Alpha-tocopherol, the most abundant form of vitamin E in man, is transported in the circulation by plasma lipoproteins. It plays important roles, not only in preventing lipid peroxidation, but also in modulating several cell functions such as cell signaling and gene expression. While chylomicrons transport dietary alpha-tocopherol after intestinal absorption, LDL and HDL are the major carriers of alpha-tocopherol in fasting plasma and largely contribute to its delivery to cells and tissues. Exchanges of alpha-tocopherol occur between plasma lipoproteins. In addition, alpha-tocopherol transfers have also been observed, in both directions, between plasma lipoproteins and artificial chylomicrons such as intravenous lipid emulsion particles used in parenteral nutrition. In acute conditions, intravenous supply of vitamin E via lipid emulsions, which bypasses the intestinal tract, may offer some advantages over oral administration to rapidly increase alpha-tocopherol plasma concentration. However, many questions remain unanswered regarding kinetics and factors facilitating vitamin E exchanges between lipid emulsions and plasma lipoproteins. The first part of this work aimed at characterizing alpha-tocopherol transfers between alpha-tocopherol rich emulsion particles and plasma lipoproteins as well as the potential for plasma proteins to modulate such transfers. An in vitro model of incubation was used in which emulsion triglyceride concentration was relatively low and lipoprotein levels comparable to those commonly found in the circulation. Results indicate a high capacity for LDL and HDL to acquire extra-amounts of alpha-tocopherol by rapid mass transfers from alpha-tocopherol-rich emulsion particles. Data further shows that, at a fixed alpha-tocopherol concentration provided by emulsion particles, the limiting factor for alpha-tocopherol enrichment is not the capacity of plasma lipoproteins to accommodate extra-amounts of alpha-tocopherol but the facilitating effect of plasma proteins on alpha-tocopherol transfer, the duration of the incubation and possibly the competition between different acceptor particles. Two lipid transfer proteins, PLTP and CETP, appear to largely mediate facilitation of alpha-tocopherol transfer; however, other plasma proteins may be involved. Data further shows that alpha-tocopherol enriched LDL and HDL can readily transfer newly acquired alpha-tocopherol to cells, without any regulation by plasma proteins.<p>Short-term prophylactic vitamin E supplementation has been suggested to be beneficial in some patients in acute conditions who present reduced plasma vitamin E concentrations in association with important changes in plasma lipids and severe oxidative stress. However, it was not clear whether low plasma vitamin E concentration in critically ill patients is related to changes in the composition of plasma lipoproteins or to a decrease in the number of alpha-tocopherol carriers. In the second part of this work, two clinical studies were conducted to analyze changes of lipoprotein concentration and composition in relation to inflammatory reaction and oxidative stress in selected subgroups of critically ill patients, namely patients undergoing cardiac surgery with different procedures. Important changes in LDL and HDL lipid content were observed, some of which contrast with previous observations made in critically ill septic patients. The reduced plasma level of alpha-tocopherol measured after cardiac surgery is entirely due to a reduced number of circulating LDL and HDL particles. Data suggests that such reduced number in alpha-tocopherol carriers post-surgery may impede the delivery of alpha-tocopherol to cells in conditions of increased requirements due to oxidative stress. Avoidance of extracorporeal circulation during cardiac surgery does not reduce inflammation-related changes in plasma lipids but largely prevents oxidative stress. This data on changes occurring in plasma lipoproteins may help to better define strategies against pro-inflammatory changes or oxidative stress. If further studies would confirm a clinical benefit with evidence-based rationale, alpha-tocopherol enriched lipid emulsions may be used to guarantee a sufficient alpha-tocopherol supply in acute conditions associated with fewer alpha-tocopherol transporters and increased requirements due to high risk of oxidative tissue injury.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le récepteur hépatique aux lipoprotéines LSR est impliqué dans la clairance des lipoprotéines riches en triglycérides telles que les résidus de chylomicrons pendant la phase postprandiale. La réduction de l’expression du LSR chez la souris (LSR+/-) est associée à une dyslipidémie et une lipémie postprandiale élevée. Afin de mieux comprendre la régulation de la distribution des lipides alimentaires, nous avons cherché quels étaient les facteurs pouvant affecter le niveau protéique de LSR. La leptine, hormone sécrétée par le tissu adipeux et connue pour son action d’hormone de satiété au niveau du système nerveux central, a été démontrée dans cette thèse comme modulant l’expression de LSR par la régulation de la transcription du gène lsr. La leptine est impliquée dans la régulation de la lipogénèse à travers SREBP-1. Grâce à l’utilisation d’un extrait de Garcinia cambogia contenant un inhibiteur de l’ATP citrate lyase, nous avons démontré une interaction importante entre les enzymes lipogéniques, l’expression de LSR et d’autres récepteurs lipoprotéiques, afin de maintenir un équilibre entre la synthèse de lipides endogènes et l’apport alimentaire de lipides exogènes. Soumises à un régime hyperlipidique, les souris sauvages montrent une diminution de l’expression des enzymes lipogéniques hépatiques, aggravée chez les souris LSR+/-. Ces résultats indiquent qu’il existe un mécanisme de maintien de l’équilibre entre la lipogénèse (synthèse endogène de lipides), la lipolyse (utilisation lipidique comme substrat énergétique) et le stockage de lipides à travers une forte interaction entre les enzymes lipogéniques et LSR. / The hepatic lipoprotein receptor LSR is involved in the clearance of triglyceride-rich lipoproteins including chylomicrons remnants during the post-prandial phase. Reduced LSR protein expression in mice (LSR+/-) is associated with dyslipidemia and increased postprandial lipemia; these mice exhibit increased weight gain with aging or when placed under a high-fat diet. In order to better understand the regulation of the distribution of dietary lipids, we looked for factors that could regulate LSR protein levels. Leptin is a hormone secreted by the adipose tissue that is a centrally-acting satiety factor, and was demonstrated to modulate LSR mRNA and protein expression through the modulation of transcription of the gene lsr. Leptin has been reported be involved in the control of lipogenesis through SREBP-1c. Using Garcinia cambogia extract containing an inhibitor of ATP citrate lyase, we demonstrated that there is an important link between lipogenic enzymes and LSR protein levels and with other lipoprotein receptors that provides the means to maintain a balance between endogenous lipid synthesis and dietary intake of exogenous lipids. When exogenous lipid intake is increased in the form of a high-fat diet, mice exhibited a decrease in hepatic lipogenic enzymes expression, but a deficiency of LSR led to increased lipid content in the peripheral tissues. These results suggest the presence of mechanisms for the maintenance for the balance between lipogenesis (de novo endogenous lipid synthesis), lipolysis (lipids used as energy substrate), and lipid storage through an important link between lipogenic enzymes and LSR.

Les acides linoléiques conjugués (ALC) sont des isomères positionnels et géométriques de l'acide linoléique 18:2 9c,12c, représentés par deux isomères principaux : l'acide ruménique ou 9c,11t, et l'isomère 10t,12c. L'acide ruménique est naturellement retrouvé dans les produits laitiers ; mais les tables de composition des aliments souffrent actuellement d'un manque de données concernant cet acide gras particulier. Les ALC, et notamment l'acide ruménique, semblent présenter des propriétés biologiques intéressantes pour la santé humaine, notamment lors de l'athérogenèse. Cependant, ces études utilisent des mélanges d'ALC. Le rôle respectif de chaque isomère est encore mal connu. Le premier volet de notre travail constituait déterminer les teneurs en acide ruménique de matières grasses laitières de plusieurs régions de France, sur plusieurs saisons, et d'étudier les variations de ces teneurs lors du passage du lait, à la crème, puis au beurre. Nos résultats montrent que les taux d'acide ruménique dans la matière grasse laitière varie avec la région et la saison étudiées. Ces différences pourraient être principalement imputables aux teneurs en acides gras poly-insaturés, et notamment en acide linoléique, de l'alimentation des bovins. Aucune variation n'est remarquée lors de la fabrication du beurre ; l'écrémage du lait, la maturation de la crème et le barattage ne semblent pas modifier les taux d'acide ruménique de la matière grasse laitière. Le deuxième volet de notre étude avait pour but de différencier le rôle de chacun des deux principaux isomères, et de focaliser sur les propriétés propres de l'acide ruménique, chez le hamster nourri avec un régime athérogène. Il ressort de nos travaux que l'acide ruménique exercerait un effet bénéfique supérieur à celui de l'isomère 10t,12c, sur une souche de hamster lors d'athérogenèse très précoce. Cependant cet effet bénéfique ne se fait plus sentir chez une autre espèce plus sensible à cette maladie, lors de stade plus avancé. En conclusion, l'exploration des propriétés biologiques de l'acide ruménique en regard de l'athérogenèse demande des travaux supplémentaires sur un modèle animal mieux adapté.

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

Certaines souches de bifidobactéries entrent dans la composition de laits infantiles. Leurs propriétés (modulation du microbiome, régulation de la translocation bactérienne, maturation de cellules dendritiques) sont liées à la capacité de sécrétion de composés de haut poids moléculaire lors de la fermentation bactérienne. Les objectifs de ce travail sont, dans un premier temps, de caractériser les molécules issues de la fermentation de la souche de référence B.breve C50, et de déterminer si d’autres bifidobactéries peuvent sécréter des molécules de propriétés similaires. Les analyses associant chromatographie gazeuse (GC), spectrométrie de masse (MS), électrophorèse, séquençage protéique montrent que les composés fermentaires de B.breve C50 sont des agrégats (>600kDa) associant des unités lipoprotéiques de la paroi cellulaire contenant un domaine CHAP et des sucres, en majorité du glucose. Ces agrégats sont reconnus par le TLR6, indiquant une structure lipoprotéique di-acylée. Ils sont également ligand de la galectine 1, ce qui suggère que les hexosamines et le galactose détectés par GC sont exposés à l’extérieur des agrégats. L’analyse in silico des homologies avec le gène codant pour la séquence protéique révèle la proximité du gène de B.longum avec B.breve. Par contre, il est peu probable que B.bifidum sécrète des agrégats semblables, la séquence du gène homologue étant dépourvu de lipobox. Les agrégats (>600 kDa), isolés après fermentation de la souche B.longum CBi0703 dans le milieu lacté de référence, montrent une composition similaire (unités lipoprotéique associées à des sucres, en majorité du glucose et du mannose), une reconnaissance par la Galectine 1 mais non par le TLR6. La différence de composition en lipide et l’hydrophobicité de la séquence protéique semble prévenir la reconnaissance de la structure lipoprotéique par le récepteur TLR6. Les agrégats de B.longum ayant montré des propriétés anti-inflammatoires, l’hypothèse d’une phagocytose a été explorée dans un deuxième temps. Les agrégats marqués par des marqueurs fluorescents ne sont pas détectés dans les cellules après contact direct (ex-vivo) ou gavage des animaux (in vivo). Une capture des agrégats par les cellules présentatrices d’antigènes est donc peu probable. La reconnaissance par la galectine 1 des deux types d’agrégats bifides nous fait privilégier la piste d’un mécanisme de régulation de la translocation du microbiome par l’intermédiaire des structures hexosamines et galactose exposées à la surface des agrégats. Dans un troisième temps, l’implication des agrégats bifides dans la prévention du diabète de type 1 a été explorée. En effet, le lait de femme prévient la survenue du diabète chez les souris NOD. La recherche par PCR du gène codant pour la lipoprotéine d’intérêt a permis la détection de B.longum dans 21 échantillons de lait maternel sur 33 (soit 12 mamans parmi 16). A l’inverse, B.breve est rarement isolé (2 mamans parmi 16). Comme l’analyse transcriptomique indique que les lipoprotéines sont synthétisées de façon continue, elles peuvent donc être sécrétées par les bifidobactéries dans le lait de femme. Aussi le choix s’est porté sur les agrégats de B.longum, testés à une dose anti-inflammatoire en prévention anti-diabétique. Si l’administration de lait maternel réduit l’incidence du DT1 chez des souris NOD âgées de plus de 18 semaines (p < 0.001), c’est au contraire une protection précoce mais qui ne persiste pas qui est observée sous agrégats bifides. L’effet protecteur est observé en absence de bifidobactéries intestinales. Les agrégats bifides à la dose anti-inflammatoire ne modulent pas à la même vitesse les bactéries intestinales sensibles au lait de femme, ce qui pourrait expliquer le retard d’apparition des premiers diabètes lors du traitement. / Some bifidobacterial strains are used to ferment infant formulas. Their properties (modulation of microbiome, regulation of bacterial translocation, dendritic cells maturation) are related to their ability to secrete high molecular weight compounds during the bacterial fermentation. The first objective of the study was to characterize the molecules secreted by the strain B.breve C50 used as a reference, and to determine whether other bifidobacteria can secrete molecules with similar properties. Analysis using gas chromatography (GC), mass spectrometry (MS), electrophoresis, protein sequencing showed that the B.breve C50 fermentation compounds are constituted of aggregates (>600kDa) combining units of a cell wall lipoprotein with a CHAP domain and sugars moities, mostly glucose. The aggregates are recognized by TLR6, indicating that the protein was diacetylated. They are also ligand of the galectin 1, suggesting that the hexosamine and galactose moieties detected by GC surrounded the aggregates. In silico analysis showed that a B.longum gene exhibiting a high homology with the B.breve C50 gene, coded for a lipoprotein, which was secreted during fermentation, and formed aggregates with sugars. B.bifidum species likely does not secrete similar aggregates since the sequence of the homologous gene is deprived of lipobox. B.longum CBi0703 and B.breve C50 aggregates shared the same global structure (lipoproteins with CHAP domain bordered by sugars primarily constituted of glucose and mannose). Remarkably, the CBi0703 aggregates were also able to bind Gal-1 but were lacking binding capacities to TLR6. It is likely that the hydrophobicity of the protein sequence, as well as the lipid and sugar compositions prevented the recognition of the lipoprotein structure by the TLR6 receptor. Secondly, a putative phagocytosis of aggregates was investigated. Fluorescent-labeled aggregates are not detected within cells after direct contact (ex-vivo) or oral challenge in animals (in vivo). Capture of the aggregates by antigen presenting cells seemed improbable. The two types of aggregates being recognized by galectin-1, regulation of the intestinal bacterial translocation by the aggregates likely involves the hexosamines and galactose surrounding their surface. In a third step, the possible involvement of the bifidobacterial aggregates in the prevention of type 1 diabetes was investigated. Actually, breast milk was previously shown to prevent diabetes onset in old NOD mice. Detection of bifidobacteria using amplification of the gene encoding the B.longum lipoprotein was positive in 21 human milk samples out of 31 (i.e. 12 mothers out of 16). Conversely, B.breve is rarely isolated (2/16 mothers). Since transcriptomic analysis showed that the lipoproteins were continuously synthesized, we hypothesized that the bifidobacterial aggregates were secreted by the bifidobacteria harbored in human milk. To ensure that B.longum aggregates play a role in the protection induced by human milk, they were assayed at an anti-inflammatory dose. Contrary to breast milk which reduced the incidence of T1D in NOD mice older than 18 weeks (p <0.001), only early but not persistent protection is observed during bifidobacterial aggregates intake. The protective effect was observed in the absence of intestinal bifidobacteria. Variation in intestinal bacterial colonization did not match in groups drinking human milk or bifidobacterial aggregates at an inflammatory dose. The difference in kinetics could support the delay in diabetes onset induced by the bifidobacterial aggregates.

Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La présente étude vise à étudier le potentiel de bifidobactéries à protéger les cellules contre l’infection par le Coxsackie B4 (CV-B4). Le criblage de bifidobactéries a identifié deux des cinq souches qui protégeaient les cellules HEp-2 lorsque les bifidobactéries sont pré-incubées avec les particules virales avant l'inoculation sur les cellules Hep-2. En revanche, aucun effet protecteur n'a été observé en incubant les cellules Hep-2 avec des bifidobactéries avant l'inoculation de CV-B4. Les lipoprotéines des parois cellulaires (LpAs) sécrétées par les souches sélectionnées sont testées pour leur activité antivirale. Les deux LpAs présentaient une activité antivirale quand ils sont incubés avec les particules virales avant d’être inoculées aux cellules HEp-2. Aucun effet protecteur n'a été induit par incubation des LpAs avec les cellules HEp-2 avant l'inoculation de CV-B4. La protéine recombinante présente une activité antivirale identique. Pour identifier les séquences peptidiques interagissant avec les particules virales, les protéines de LpAs sont alignées avec les séquences peptidiques du nord bord du canyon et avec l’empreinte de la région puff sur le Coxsackievirus et sur le récepteur de l’adénovirus (CAR). L'étude d'amarrage moléculaire in silico (Docking) utilisant le CV-B3 en tant que modèle a montré une faible énergie de liaison indiquant un système stable pour les peptides sélectionnés et par conséquent une interaction probable avec le CV-B. Les peptides de B.longum et de B.breve qui sont homologues à l’empreinte du rebord nord viral sur la séquence CAR, forment des liaisons d’hydrogène avec plusieurs résidus viraux dans la région du rebord nord du canyon, qui sont déjà décrits pour leur interaction avec le CAR.En conclusion, les protéines de LPAS bifidobactéries peuvent inhiber l'infection par le CV-B4 probablement par liaison aux acides aminés de la capside qui interagissent avec le CAR. / The present study aims at investigating the potential of bifidobacteria in protecting cells from Coxsackievirus B4 (CV-B4) infection. The bifidobacterial screening identified two out of five strains that protected HEp-2 cell viability when bifidobacteria were incubated with the viral particles prior inoculation. In contrast, no effect was shown by incubating HEp-2 cells with bifidobacteria prior CV-B4 inoculation. Cell-wall lipoproteins secreted by the selected strains (LpAs) were assayed for their anti-viral activity. The two LpAs exhibited anti-viral activity when they were incubated with the viral particles prior inoculation to HEp-2 cells. No effect was induced by incubating LpAs with HEp-2 cells prior CV-B4 inoculation. The recombinant LpAs derived-protein exhibited identical anti-viral activity. To identify the peptide sequences interacting with the virus particles, LpAs proteins were aligned with the peptide sequences of north canyon rim and puff footprint onto coxsackievirus and adenovirus receptor (CAR). The in silico molecular docking study using CV-B3 as template showed a low energy binding indicating a stable system for the selected peptides and consequently a likely binding interaction with CV-B. B.longum and B.breve peptides homologous to the viral north rim footprint onto CAR sequence formed hydrogen bonds with several viral residues in the north rim of the canyon, which were already predicted as interacting with CAR. In conclusion, proteins from bifidobacterial LpAs can inhibit the infection with CV-B4 likely through binding to the capsid aminoacids that interact with CAR.

Agrégation de l'enseignement supérieur, Orientation sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les maladies cardiovasculaires (MCV) représentent une des principales causes de décès dans le monde. La diminution des concentrations de cholestérol contenues dans les LDL (LDL) représente actuellement la méthode de prévention privilégiée dans la prévention des MCV. Toutefois, d’autres biomarqueurs, telles que la concentration d’apolipoprotéine (apo) B-100 et la taille des LDL, pourraient être utilisés et seraient possiblement supérieurs dans l’évaluation du risque. Ainsi, puisque la mesure du cholestérol LDL (LDL-C), habituellement utilisée en clinique, ne permet pas nécessairement de d’obtenir autant d’informations que ces deux derniers marqueurs, il importe d’en déterminer les facteurs métaboliques responsables, et ce, dans le but d’établir une stratégie de prévention efficace. Ce mémoire présente les résultats d’une étude d’observation dont l’objectif était de comparer les origines métaboliques de ces deux marqueurs athérogènes. Les résultats suggèrent que les phénotypes de la taille et du nombre de particules LDL naissent d’origines métaboliques distinctes. / Cardiovascular diseases (CVD) represent one of the leading mortality causes in the world. Reduction of the concentration of cholesterol in low-density-lipoprotein (LDL) is currently the privileged CVD prevention method. However, others markers such as apolipoprotein (apo) B-100 and LDL size might be more accurate in CVD risk prediction because they reflect additional features of cardiometabolic risk that are not provided by the traditional LDL-C measures in clinic. It is therefore of great interest to better understand the metabolic factors responsible for increased LDL particle number and decreased LDL particle size, in the optics of establishing an efficient prevention strategy. This thesis presents the results of an observational study, which has the objective of comparing the metabolic origins of high levels of apo-B100 and of small LDL particle size. Results suggest that both features are the result of distinct metabolic pathways.

Les impacts bénéfiques de l'exercice physique en endurance sur la santé cardiovasculaire semblent indépendants des changements des concentrations plasmatiques de LDL-cholestérol, qui est pourtant la première cible dans la prévention des maladies cardiovasculaires. L'absence de changement dans les concentrations de LDL-cholestérol ne signifie pas nécessairement qu'il n'y a aucun changement favorable dans l'homéostasie du LDL. Ce mémoire présente les résultats d'une étude dont l'objectif est d'étudier l'impact de l'exercice physique en endurance sur les marqueurs de synthèse endogène et d'absorption intestinale du cholestérol. Les résultats de cette étude démontrent que 20 semaines d'entraînement en endurance diminuent les niveaux plasmatiques du marqueur de synthèse de cholestérol et augmentent réciproquement les niveaux plasmatiques des marqueurs d'absorption de cholestérol chez des hommes et des femmes en santé et sédentaires. Ces changements dans l'homéostasie du cholestérol semblent bénéfiques d'un point de vue cardiovasculaire malgré l'invariabilité des concentrations plasmatiques de LDL-cholestérol.