Titre de l'écran-titre (visionné le 4 décembre 2024) / Le microbiome intestinal a évolué avec son hôte humain et joue un rôle crucial dans la santé physique et mentale. Cependant, les données sur le métagénome de l'intestin sont biaisées en faveur des populations au mode de vie industrialisé. Jusqu'à présent, la majorité des communautés non industrielles étudiées dépendent d'un régime alimentaire principalement composé d'aliments riches en fibres issus de la cueillette locale. Tandis que, les populations industrialisées consomment principalement des aliments de supermarché caractérisés par une faible teneur en fibres et une forte teneur en matières grasses. Les caractéristiques taxonomique et fonctionnelle du microbiome de ces populations ont été décrites par de nombreuses études métagénomique. En revanche, il existe peu de données métagénomiques sur des populations telles que les Inuits du Nunavik, dont l'alimentation repose sur des produits animaux chassé localement. Nous avons donc émis l'hypothèse que nous identifierions une composition d'espèces et des capacités fonctionnelles distinctes dans les microbiomes intestinaux du Nunavik par rapport aux métagénomes non industrialisés et industrialisés. En outre, nous avons postulé que nous pourrions reconstruire les génomes de bactéries précédemment inconnues dans les métagénomes intestinaux des Inuits du Nunavik. Tout d'abord, nous avons généré des données de séquençage shotgun en profondeur à partir de 279 échantillons donnés par des résidents du Nunavik. Ensuite, nous avons choisi des échantillons provenant de populations non industrialisées et industrialisées dans une base de données publique pour qu’ils servent de groupes de comparaison. Nous avons utilisé une méthode basée sur les lectures de séquençage non assemblées pour réaliser un profilage taxonomique et fonctionnel des échantillons du Nunavik et de comparaison. Enfin, nous avons utilisé une approche basée sur l'assemblage des lectures de séquençage pour reconstruire des génomes assemblés du métagénome (MAG), identifier et décrire des espèces microbiennes non caractérisées présentes dans le microbiome intestinal du Nunavik. Mes travaux ont démontré que le microbiome intestinal des jeunes Inuits du Nunavik présente une plus grande diversité intraindividuelle, une plus faible diversité inter-individuelle et qu'il est distinct de celui de leurs homologues non industrialisés et industrialisés. De plus, nous avons identifié des signatures taxonomiques et fonctionnelles uniques qui distinguent les microbiomes du Nunavik des groupes de comparaison. En outre, nous avons reconstruit un total de 30365 MAG, représentant 840 génomes non redondants qui appartiennent chacun à une seule espèce bactérienne. Parmi les 840 MAG non redondants, 734 sont des représentants d'espèces décrites et ont été classés comme MAG connus (kMAG). En revanche, 101 n'ont pas été assignés au niveau taxonomique de l'espèce, et 5 représentent des genres non caractérisés ; nous les avons donc classés comme MAGs inconnus (uMAGs). De plus, nous avons démontré que les uMAGs sont fortement associés au microbiome intestinal du Nunavik par rapport aux populations non industrialisées et industrialisées. Enfin, une analyse fonctionnelle complète a démontré que près de 30 % des gènes prédits dans les uMAGs ont des fonctions inconnues. Dans son ensemble, mon projet de doctorat fournit une description complète des profils taxonomiques et fonctionnels du microbiome intestinal des Inuits du Nunavik. Les études réalisées dans le cadre de cette thèse démontrent que le microbiome intestinal du Nunavik est différent de celui de populations ayant des modes de vie et des environnements différents des Inuits. Ensemble, les résultats de mes travaux contribuent à réduire les biais des bases de données, à améliorer la représentativité et à maximiser le profilage taxonomique. Ce projet de doctorat permet donc de mieux comprendre la composition bactérienne de l'intestin humain. Par conséquent, ces résultats ont le potentiel d'améliorer les modèles prédictifs de l'état de santé, non seulement pour les jeunes Inuits du Nunavik, mais aussi pour l'ensemble de la population. / The gut microbiome has co-evolved with its human host and plays a crucial role in physical and mental health. However, Human gut metagenome data are biased toward populations following an industrialized lifestyle. Until now, most non-industrial communities studied depend on a diet primarily composed of locally foraged fiber-rich foods. Whereas industrialized populations predominantly consume market food characterized by low fiber high fat contents. The taxonomic and functional characteristics of the gut microbiome of these populations have been described by numerous metagenomic studies. In contrast, there is limited metagenomic data from populations such as the Nunavik Inuit, who rely on naturally sourced animal products in their diet. Hence, we hypothesized that we would identify distinct species composition and functional capabilities in Nunavik gut microbiomes compared to non-industrialized and industrialized metagenomes. Additionally, we postulated that we could reconstruct genomes of previously unknown bacteria from Nunavik Inuit gut metagenomes. We first generated deep shotgun sequencing data from 279 samples donated by Nunavik resident. Next, we chose samples from non-industrialized and industrialized populations available in a public database to serve as comparison groups. We performed read-based taxonomic and functional profiling of metagenomic data for Nunavik and comparison samples. Lastly, we used an assembly-based approach to reconstruct metagenome assembled genomes (MAGs) and identify previously uncharacterized microbial species within the Nunavik gut microbiome. My work demonstrated that the Nunavik Inuit youth gut microbiome exhibits higher intra-individual diversity, lower interindividual diversity, and is distinct from their non-industrialized and industrialized counterparts. Furthermore, we identified unique taxonomic and functional signatures discriminating Nunavik microbiomes from comparison groups. In addition, we reconstructed a total of 30,365 MAGs, representing 840 distinct non-redundant genomes that each belong to a single bacterial species. Among the 840 non-redundant MAGs, 734 are representatives ofdescribed species and were categorized as known MAGs (kMAGs). In contrast, 101 were unassigned at the species level, and 5 represent uncharacterized genera, thus, we classified them as unknown MAGs (uMAGs). Furthermore, we demonstrate that uMAGs strongly associate with Nunavik gut microbiome compared to nonindustrialized and industrialized population. Finally, comprehensive functional analysis demonstrated that close to 30% of genes predicted in uMAGs have unidentified functions. Overall, my doctoral project provides a comprehensive description of the Nunavik Inuit gut microbiome taxonomic and functional profiles. Studies performed for this thesis demonstrate that the Nunavik gut microbiome is different from populations with different lifestyles and environment. Together my work findings contribute to reducing database bias, enhancesrepresentativeness and maximizes taxonomic profiling. Hence, it allows for a more comprehensive understanding of the bacterial composition of the Human gut. As a result, it has the potential to improve predictive models of health status not only for young Nunavik Inuit but also for the broader population

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La prévalence de l'obésité a atteint des proportions pandémiques et représente un facteur de risque majeur pour une variété de désordres métaboliques, dont la résistance à l'insuline et la dyslipidémie, ce qui contribue l'apparition de troubles cardiométaboliques comme le diabète de type 2 et la stéatose hépatique non-alcoolique. Pour tenter de freiner la prévalence de l'obésité et les comorbidités qui y sont associées, plusieurs stratégies nutritionnelles ont été élaborées. Pourtant, l'efficacité de ces approches est encore limitée, ce qui renforce l'urgence d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Une abondante littérature scientifique a établi une relation entre le microbiote intestinal et les maladies cardiométaboliques. Ainsi, les travaux de cette thèse regroupent plusieurs interventions nutritionnelles visant à étudier la relation entre le microbiote intestinal et la progression de ces désordres métaboliques chez la souris et l'humain. D'une part, les polyphénols suscitent un important intérêt dans le contexte de l'amélioration du profil métabolique et du microbiote intestinal. L'impact des anthocyanines et des proanthocyanidines isolés de bleuets en corymbe (*highbush*) sur la santé métabolique et le microbiote intestinal a été évalué chez la souris dans le premier chapitre de cette thèse. Ces travaux ont montré que les polyphénols prévenaient la détérioration du profile métabolique, et que certains paramètres étaient transmissibles par transplantation fécale. Des études animales antérieures ont aussi montré qu'un extrait de camu-camu riche en polyphénols prévenait le gain de poids, protégeait contre la stéatose hépatique en modifiait la composition du microbiote intestinal dans un modèle de souris obèse, mais aucun essai clinique n'avait encore étudié l'impact du camu-camu sur ces paramètres. Chez des sujets présentant une détérioration métabolique, la supplémentation en camu-camu s'est traduite par une diminution de la graisse hépatique et des niveaux circulants de marqueurs de lésions hépatiques. Ces changements étaient également associés à une modification dans la composition du microbiote intestinal. D'autre part, la consommation excessive de sucres ajoutés est reconnue comme étant néfaste pour la santé cardiométabolique. Pourtant, les méta-analyses indiquent que leur remplacement par des édulcorants artificiels non-caloriques ne se traduit pas systématiquement par une diminution de la prévalence des désordres métaboliques. Le stévia est un édulcorant naturel associé à des effets neutres ou bénéfiques sur la santé métabolique, mais son arrière-goût décourage plusieurs consommateurs. L'isolation des composantes sucrées du stévia au profil gustatif amélioré, dont les rebaudiosides A (RebA) et D (RebD), représente une alternative, mais leur impact sur la santé reste peu étudié à ce jour. L'objectif du chapitre trois était d'étudier l'impact du RebA et du RebD sur la santé métabolique et le microbiote intestinal chez la souris. Le RebD a diminué le gain de poids, la stéatose hépatique et un marqueur d'endotoxémie métabolique en plus de modifier le métabolisme des acides biliaires et la composition du microbiote intestinal. Le RebA a eu un effet neutre sur ces paramètres. Une autre stratégie nutritionnelle identifiée pour se prémunir des effets néfastes associés à la surconsommation de sucres ajoutés est de remplacer les sucres raffinés par des sucres moindrement transformés et riches en composés phytochimiques, comme le sirop d'érable. Dans le quatrième chapitre de cette thèse, la substitution de sucres raffinés par une dose équivalente de sirop d'érable représentant 10% de l'apport calorique total chez la souris s'est traduite par une moins grande détérioration de la résistance à l'insuline, une diminution de la stéatose hépatique et par des changements dans la composition et les fonctions du microbiote intestinal. Enfin, le cinquième chapitre de cette thèse visait à étudier l'impact d'une substitution de sucres raffinés par une dose équivalente de sirop d'érable correspondant à 5% de l'apport calorique total sur les paramètres cardiométaboliques et le microbiote intestinal fécal de sujets présentant une détérioration métabolique. Cette étude a montré que le sirop d'érable réduisait plusieurs facteurs de risque cardiométabolique, dont la tension artérielle systolique, l'aire sous la courbe de la glycémie lors du test de tolérance au glucose et la graisse abdominale androïde, en plus de tendre à réduire la pression artérielle diastolique par rapport au placébo. Les travaux de cette thèse montrent qu'il existe une relation étroite entre l'alimentation, le microbiote intestinal et la santé métabolique. Ce manuscrit propose des pistes d'interventions nutritionnelles susceptibles d'enjoindre la population à effectuer de meilleurs choix alimentaires pour prévenir les désordres métaboliques. / The prevalence of obesity has reached pandemic proportions and represents a major risk factor for a variety of metabolic disorders, such as insulin resistance and dyslipidemia, which contribute to the development of cardiometabolic disorders such as type 2 diabetes (T2D) and non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). To decrease the prevalence of obesity and its associated comorbidities, several nutritional strategies have been developed. However, the effectiveness of these approaches is still limited, which reinforces the urgency of identifying new therapeutic targets. An abundant scientific literature has established a relationship between the gut microbiota and cardiometabolic diseases. This thesis gathers several nutritional interventions aimed at studying the relationship between the gut microbiota and the progression of these metabolic disorders in both mice and humans. Polyphenols are attracting significant interest in the context of improving metabolic health and modifying the gut microbiota composition. The impact of anthocyanins and proanthocyanidins isolated from highbush blueberry on metabolic health and gut microbiota was assessed in mice in the first chapter of this thesis. This work showed that polyphenols prevented the deterioration of the metabolic profile, and that certain parameters were transmissible by fecal transplantation. Previous animal studies have also shown that a polyphenol-rich camu-camu extract prevented weight gain, protected against fatty liver disease, and altered the composition of the gut microbiota in an obese mouse model, but no clinical trial had further studied the impact of camu-camu on these parameters. In subjects presenting mild metabolic deterioration, camu-camu supplementation resulted in decreased liver fat and lower circulating markers of liver injury. These changes were also associated with changes in the gut microbiota composition. Excessive consumption of added sugars is known to be detrimental to cardiometabolic health. However, meta-analyses indicate that their replacement by non-caloric artificial sweeteners does not systematically result in a decrease in the prevalence of metabolic disorders. Stevia is a natural sweetener associated with neutral or beneficial effects on metabolic health, but its bitter aftertaste discourages many consumers. The isolation of the sweet components of stevia with an improved taste profile, including rebaudiosides A (RebA) and D (RebD), represents an interesting alternative, but their impact on health remains poorly studied to date. The objective of chapter three was to investigate the impact of RebA and RebD on metabolic health and gut microbiota in mice. RebD decreased weight gain, hepatic steatosis, and a marker of metabolic endotoxemia in addition to altering bile acid metabolism and gut microbiota composition. RebA had a neutral effect on these parameters. Another nutritional strategy identified to prevent the harmful effects associated with the overconsumption of added sugars is to replace refined sugars with sugars that are less processed and rich in phytochemicals, such as maple syrup. In the fourth chapter of this thesis, the substitution of refined sugars by an equivalent dose of maple syrup representing 10% of the total caloric intake in mice was less deleterious on insulin resistance and hepatic steatosis and was associated with changes in the composition and functions of the gut microbiota. Finally, the fifth chapter of this thesis aimed to study the impact of substituting refined sugars by an equivalent dose of maple syrup corresponding to 5% of the total caloric intake on cardiometabolic parameters and the gutmicrobiota composition of subjects with mild metabolic deterioration. This study showed that maple syrup reduced several cardiometabolic risk factors, including systolic blood pressure, area under the glucose tolerance test, and android abdominal fat, and tended to decrease diastolic blood pressure compared to placebo. The work of this thesis shows that there is a close relationship between the diet, the gut microbiota and metabolic health. This manuscript proposes avenues for nutritional intervention likely to enjoin the population to make better food choices to prevent metabolic disorders.

Chez les Mammifères, le recrutement du microbiote débute in utero, ce qui restait à démontrer chez d'autres classes de Vertébrés. L'objectif général du projet était de tester si un tel recrutement se produit chez un Vertébré non Mammifère. Nous avons testé, chez le Poisson vivipare Brachyistius frenatus, l'hypothèse selon laquelle la poche utérine est colonisée par un microbiote transmissible aux alevins, conférant à leur propre microbiote une ontogenèse semblable à celle des Mammifères. Le projet visait l'atteinte des objectifs suivant: i) caractériser le mode de transmission du microbiote, ii) établir la composition, la diversité et les relations des communautés bactériennes du microbiote des femelles, des juvéniles et de leur environnement et iii) déterminer l'ontogenèse du microbiote chez B. frenatus. Ce projet a permis de caractériser le mode de transmission du microbiote, sa séquence de recrutement, ainsi que la contribution respective de différentes communautés sources en caractérisant la diversité bactérienne du microbiote des femelles, des juvéniles et de leur environnement avec une approche métagénomique de type code barre. La région V4 du gène de l'ARNr 16S a été ciblée comme marqueur taxonomique bactérien pour identifier les taxons des différents échantillons. Cette étude nous a permis d'identifier le premier cas d'une transmission verticale du microbiote in utero chez un vivipare non Mammifère et les résultats sous-entendent que B. frenatus est peut-être un tout nouveau modèle d'ontogenèse du microbiote. Cette étude a permis l'acquisition des connaissances sur la transmission du microbiote et, dans le contexte de convergence évolutive de la viviparité, elle ouvre à de nouvelles perspectives quant aux avantages évolutifs d'une telle transmission de symbiotes microbiens. / In Mammals microbial recruitment starts in utero, something that had not been shown in any other Vertebrate class. The main goal of this project was to test whether this type of recruitment happens in a non-mammalian Vertebrate. We tested in the viviparous fish Brachyistius frenatus the hypothesis under which the uterine pouch is colonized by a microbiome transmissible to the juveniles, conferring them an ontogeny similar to Mammals. This project also aimed to i) characterize the mode of transmission of the microbiota, ii) establish the composition, diversity and relationships between the microbial communities of pregnant females, juveniles and their environment and iii) determine the ontogeny of the microbiota in B. frenatus. We characterized the mode of transmission of the microbiome, explored its recruitment and the contribution of different source communities with a metagenomic approach (bar coding). We targeted the hyper variable region V4 of the small subunit (16S) rRNA gene to determine the presence of a vertical transmission of the microbiome In this study, we confirmed the presence of a vertically transmissible microbiome in the viviparous fish B. frenatus. We documented for the first time an in utero transmission of the microbiota in a non-mammalian viviparous species. Our results also hint that B. frenatus might be a new model of microbiota ontogeny. This study contributes to the acquisition of knowledge on microbiome transmission and, in the context of evolutionary convergence of viviparity, allows the formulation of hypotheses concerning the evolutionary advantages of in utero microbiome transmission.

La mise en évidence de l'association entre désordres métaboliques et état dysbiotique remet aujourd'hui en cause la définition et les modes de traitement traditionnels du syndrome métabolique. Or, la composition et l'activité du microbiote intestinal étant grandement déterminées par l'alimentation, les aliments riches en fibres et composés phytochimiques, réputés pour leur action prébiotique, représentent un levier majeur pour traiter les désordres métaboliques et en prévenir le développement. La consommation de framboises a démontré des effets positifs sur les désordres métaboliques, associés dans certaines études à la modulation du microbiote intestinal. En outre, la variabilité interindividuelle constitue un obstacle majeur à l'identification des effets des interventions nutritionnelles et des mécanismes qui les sous-tendent. Ce projet avait pour objectif principal d'évaluer l'impact de la consommation de framboises sur les paramètres du syndrome métabolique, en recourant notamment à des outils omiques pour circonscrire avec davantage de précision ces effets selon les individus. Dans le cadre d'un essai randomisé contrôlé à deux bras parallèles, 28 participants présentant des désordres métaboliques consommèrent 280 g de framboises par jour pendant 8 semaines, tandis que 28 autres maintinrent leur diète habituelle. L'intervention n'a pas démontré d'effet majeur sur les paramètres du syndrome métabolique. Néanmoins, l'application d'une méthode de discrimination fondée sur la variation du transcriptome sanguin a permis d'identifier des sujets « répondeurs » et « non-répondeurs », qui se distinguaient notamment par des signatures microbiennes différentes en amont de l'intervention. Une étude exploratoire a également été menée sur une dimension spécifique de la réponse à l'intervention : les sujets ont été stratifiés en fonction de la variation de leur taux plasmatique d'oxyde de triméthylamine en réponse à la consommation de framboises et leurs signatures microbiennes ont été analysées. Il s'ensuit que les outils omiques, de par la visibilité des processus moléculaires qu'ils offrent, constituent un atout majeur dans la mise en œuvre de telles études d'intervention nutritionnelles, en facilitant la mise en évidence de leurs effets en dépit de la variabilité interindividuelle. / The discovery of the relationship between metabolic disorders and dysbiotic state calls into question both definition and treatment of the metabolic syndrome. However, since the composition and activity of the intestinal microbiota are largely determined by diet, foods rich in fibre and phytochemicals, known for their prebiotic action, represent a major lever for treating metabolic disorders and preventing their development. The consumption of raspberries has been associated with positive effects on metabolic disorders, associated in some studies with the modulation of the intestinal microbiota. In addition, inter-individual variability is a major obstacle in identifying the effects of nutritional interventions and the mechanisms underlying them. The main objective of this project was to assess the impact of raspberry consumption on the parameters of metabolic syndrome, in particular by using omics technologies to define these effects more precisely according to the individuals. In a two-arm parallel-group, randomized, controlled trial, 29 participants with metabolic disorders consumed 280 g of raspberries daily for 8 weeks, while 30 others maintained their usual diet. The intervention did not demonstrate major effects on metabolic syndrome parameters. Nevertheless, the application of a discrimination method based on the variation of whole blood transcriptome allowed to identify "responders" and "non-responders", whose microbial signatures prior to the intervention differed. An exploratory study was also conducted on a specific dimension of response to the intervention: subjects were stratified according to their changes in plasma trimethylamine N-oxide level in response to raspberry consumption and their microbial signatures were analysed. It follows that omics tools, through the visibility they offer on the molecular processes, constitute a major asset in the implementation of such nutritional intervention studies, by facilitating the highlighting of their effects despite inter-individual variability.

Le passage d'un mode de vie traditionnel à un mode de vie moderne a entraîné des changements concomitants dans tous les aspects de la vie, notamment l'introduction et la consommation croissante d'aliments industrialisés en masse. Ce changement a modifié, parmi d'autres, l'équilibre entre les acides gras oméga-3 et oméga-6, une balance qui peut être associée à une mauvaise santé cardiométabolique. Plusieurs études confirment les bienfaits des oméga-3 pour la santé, notamment les acides gras à longue chaîne tels que l'acide eicosapentaénoïque (EPA) et l'acide docosahexaénoïque (DHA). Ces acides gras peuvent avoir des effets bénéfiques sur la santé en modulant, en partie, l'endocannabinoïdome ainsi que le microbiome intestinal, qui sont tous les deux des régulateurs clés de plusieurs aspects de la santé cardiométabolique et de l'obésité. D'où l'intérêt d'incorporer des aliments riches en oméga-3 : qui sont accessibles, abordables et consommables par toute personne y compris les véganes, afin de corriger ce déséquilibre et de prévenir les complications métaboliques. Les graines de chanvre (Cannabis sativa) entières ont une valeur nutritionnelle exceptionnelle, étant très riches en acides gras essentiels (AGE) ainsi que les acides gras polyinsaturés (AGPI) dont les oméga-3. Il est aussi intéressant de noter que les graines de chanvre sont également une source riche d'acide stéaridonique (SDA), qui peut être converti en EPA. De plus, ces graines contiennent presque autant de protéines de qualité que le soja et elles sont également riches en vitamine E, en minéraux et en fibres. Cette thèse avait donc comme objectif d'évaluer, par rapport à une graine largement utilisée pour la prévention de la dyslipidémie « la graine de lin », les effets d'une supplémentation alimentaire en graines de chanvre entières sur le développement de l'obésité et des complications métaboliques dans un modèle de souris souffrant d'obésité induite par le régime alimentaire et de déterminer ses effets sur l'axe microbiome-endocannabinoïdome. L'hypothèse générale est que « les graines de chanvre améliorent les paramètres métaboliques chez les souris obèses en corrélation avec des niveaux circulants et tissulaires normalisés de médiateurs lipidiques de l'eCBome ainsi que des changements dans la composition du microbiote intestinal ». Dans un premier temps, et vu que notre partenaire industriel avait deux variétés de chanvre, nous avons étudié la composition nutritionnelle et cannabinoïde des graines Finola et X59 afin de choisir la meilleure variété, en point de vue nutritionnel, pour notre expérimentation in vivo. Les résultats démontrent que la variété Finola possède une meilleure composition qualitative en macro et micronutriment, par rapport à la variété X59, dont la plus importante est la composition en oméga-3. De ce fait, nous avons choisi les graines Finola pour la suite du projet. Dans un deuxième temps, nous avons évalué les effets de la supplémentation en graines de Finola mixées avec une diète High Fat High Sucrose (HFHS) dans une étude de 8 semaines chez des souris C57BL/6J, dont les groupes de contrôle étaient : HFHS, HFHS mixée avec les graines de Lin et Low Fat Low Sucrose (LFLS). Les résultats démontrent que la supplémentation en grains de chanvre produit une légère amélioration du profil métabolique et inflammatoire par rapport aux graines de lin et en comparaison avec le contrôle LFLS. En revanche, les deux graines changent sensiblement l'eCBome avec une augmentation des médiateurs oméga-3 (dont les précurseurs sont des acides gras oméga-3) et une diminution des médiateurs oméga-6, surtout dans le tissu adipeux, par rapport aux LFLS et HFHS. Exceptionnellement, le SDA et ses médiateurs ont augmenté considérablement dans le groupe des graines de chanvre. Dans un troisième temps, nous avons étudié la capacité des préadipocytes et des adipocytes 3T3-L1 traitées avec des acides gras oméga-3 ou des huiles de chanvre et de lin à produire leurs médiateurs eCBome respectifs. Les résultats démontrent que les préadipocytes et les adipocytes 3T3-L1 traités avec des acides gras oméga-3 étaient capables à produire leurs médiateurs eCBome respectifs et que le SDA était capable de se convertir en EPA ainsi que leurs médiateurs. Par conséquent, les modifications de l'endocannabinoïdome dans le tissu adipeux des souris observées dans le cadre du protocole in vivo sont probablement, au moins en partie, le résultat direct des graisses alimentaires sur ces types de cellules spécifiquement. Cette thèse a donc montré que les graines de chanvre, riche en SDA, pourraient provoquer des changements bénéfiques dans le métabolisme en altérant l'endocannabinoidome. / The shift from a traditional to a modern lifestyle has resulted in concomitant changes in all aspects of life, including the introduction and increasing consumption of mass-produced foods. This change has altered, among other things, the balance between omega-3 and omega-6 fatty acids (FAs), a balance that may be associated with poor cardiometabolic health. Several studies confirm the health benefits of omega-3 FAs, including long-chain fatty acids such as eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA). These FAs may have health benefits by, among other things, modulating the endocannabinoidome as well as the gut microbiome, both of which are key regulators of several aspects of cardiometabolic health and obesity. Hence the value of incorporating omega-3 rich foods that are: accessible, affordable and consumable by anyone including vegans to correct this imbalance and prevent metabolic complications. Whole hemp seeds (Cannabis sativa) have exceptional nutritional value, being very rich in essential fatty acids (EFAs) and other polyunsaturated fatty acids (PUFAs) including omega-3 FAs. It is also interesting to note that hemp seeds are also a rich source of stearidonic acid (SDA), which can be converted into EPA. In addition, these seeds contain almost as much quality protein as soybeans and are also rich in vitamin E, minerals and fiber. Therefore, the objective of this thesis was to evaluate, in comparison to a widely used seed for the prevention of dyslipidemia «flaxseed», the effects of dietary supplementation with whole hempseed on the development of obesity and related complications in a mouse model of diet-induced obesity and to determine its effects on the microbiome-endocannabinoidome axis. The overall hypothesis is that «hemp seeds improve metabolic parameters in obese mice in correlation with normalized circulating and tissue levels of eCBome lipid mediators as well as changes in gut microbiota composition. » As a first step, and since our industrial partner had two varieties of hemp, we studied the nutritional and cannabinoid composition of Finola and X59 hemp seeds in order to choose the best variety, from a nutritional point of view, for our in vivo experiment. The results show that the Finola variety has a better qualitative composition in macro and micronutrient, compared to the X59 variety, the most important of which is the omega-3 composition. Therefore, we chose Finola seeds for the rest of the project. In a second step, we evaluated the effects of Finola seeds mixed with a High Fat High Sucrose (HFHS) diet in an 8-week study in C57BL/6J mice, where the control groups were: HFHS, HFHS mixed with flaxseed and Low Fat Low Sucrose (LFLS). The results show that hemp seed supplementation produced a slight improvement in the metabolic and inflammatory profile compared to flax seed and the LFLS control. In contrast, both seeds significantly changed the eCBome by an increase in omega-3 mediators (whose precursors are omega-3 fatty acids) and a decrease in omega-6 mediators, especially in adipose tissue, compared with LFLS and HFHS. Exceptionally, SDA and its mediators were significantly increased in the hemp seed group. In a third step, we investigated the ability of 3T3-L1 preadipocytes and adipocytes treated with omega-3 fatty acids or hemp seed and flax seed oils to produce their respective eCBome mediators. The results show that preadipocytes and 3T3-L1 adipocytes treated with omega-3 fatty acids were able to produce their respective eCBome mediators and that SDA was able to convert to EPA as well as their mediators. Therefore, the endocannabinoidome changes in the adipose tissue of mice observed within the in vivo protocol is likely, at least in part, a direct result of dietary fats on these cell types specifically. This thesis therefore showed that hemp seeds, rich in SDA, could induce beneficial changes in metabolism by altering the endocannabinoidome.

Le microbiote intestinal regroupe l’ensemble des micro-organismes qui colonisent l’intestin d’un animal. Chez l’abeille, il participe à la digestion et aux fonctions immunitaires. Plusieurs facteurs environnementaux perturbent le microbiote de cet insecte, nuisant ainsi à sa santé. Pour prévenir cette situation, l’ajout de probiotiques dans l’alimentation des abeilles est une solution intéressante. Il a été montré que certains probiotiques favorisent la croissance des colonies et diminuent l’incidence de plusieurs maladies et parasites. Cependant, aucune information n’est disponible quant à leurs effets en climat nordique, là où la survie hivernale et le développement printanier des colonies sont des enjeux majeurs pour les apiculteurs. L’objectif principal du projet est d’évaluer l’effet de formules probiotiques sur la composition taxonomique du microbiote de l’abeille et la performance des colonies. Deux souches probiotiques commerciales (Bactocell® et Levucell®SB), une bactérie endogène(Parasaccharibacter apium) et un antibiotique ont été administrés à un total de 45 colonies d’abeilles à l’automne 2017 et au printemps 2018. Un profilage du microbiote bactérien a été réalisé à quatre moments au cours du projet : en septembre, novembre, avril et juin. La survie hivernale et la performance des colonies ont été évaluées en mesurant le nombre de larves, le nombre d’abeilles dans la colonie, la consommation hivernale de nourriture et le poids des ruches. Le moment de l’année a influencé la composition du microbiote intestinal de l’abeille, suggérant une adaptation aux conditions environnementales. De plus, la prise de probiotiques n’a modulé que légèrement le microbiote de l’abeille. Quant à la performance des colonies, les formules probiotiques Bactocell® et Levucell®SB ont amélioré le développement printanier des colonies. Ces résultats indiquent que les probiotiques peuvent améliorer la performance des colonies d’abeilles, et ce, sans perturber leur microbiote. Ces informations seront utiles dans l’optique de développer une formule probiotique destinée à l’industrie apicole canadienne. / The microbiota represents microorganisms that inhabit the gut of an animal. The honeybee’s gut microbiota contributes to digestion, immunity and protection of the gut lining. Many environmental factors are known to disrupt the microbial balance of the microbiota and thus affecting honeybee health. The use of probiotics is now considered by many as a sustainable strategy to improve colony health. In fact, studies have shown that some probiotic strains could reduce dysbiosis while enhancing brood development, honey yield and pathogen tolerance. However, none of them investigated the benefits of probiotic supplementation under a cold climate, where winter survival and spring buildup are two critical moments for beekeepers.The goal of this project is to assess the effects of probiotic formulas on taxonomical composition of the bees’ microbiota and colony performance. To this purpose, forty-five honeybee colonies were given a commercial probiotic strain (Bactocell® or Levucell®), anendogenous bacterium (Parasaccharibacter apium) or the antibiotic Fumagillin-B®. The treatments were given twice in October 2017 and twice in April 2018. A molecular analysis of the bacterial microbiota was performed to characterize the seasonal changes happening in the honeybee’s gut and the impacts of the treatments on the microbiota’s bacterial community. Colony performance was assessed using brood coverage, number of frames covered in bees and hive weight. The honeybee microbiota was impacted by the sampling month. We observed a compositional shift and a reduction of the bacterial diversity during the study. Furthermore,the probiotic treatments did not impact significantly the composition of the microbiota. BothBactocell® and Levucell® favoured the spring buildup of the treated colonies. Our results indicate that probiotics are useful to improve honeybee colony performance without harming their microbiota. With these results in mind, we aim to developa safe and effective probiotic formulation specific to the Canadian beekeeping industry.

Le microbiote intestinal est un écosystème complexe jouant un rôle très important dans la santé humaine. L’établissement du microbiote intestinal s’effectue dans la première année de vie. Afin de stimuler chez les enfants nourris avec des préparations infantiles les bifidobactéries et lactobacilles, les laits infantiles pourraient être supplémentés avec des probiotiques ou des prébiotiques. Cette supplémentation pourrait leur apporter une protection renforcée contre les troubles intestinaux, les infections et les risques allergiques. Les études in vivo chez les enfants étant difficiles à réaliser à cause de problèmes d’accessibilité et d’éthique, des outils permettant de faire des études in vitro ont été développés. Les systèmes de fermentation continu sont ceux qui se rapprochent le plus des conditions in vivo. Différents modèles ont été proposés, tous utilisent des bactéries fécales libres alors que la microflore bactérienne est présente à l’état planctonique et sessile dans le côlon. Peu de modèles in vitro ont été proposés pour simuler l’écosystème colique chez l’enfant. Le but de cette étude était donc de développer un nouveau modèle de fermentation colique avec cellules immobilisées pour simuler l’écosystème intestinal chez l’enfant. Nous avons montré qu’une microflore fécale pouvait être immobilisée et que sa diversité bactérienne était conservée au cours de la fermentation en continu. La composition et l’activité métabolique de la microflore bactérienne s’équilibraient en fonction des conditions de fermentation à des niveaux voisins de ceux observés in vivo chez l’enfant. Ensuite un modèle de fermentation en continu à trois réacteurs pour simuler le côlon proximal, distal et transverse chez l’enfant a été développé et validé. Ce nouveau modèle a ensuite permis de comparer les effets d’un prébiotique connu (fructooligosaccharide) et d’un exopolysaccharide produit par L. rhamnosus RW-9595M sur l’écosystème intestinal chez l’enfant. Le fructooligosaccharide testé influençait favorablement l’écosystème intestinal alors que l’exopolysaccharide n’était pas métabolisé par le microbiote intestinal chez les enfants. Ce nouveau modèle avec cellules immobilisées possède l’avantage d’obtenir une grande stabilité à la fois de la composition bactérienne et de l’activité métabolique de la microflore, faisant de ce nouveau modèle de fermentation colique un outil de travail pratique, fiable et facile à opérer. / The intestinal microbiota is a complex ecosystem playing a key role in human health. The intestinal microbiota establishment occurred during the first year of life. To stimulate bifidobacteria and lactobacilli in formula fed infants, infant formula could be supplemented with probiotics or prebiotics, food ingredient able to improve human health. This supplementation could provide to them a better protection against gastro-intestinal disorders, infections and allergic risks. In vivo studies are difficult to carry out in infants due to accessibility and ethic problems, then in vitro studies become important. Continuous fermentation systems display the closest conditions to those encountered in vivo. Different fermentation systems have been proposed, all are using free-cell cultures whereas in vivo bacteria are present in colon at planktonic and sessile states. To our knowledge only one in vitro model has been proposed to simulate infant colonic fermentation. The aim of this study was to develop a new in vitro system with immobilized cells to simulate infant colonic ecosystem. First a feasibility study was done, we showed that a complex fecal microflora could be immobilized and the inoculum bacterial diversity was conserved in the ecosystem established in the fermentation system. The bacterial composition and metabolic activities of the microbiota reached an equilibrium specific to the fermentation conditions tested. These equilibriums were closed to those detected in vivo in infant colon. Then a three-stage chemostat using immobilized fecal bacteria was developed and validate to simulate simultaneously, proximal, transverse and distal infant colon conditions. This last in vitro colonic fermentation model was used to compared the effect of a well-known prebiotic (fructooligosaccharide) with an exopolysaccharide produced by L. rhamnosus RW-9595M on the infant colonic microbiota. The fructooligosaccharide used beneficially influenced the bacterial ecosystem whereas exopolysaccharide substrate did not seem to be metabolized by infant colonic microbiota. The main advantage of this system with immobilized cells is the great stability of the bacterial composition and metabolic activities of the microflora established in the model. For this, the in vitro colonic fermentation system with immobilized cells is a very efficient tool, easy to operate and reliable.

Es planteja la hipòtesi que el SMS 201 o octreotide, derivat actiu de la somatostatina, posseeix efectes beneficiosos sobre l'oclusió i la isquemia intestinal d'aparició aguda, millorant les conseqüències de les alteracions fisiopatológiques i amb això verificar en quin mesura posseeix un determinat efecte terapeutic.Per a això s'ha planificat un estudi experimental que ha comprès una avaluació bioquímico-clínica, morfològica i de supervivència en 6 patologies a través d'un protocol en el qual ha estat administrat l'octreotide com única opció terapeutica farmacològica. / Se plantea la hipótesis que el SMS 201 u octreotide, derivado activo de la somatostatina, posee efectos beneficiosos sobre la oclusión y la isquemia intestinal de aparición aguda, mejorando las consecuencias de las alteraciones fisiopatológicas y con ello verificar en qué medida posee un determinado efecto terapeútico.Para ello se ha planificado un estudio experimental que ha comprendido una evaluación bioquímico-clínica, morfológica y de supervivencia en 6 patologías a través de un protocolo en el cual ha sido administrado el octreotide como única opción terapeútica farmacológica.

Thèse de doctorat : Biologie Moléculaire : Nancy 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse de doctorat : Sciences de la Vie et de la Santé : Strasbourg 1 : 2007. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 12 p.