Cette étude évalue des techniques d'extraction des lipides de microalgues, alternatives aux techniques conventionnelles par solvant. Les techniques disponibles d'extraction aqueuse ont été revues et deux d'entre elles ayant la meilleure applicabilité industrielle ont été testés, soit l'homogénéisation à haute pression (HHP) et l'homogénéisation à billes (HB). L'efficacité de ces techniques est évaluée en faisant varier leur principaux paramètres, en combinant la technique à la digestion enzymatique et en variant l'espèce de microalgues (Nannochloropsis oculata, Pavlova lutheri et Chlorella sp.). Des pourcentage de bris cellulaire appréciable de plus de 80 % sont obtenus, mais la récupération est en dessous de 10%. Les problématiques liées à cette étape de récupération sont discutées. L'identification des défis à relever au niveau de l'extraction des lipides et de leur récupération permet de faire un pas vers le développement d'une technologie de production de biodiésel microalgal plus abordable.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / L'amélioration des habitudes de vie se situe au coeur des stratégies préventives visant la prise en charge du syndrome métabolique. Toutefois, il n'existe pas de consensus précis quant aux meilleures recommandations nutritionnelles pour traiter le syndrome métabolique. Dans cette thèse, les mécanismes par lesquels un régime faible en gras et un régime riche en gras monoinsaturés affectent différents facteurs de risque de maladies cardiovasculaires associés au syndrome métabolique ont été étudiés. Les analyses de la cinétique in vivo de diverses apolipoprotéines (apo) ont révélé que la diminution des concentrations plasmatiques de cholestérol-HDL entraînée par la consommation du régime faible en gras était attribuable à une diminution de la production de l'apoA-I. Toutefois, lorsqu'associé à une perte de poids modeste, le régime faible en gras a entraîné une diminution parallèle du catabolisme de l'apoA-I, évoquant ainsi la possibilité d'un mécanisme de compensation bénéfique permettant de ralentir la diminution des concentrations de cholestérol-HDL. L'analyse de la cinétique in vivo de l'apoCIII plasmatique et de l'apoB-100 des lipoprotéines de très faible densité, deux déterminants des concentrations plasmatiques de triglycérides, a montré que la variation des taux de production de ces apolipoprotéines entraînée par la consommation du régime riche en gras monoinsaturés pourrait être responsable, en partie, de l'effet hypotriglycéridémiant de ce régime. Aucun des deux régimes expérimentaux n'a entraîné de changements significatifs dans les concentrations plasmatiques de protéine C-réactive (CRP). Cependant, les valeurs basâtes de CRP des sujets prédisaient leur réponse lipidique et lipoprotéique à chacun des régimes expérimentaux de sorte que les individus ayant des concentrations plasmatiques de CRP plus élevées au départ avaient une réponse moins favorable aux régimes. Finalement, les deux régimes expérimentaux ont entraîné une diminution significative des concentrations plasmatiques d'adiponectine, laquelle semble s'expliquer, entre autres, par les changements lipidiques et lipoprotéiques survenus en réponse aux régimes. Les résultats de cette thèse ne permettent pas d'identifier le régime optimal pour traiter le syndrome métabolique. Toutefois, les connaissances nouvelles engendrées ont permis de soulever des pistes intéressantes concernant les mécanismes d'action de deux régimes préconisés pour améliorer le profil de risque cardiovasculaire. / Lifestyle modifications, which include the adoption of a healthy diet, are at the heart of the preventive strategies aiming to effectively manage the metabolic syndrome and its associated risk factors. However, there is no consensus regarding the optimal dietary recommendations for that purpose. In the present thesis, the mechanisms whereby the cardiovascular risk factors of the metabolic syndrome are affected by a low fat diet and a high monounsaturated fatty acid diet were studied. Analyses of the in vivo kinetics of several apolipoproteins (apo) revealed that the reduction of HDL-cholesterol induced by the consumption of the low fat diet was attributable to a reduction in plasma apoA-I production rate. However, when associated with a modest reduction in body weight, the low fat diet also induced a reduction in plasma apoA-I catabolism, suggesting a compensatory mechanism to prevent further reduction of HDL-cholesterol. In vivo kinetics of plasma apoC-III and very low density lipoprotein-apoB-100, two determinants of plasma triglyceride concentrations, showed that variations in the production rate of these two apolipoproteins induced by the consumption of the high monounsaturated fat diet may have been responsible for the hypotriglyceridemic effect of that diet. None of the experimental diets affected plasma C-reactive protein (CRP) levels. However, subjects' baseline plasma CRP levels modified their lipid and lipoprotein responses to both diets so that those with high plasma CRP levels at study onset had a less favorable response to the dietary interventions. Finally, both diets induced a reduction in plasma adiponectin levels which appeared to be related, at least in part, to diet-induced variations in lipids and lipoproteins. Overall, results of the present thesis could not single out the best diet to treat features of the metabolic syndrome. However, they represent original and valuable information regarding the mechanisms by which two of the most widely advocated heart-healthy diets may favorably alter cardiovascular risk factors associated with the metabolic syndrome.

La résistance à l'insuline et le diabète de type 2 ont maintenant atteint des proportions épidémiques dans notre société. Plusieurs facteurs peuvent en déterminer le développement de même que la progression et il est primordial de bien connaître les mécanismes impliqués, de façon à pouvoir prévenir ou traiter ces complications. Les études qui sont présentées dans cette thèse nous permettent de mieux comprendre l'implication de deux nouveaux modulateurs, SHP-1 et CEACAM1, dans la régulation de la sensibilité à l'insuline et du métabolisme lipidique. Dans la première étude, nous avons identifié que la protéine tyrosine phosphatase SHP-1 était un modulateur négatif de l'action de l'insuline dans le foie et le muscle squelettique. Des modèles animaux d'inactivation spécifique de l'enzyme présentent une sensibilité à l'insuline accrue grâce à une amélioration de la voie de signalisation PI3-kinase/Akt. Par ailleurs, nous avons également observé que SHP-1 joue un rôle dans la clairance hépatique de l'insuline, et que CEACAM1, un modulateur de l'internalisation et de la dégradation de l'insuline, est un substrat de SHP-1. Dans la seconde étude, nous avons analysé les conséquences métaboliques d'une invalidation génétique de CEACAM1 chez la souris (modèle Cc1'A). Ces animaux présentent une intolérance au glucose et un défaut au niveau de la clairance hépatique de l'insuline lorsqu'on les compare à leurs contrôles. Nous avons pu observer que les souris Cc1'A sont prédisposées au développement de la stéatose hépatique et de la résistance à l'insuline, particulièrement lorsqu'on les expose de façon chronique à une alimentation riche en lipides. Ces défauts sont associés à une augmentation de l'expression d'enzymes clés impliquées dans la lipogénèse et la synthèse de cholestérol. Cette étude a permis de mettre en évidence un rôle pour CEACAM1 comme régulateur de la lipogénèse hépatique, en plus de sa fonction connue comme modulateur de la clairance de l'insuline par le foie. Ill Les résultats obtenus lors de la réalisation de ces études permettent d'améliorer nos connaissances sur la modulation complexe de la sensibilité à l'insuline et du métabolisme lipidique. Nos travaux ouvrent la porte à de nouvelles études plus spécifiques sur les rôles de SHP-1 et CEACAM1 dans la modulation du métabolisme chez l'humain, et identifient également ces protéines comme d'éventuelles cibles potentielles pour le développement d'agents thérapeutiques destinés à contrer la résistance à l'insuline, le diabète de type 2 et les désordres lipidiques.

Bien que plusieurs stratégies puissent être utilisées afin d'atténuer les effets du stress lié au sevrage dont la réduction de l'intégrité intestinale et de la hausse de l'inflammation, certains nutriments tels que les lipides polaires s'avèrent intéressants et ont été peu étudiés chez le porcelet. L'objectif de la présente étude était de déterminer les impacts d'une alimentation riche en lipides polaires sur les performances de croissance, l'inflammation et la santé intestinale des porcelets en post-sevrage. Des porcelets mâles sevrés (n = 240 ; âgés de 21 jours ; 6,3 ± 0,5 kg de poids corporel) ont été regroupés en fonction de leur poids initial et répartis dans 48 parcs de 5 animaux dans un plan factoriel 3 x 2 au sein de blocs complets randomisés, où les animaux ont reçu soit un aliment solide à base de lipides de soja (24 parcs ; SD), soit un aliment solide à base de lipides polaires (24 parcs ; PD), du 1er jour post-sevrage au 21e jour de la phase d'expérimentation. Dans chaque groupe d'aliment solide, les animaux ont reçu l'un des trois lactoremplaceurs (LR ; 0,5 L/j/animal) pendant les 7 premiers jours : 1) LR commercial (CO) ; 2) LR à base de lipides polaires (PO) ; 3) LR à base de lipides de soja (SO). Par la suite, tous les animaux ont reçu un aliment solide commun du 21e au 42e jour. Nos résultats indiquent une interaction entre la diète et le temps pour la prise alimentaire (*P* = 0,004), qui était inférieure de 17 % dans le groupe PD par rapport au groupe SD uniquement au jour 21. Une interaction à trois voies a été observée pour le poids vif (*P* < 0,01), qui a augmenté avec le temps et était inférieur de 14 % dans le groupe PO par rapport au groupe CO chez les animaux nourris avec la diète PD, mais pas différent entre les autres traitements. De même, le gain moyen quotidien était inférieur de 9 % dans le groupe PO par rapport au groupe CO chez les animaux nourris avec la diète PD (Interaction diète x LR ; *P* = 0,01). Les concentrations des protéines de liaison aux lipopolysaccharides bactériens (LBP) ainsi que de la calprotectine n'ont pas été affectées par la diète, le temps, où les LR. Cependant, on observe un effet du temps au jour 14 (*P* < 0,001), où la concentration des acides gras non-estérifiés (AGNE) a augmenté dans le groupe SO par rapport aux autres groupes. Ces résultats montrent que les performances de croissance sont négativement affectées par les lipides polaires lorsque fournis à la fois dans le lactoremplaceur et dans la diète de démarrage. Un modèle induisant davantage de stress serait intéressant afin d'évaluer le potentiel anti-inflammatoire des lipides polaires dans un tel contexte. / Although several strategies can be used to alleviate weaning stress, including intestinal integrity and inflammation, certain nutrients such as polar lipids have been little studied in piglets. The aim of the present study was to determine the impact of a polar lipid-rich diet on growth performance, inflammation, and intestinal health in post-weaning piglets. Weaned male piglets (n = 240; 21 days old; 6.3 ± 0.5 kg body weight) were grouped by their initial weight and assigned to 48 pens of 5 animals in a 3 x 2 factorial design within randomized complete blocks, where animals received either a soybean lipid-based (24 pens; SD) or a polar lipid-based diet (24 pens; PD) from weaning to day 21 of the nursery phase. Within each diet group animals received 1 of 3 milk replacers (MR; 0.5 L/d/animal) for the first 7 d: 1) Commercial MR (CO); 2) Polar lipid-based MR (PO); 3) Soybean lipids-based MR (SO). Subsequently, all animals received a common diet from day 21 to day 42. Our results indicate an interaction between diet and time for feed intake (*P* = 0.004), which was 17% lower in the PD group compared to the SD group on day 21, but not different at any other time. A three-way interaction was observed for live weight (*P* < 0.01), which increased over time and was 14% lower in the PO group compared to the CO group in animals fed the PD diet, but not different between the other treatments. Similarly, the average daily gain was 9% lower in the PO group compared to the CO group in animals fed the PD diet (Diet ? MR interaction; *P* = 0.01). The lipopolysaccharides binding protein (LBP) and calprotectin concentrations were not affected by diet, time, or MR. However, there was a time effect on day 14 (*P* < 0.001), where the non-esterified fatty acids (NEFA) concentration increased in the SO group compared to the other groups. These results show that the differences in growth performance indicate a negative impact of the polar lipids supplied in both the MR and the starter diet. A more stress-inducing model would be interesting to assess the anti-inflammatory potential of polar lipids in such a context.

L’obésité augmente le risque de nombreuses maladies dont le diabète de type 2, les maladies cardiovasculaires, l’hypertension artérielle, les AVC (accident vasculaire cérébral), l’ostéo-arthrite, l’apnée obstructive du sommeil et plusieurs types de cancer. Le risque est d’autant plus grand en présence d’obésité sévère laquelle est un problème prévalent qui continue de croître. L’évaluation du risque cardiovasculaire chez des obèses sévères a déjà été évaluée au moyen du score de risque de Framingham. Bien que ce score ne soit pas validé pour cette population, il s’agit d’un outil qui peut résumer les changements des multiples facteurs de risque pour un même patient au fil du temps. La prise en charge de l’obésité inclus: 1) le changement des habitudes de vie, 2) le traitement pharmacologique et, 3) le traitement chirurgical. Ce dernier est le seul prouvé efficace à long terme chez les patients obèses sévères afin de permettre une perte de poids significative et la résolution des comorbidités associées à l’obésité dont l’apnée obstructive du sommeil, l’hypertension artérielle, le diabète de type 2 et la dyslipidémie. La dyslipidémie englobe les différentes anomalies du bilan lipidique. Il existe deux grands types de chirurgie bariatrique: 1) les chirurgies restrictives et, 2) les chirurgies mixtes. La résolution des comorbidités est variable selon le type de chirurgie pratiquée. L’objectif principal de ce mémoire était de comparer, par rapport à un groupe témoin, les effets sur le bilan lipidique d’un programme d’entrainement structuré entre les mois 3 et 6 d’une chirurgie bariatrique mixte ou restrictive. Nos travaux ont permis de démontrer qu’un programme d’entraînement supervisé de 12 semaines suivant une chirurgie bariatrique a un effet bénéfique additif sur les HDL sans avoir d’impact sur les autres paramètres du bilan lipidique (cholestérol total, ratio cholestérol total/HDL, apo-B, TG, LDL, non-HDL). Ce programme d’entraînement n’entraînait pas de bénéfice supplémentaire sur le risque cardiovasculaire estimé au moyen du score de risque de Framingham. / Obesity increases the risk of many health issues like type 2 diabetes, cardiovascular disease, high blood pressure, stroke, osteoarthritis, obstructive sleep apnea and many types of cancer. This risk is even higher facing severe obesity which is a prevalent health problem that continues to rise. Cardiovascular risk assessment in severely obese patients has already been measures in a few studies using the Framingham risk score. Even if this score has not been validated in this population, it remains a tool to express many risk factors evolution in a given patient over time. Global management of obesity include changes in health behaviors and pharmacological and surgical treatment. From now on, surgical treatment is the only effective treatment in severely obese patients to significantly achieved weight loss and the resolution of many comorbidities including sleep apnea, high blood pressure, type 2 diabetes and dyslipidemia. Dyslipidemia refers to any blood lipid alterations. Surgical treatment is divided in two classes of bariatric surgery that are the restrictive and hybrid procedures. Comorbidities resolution vary according to each specific procedure. The main objective of this study was to compare, with a control group, the effect of a supervised training program between the 3nd and the 6th month following bariatric surgery (either restrictive or hybrid) on blood lipids. We found that a supervised training program of 12 weeks following bariatric surgery was able to further increase HDL without having impact on the other blood lipids (total cholesterol, total cholesterol/HDL ratio, apo-B, TG, LDL and nonHDL). This training program did not further decrease the cardiovascular risk of patients as estimated by the Framingham risk score.

Le processus de maturation pulmonaire implique entre autres la production d'un composé majoritairement lipidique : le surfactant. Cette étude réalisée du jour de gestation (JG) 15.5 au jour post-natal (PN) 10 a permis d'identifier dans le poumon murin les sites d'expression des apolipoprotéines (apo) A-I, A-Il, C-II, H et de la lipoprotéine lipase (LPL), gènes impliqués dans le métabolisme des lipides. On observe une co-localisation dans les cellules épithéliales des conduits respiratoires au JG 17.5 pour tous les messagers étudiés. Une co-localisation pour les protéines apoA-I, H et LPL est observée dans les capillaires. L'apoC-H est exprimée dans les cellules épithéliales distales tandis que l'apoA-II est retrouvée dans le mesenchyme. En période post-natale, l'expression de l'apoC-II et de la LPL se situe dans les conduits bronchiques et les macrophages. La localisation du site d'expression de ces gènes leur suggère un rôle dans la synthèse du surfactant.

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Les bétaïne lipides (BL) sont des lipides polaires qui se distinguent des phospholipides (PL)par l’absence de phosphore (P). La réorientation métabolique induite par une limitation en P chez des microalgues produisant des BL (Tisochrysis lutea et Diacronema lutheri, Haptophytes) ou en produisant peu (Phaeodactylum tricornutum, Bacillariophyte) a été comparée à celle induite par une limitation en azote (N). Le devenir et le flux de carbone dans différentes voies de biosynthèse ont été étudiés par une approche pluridisciplinaire.La limitation nutritive en P ou en N affecte différemment le métabolisme du carbone selon les espèces microalgales. La limitation en P réduit fortement l’activité photosynthétique et la respiration chez P. tricornutum et T. lutea. Par conséquent, l’accumulation de carbone est plus élevée que sous limitation en N chez ces deux espèces. Les deux limitations stimulent en particulier la synthèse des lipides neutres et / ou des glucides. Le remplacement des PL par les BL a été observé chez P. tricornutum en condition de limitation en P. Ce résultat est en accord avec une augmentation de la transcription du gène codant la bétaïne lipide synthase. En revanche, cette limitation ne modifie pas les teneurs en BL rapportées au carbone chez T. lutea et D. lutheri. La composition en acides gras des différentes classes lipidiques est modifiée selon l’espèce microalgale et l’élément nutritif limitant. Une attention particulière a été portée aux acides gras de la série oméga-3, notamment l’acide eicosapentaénoïque (EPA, 20:5 ω3) et l’acide docosahexaénoïque (DHA, 22:6 ω3) dont les proportions varient en fonction de l’élément limitant,de l’espèce et de la classe lipidique. L’augmentation de la production des lipides neutres et / ou des lipides polaires, notamment des bétaïne lipides, riches en DHA et/ou EPA induite par un stress nutritif laisse envisager une valorisation de ces molécules d’intérêt dans différents domaines dont la nutrition et la santé. / Betaine lipids (BL) are P-free polar lipids, conversely to phospholipids (PL). The metabolic reorientation induced by phosphorus (P) limitation in microalgae producing BL (Tisochrysis lutea and Diacronema lutheri, Haptophyta) or producing low levels of BL (Phaeodactylum tricornutum, Bacillariophyta) was compared to that induced by nitrogen (N) limitation. The carbon destiny and flow in different biosynthetic pathways were studied with a multidisciplinary approach. P or N limitation differently affected carbon metabolism according to microalgal species. P limitation highly decreased photosynthetic activity and respiration of P. tricornutum and T. lutea. Consequently, carbon accumulation was higher than under N limitation in these two species. Both limitations stimulated the synthesis of neutral lipids and / or carbohydrates. Replacement of PL by BL was observed in P. tricornutum under P limitation. This result is in agreement with a transcription increase of the gene encoding BL synthase. On the other hand, this limitation did not modify BL contents in reference with carbon in T. lutea or D. lutheri. Fatty acid composition of the different lipid classes was modified according to the microalgal species and the limiting nutrient. Particular attention was paid to the fatty acids of the omega-3 series, notably eicosapentaenoic acid (EPA, 20:5 ω3) and docosahexaenoic acid (DHA, 22:6 ω3), the proportions of which vary according to the limiting element, species and lipid class. The increase in the production of neutral lipids and / or polar lipids, especially betaine lipids, rich in DHA and / or EPA induced by nutritive stress suggests a valorization of these molecules of interest in various areas including nutrition and health.

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