in vivo et in vitro comparativement à son contrôle normotendu, le rat Wistar-Kyoto (WKY). Nous avons observé dans les deux groupes SHR (ie avec régime standard et régime sucrosé), une altération de la réactivité vasculaire, ainsi qu’une variation de la réponse hémodynamique à l’insuline lors d’un clamp euglycémique/hyperinsulinémique. Nous avons aussi noté une réduction du transport du glucose et de l’expression de l’enzyme eNOS dans le muscle squelettique des groupes SHR. / Several clinical studies carried out in humans have demonstrated an association between hypertension, insulin resistance and endothelial dysfunction. The same association has also been shown in several animal models, including the spontaneously hypertensive rat (SHR), and the high sucrose-fed rat. Consequently, we undertook a series of experiments to characterize the effects of hypertension combined with those of a high sucrose diet on insulin sensitivity, insulin’s haemodynamic and metabolic actions, endothelial function and in vivo and in vitro vascular reactivity. Our results clearly indicate significant alterations in aortic vascular reactivity, as well as in insulin haemodynamic responses measured during a euglycemic/hyperinsulinemic clamp in the SHR rat. These effects were independent of diet. We also noted a decrease in skeletal muscle glucose transport activity and in eNOS protein expression.