Protocole d'entente entre l'Université Laval et l'Université du Québec à Chicoutimi / La prévalence de l’obésité chez les enfants et les adolescents a augmenté de façon importante depuis les dernières décennies. Celle-ci peut apporter des conséquences néfastes sur la santé cardiovasculaire et ainsi, entrainer un développement précoce de l’athérosclérose. L’obésité est, entre autres, associée à une diminution des niveaux de cholestérol HDL et à une diminution de la fonctionnalité des particules HDL. Récemment, il a été démontré que la fonctionnalité des particules HDL était inversement associée au risque de maladies coronariennes. Cependant, peu d’études se sont intéressées à ce sujet chez les jeunes. L’objectif principal de ce projet de maîtrise était d’évaluer l’impact d’un programme d’intervention multidisciplinaire sur la fonctionnalité des particules HDL chez l’adolescent obèse. Vingt-neuf adolescents (16 garçons et 13 filles) âgés de 11 à 16 ans ont participé à cette étude. Le but de l’intervention était d’améliorer les habitudes alimentaires et d’augmenter le niveau d’activité physique. Les jeunes ont été suivis par une équipe multidisciplinaire et ont participé à trois séances d’entrainement par semaine, et ce, pendant 16 semaines. Les résultats suggèrent qu’un programme d’intervention multidisciplinaire peut contribuer à améliorer le profil de risque et la capacité d’efflux des particules de cholestérol HDL chez des adolescents obèses. De plus, ils indiquent que les changements dans la capacité d’efflux des particules de cholestérol HDL sont liés aux changements dans les concentrations de cholestérol HDL. / The prevalence of childhood obesity has significantly increased over the past decades. This increased have adverse effects on cardiovascular health, leading to early development of atherosclerosis. Obesity is associated with a reduced HDL cholesterol level and with a decreased efflux capacity of HDL particles. Recently, it has been shown that efflux capacity of HDL particles is inversely associated with the risk of coronary heart disease. However, only few studies have addressed this issue in obese adolescents. The main objective of this study was to assess the impact of a multidisciplinary intervention program on HDL cholesterol efflux capacity (CEC) in obese adolescents. Twenty-nine adolescents (16 boys and 13 girls) aged 11 to 16 years were involved in this study. The goal of the intervention was to improve eating habits and increase the level of physical activity. Each youth was followed by a multidisciplinary team and trained three sessions per week for 16 weeks. Results suggest that a multidisciplinary intervention program can help to improve risk profile and HDL CEC in obese adolescents. In addition, results indicate that changes in HDL CEC are related to changes in HDL cholesterol concentrations

Les acides a-linoléniques conjugués (CLnA) sont présents dans la nature et plus particulièrement dans la matière grasse laitière. L'influence d'un mélange d'acide alinolénique conjugué composé des isomères 18 :3 9-cis,\\-trans,\5-cis et 9-cis,)3-trans,\5- cis a été étudié afin de déterminer leurs effets physiologiques in vivo. Nous avons tout d'abord démontré que ces isomères étaient absorbés, incorporés et métabolisés chez le rat dans des conditions physiologiques. De plus, les métabolites formés ont été accumulés dans les phospholipides du foie et du plasma. Cependant, un seul isomère, soit le 18 :3 9-c/s,lltrans,\5-cis a été allongé et désaturé afin de produire des isomères conjugués de l'acide eicosapentaénoïque (EPA) et docosahexanénoïque (DHA). Nous avons ensuite démontré que ce mélange de CLnA altérait négativement le profil lipidique sanguin de hamsters ayant ingéré un régime hypercholestérolémiant en augmentant la quantité de lipoprotéines petites et denses dans le plasma des animaux. Cependant, cette augmentation ne semble pas s'être répercutée sur la formation précoce et accentuée de stries lipidiques dans les aortes de ces animaux. En contrepartie, dans une autre expérience utilisant des souris mâles et femelles, une forte tendance à diminuer la masse grasse chez les souris femelles a été observée. Cette diminution ne s'est pas accompagnée d'une accumulation de lipides dans le foie constituant un effet favorable des CLnA dans la diminution de la masse grasse. Finalement, l'effet des CLnA sur le cancer mammaire induit chimiquement à des rates a conduit à la diminution de l'incidence du cancer. Cette diminution ne s'est cependant pas accompagnée d'une diminution de la promotion des tumeurs. Les études complémentaires visant à partiellement élaborer un mécanisme d'action n'ont pas été concluantes supposant que l'action des CLnA pourrait reposer sur la modification de la composition lipidique des phospholipides membranaires. / Conjugated a-linolenic acid (CLnA) are found in milk fat. The physiological effects of feeding a mixture of CLnA composed 18:3 of cis-9,trans-ll,cis-l5 and cis-9,trans-\3,cis15 at equimolar concentration was evaluated in vivo. We have first demonstrated that the CLnA mixture was absorbed, incorporated and metabolized when given to rats in physiological conditions. The metabolites formed were incorporated into plasma and liver phospholipids. However, only one CLnA isomer, the 18:3 of cis-9,trans-ll,cis-\5, have been elongated and desaturated into conjugated isomers of eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA). We hypothesized that this isomer could have a greater physiological effect due to its elongation/desaturation pathway metabolism. In another study, we investigated the effect of CLnA mixture on cardiovascular disease and found that it increased small dense LDL in hamsters fed a hypercholesterolemic diet with CLnA mixture. However, this increase had no repercussions on the formation of fatty streaks in the aortas. Another experiment has been done on the influence of feeding CLnA mixture on body fat mass and feed efficiency on male and female mice. A tendency to decrease the body fat mass was observed in female and no liver fat accumulation was observed in the animals. Finally, in rats induced chemically mammary tumors and fed the CLnA mixture, a significant decrease of tumors incidence was observed compared to control group. However, no impact of the diet was observed for the growth of tumors with this diet and compared to control group. Other studies have also been done to identify some mechanisms of CLnA but the results were not enough conclusive to propose mechanistic path. We nevertheless suppose that CLnA may act by the modification of the lipid membrane phospholipids by the incorporation of CLnA metabolites changing membrane fluidity and permeability.

Les macrophages jouent un rôle clé dans l'athérosclérose. Après la captation massive des LDL oxydées (oxLDL), les macrophages sous-endothéliaux sont chargés en cholestérol et se transforment ainsi en cellules spumeuses qui contribuent à la formation de la plaque d'athérome. Les oxystérols, produits d'oxydation du cholestérol, sont retrouvés en quantité importante dans les oxLDL. Au niveau cellulaire, ils sont impliqués dans la régulation de l'homéostasie du cholestérol, l'induction du stress oxydatif cellulaire et de la cytotoxicité. Notre travail montre que le cholestérol, associé aux LDL et d'origine cellulaire, est fortement oxydé par les macrophages lors d'une exposition aux oxLDL. Les principaux produits d'oxydation sont le 7-cétocholesterol et 7α/β-hydroxycholestérol. De plus, nous démontrons que ces oxystérols sont exportés hors des macrophages via les HDL, mais pas l'apoA1. Nous avons aussi caractérisé les oxystérols formés dans les HDL suite à des modifications oxydatives et les HDL issues de patients diabétiques. Nous avons en outre montré que ces modifications sont associées à une diminution de la capacité des HDL à exporter les oxystérols. / Macrophages play a key role in atherosclerosis. After massive uptake of oxidized LDL (oxLDL), subendothelial macrophages are overloaded with cholesterol thereby leading to the formation of foam cells, which is one characteristic of atherogenesis. Oxysterols, the oxidation products of cholesterol, are one of major components of oxLDL; they are involved in the regulation of cholesterol homeostasis, induction of cellular oxidative stress and cytotoxicity. Our works show that both LDL derived-cholesterol and cellular cholesterol can be strongly oxidized in human THP1 and murine RAW macrophages, especially during exposure of oxLDL. The major oxidative products are 7-ketocholesterol and 7α/β-hydroxycholesterol. Moreover, we demonstrate that both oxysterols derived from LDL cholesterol and cellular cholesterol can be exported to HDL, whereas not to apoA1. Then, we studied the functionality of modified HDL and diabetic HDL on oxysterols efflux. A decrease of oxysterols efflux was observed with oxidized and glycoxidized HDL. Compared to the HDL of healthy controls, the HDL of diabetic subjects are less efficient to efflux oxysterols. Taken together, the increased production of oxysterols in presence of oxLDL and their lower efflux by modified HDL support the detrimental role of these oxidative compounds in pathophysiological conditions like diabetes.

Diminuer la teneur en acides gras saturés (AGS) dans l'alimentation est une recommandation nutritionnelle classique, puisque les AGS augmentent les concentrations de cholestérol des lipoprotéines de faible densité (LDL-C). Les produits laitiers à plus faible teneur en gras sont donc souvent recommandés afin de limiter l'apport en AGS. Or, les AGS provoquent aussi une hausse du cholestérol des lipoprotéines de haute densité (HDL-C) qui est associé à un plus faible risque de maladies cardiovasculaires (MCV). Néanmoins, un rôle causal du HDL-C dans le développement des MCV a été remis en question dans de récentes études contrôlées. Par contre, une mesure de fonctionnalité des HDL, telle la capacité d'efflux de cholestérol (CEC), pourrait apporter une information supplémentaire quant au rôle des HDL sur les MCV. Ainsi, notre groupe de recherche a entrepris l'étude de l'impact des gras laitiers sur la CEC stimulée par les HDL (CEC-HDL) afin de clarifier l'influence des AGS sur les HDL. Nos résultats ont montré que la source alimentaire des AGS influence cette mesure de fonctionnalité: une diète riche en AGS du beurre a provoqué une plus grande augmentation de la CEC-HDL qu'une diète riche en AGS du fromage. De plus, les effets des gras alimentaires sur la CEC-HDL ont été modulés par le sexe. La diète riche en AGS du beurre a augmenté la CEC-HDL chez les hommes seulement, tandis qu'une diète riche en gras mono-insaturés a augmenté la CEC-HDL seulement chez les femmes. Finalement, nous avons aussi trouvé une association entre l'augmentation du LDL-C et l'augmentation de la CEC-HDL en réponse à la diète « beurre » chez les hommes suggérant un certain mécanisme compensatoire. / Reducing saturated fatty acids (SFA) in the diet is a common nutritional guideline, because SFA raise low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) concentrations. Low-fat dairy products are often preferred to lower SFA intake. SFA also increase high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C) associated with a lower risk of cardiovascular disease (CVD). However, recent controlled studies indicated that HDL-C may not have a causal relationship with CVD. On the other hand, a measure of functionality, as is the cholesterol efflux capacity (CEC), could provide additional information on the role of HDL in CVD. Thus, our group began the study of the effects of dairy fats on HDL-mediated CEC (HDL-CEC) to clarify the effects of SFA on HDL. Our results showed that the SFA food source affects this functionality: a diet rich in SFA from butter increased HDL-CEC more than a diet rich in SFA from cheese. Additionally, gender seemed to modify the effects of dietary fats on HDL-CEC. The butter-rich diet increased HDL-CEC in men only, while a diet rich in monounsaturated fats increased HDL-CEC in women only. Finally, we also found an association between the increase in LDL-C and the increase in HDL-CEC after the butter-rich diet on men, suggesting a compensatory mechanism.

Les particules LDL et HDL petites et denses sont liees a un risque cardiovasculaire augmente. Malgre les fortes correlations negatives entre les taux de TG et la taille des particules LDL et HDL, les valeurs predictives de differents ratios et parametres de lipides et d'apolipoproteines sont partiellement caracterisees. Les objectifs du memoire sont d'identifier les determinants de la taille des particules LDL et HDL et d'evaluer les potentiels predictifs de differents ratios et parametres. Les tailles des particules LDL de 1956 sujets ont ete mesurees par electrophorese sur gradient de gel de polyacrylamide (PAGGE). Les particules LDL des hommes sont plus petites que celle des femmes. Le CLDL/ apoBLDL a la plus importante contribution a la variance de la taille des LDL. Tous les autres ratios etudies sont de mauvais predicteurs. Les meilleurs moyens de mesurer les tailles des particules LDL afin de predire le risque cardiovasculaire demeurent les mesures sur PAGGE

Les maladies cardiovasculaires (MCV) représentent la première cause de mortalité au monde, malgré des progrès significatifs dans la prise en charge des facteurs de risque traditionnels. De nouveaux biomarqueurs émergent, par exemple la capacité d’efflux du cholestérol (CEC) des HDL qui serait associée aux MCV indépendamment des concentrations de cholestérol HDL. Un autre biomarqueur est la proprotéine convertase subtilisine/kexine de type 9 (PCSK9), qui augmente les niveaux de cholestérol LDL en dégradant le récepteur aux LDL. Les facteurs qui influencent la CEC des HDL et la quantité de PCSK9 sont peu connus. L’objectif général de cette thèse est de déterminer si des interventions non pharmacologiques telles que la modification des habitudes de vie et la chirurgie bariatrique peuvent influencer ces biomarqueurs. Afin de répondre à cet objectif, nous avons étudié trois populations à risque : (1) 86 patients avec maladie coronarienne, (2) 117 hommes avec obésité abdominale et dyslipidémie, et (3) 69 hommes et femmes atteints d’obésité sévère. Les deux premières cohortes ont suivi une intervention de modification des habitudes de vie pendant 1 an visant à instaurer un minimum de 150 minutes d’activité physique par semaine et à améliorer la qualité nutritionnelle de leur diète. La cohorte de patients avec obésité sévère a subi une chirurgie bariatrique de type dérivation biliopancréatique avec commutation duodénale. Les La CEC des HDL a été mesurée à l’aide d’essais cellulaires dans les deux premières cohortes, alors que le niveau de PCSK9 a été mesuré par ELISA dans les trois cohortes. Dans tous les cas, les mesures ont été effectuées au début et à la fin des interventions. Nous avons montré que chez les patients coronariens et les hommes avec obésité abdominale, l’intervention de modification des habitudes de vie a augmenté la CEC des HDL, mais a eu un effet mineur sur les niveaux de PCSK9. En revanche, chez les hommes avec obésité abdominale les niveaux de PCSK9 sont diminués par un repas riche en gras. Les améliorations de la CEC des HDL à la suite de l’intervention de modification des habitudes de vie étaient principalement expliquées par l’augmentation des concentrations de l’apolipoprotéine A1 et du cholestérol HDL. La chirurgie bariatrique a augmenté la concentration de PCSK9 en phase aiguë, mais l’a diminué à long terme. Ces résultats suggèrent que le niveau de PCSK9 seraient modifiés par des changements drastiques comme une importante perte de poids à la suite d’une chirurgie bariatrique. En conclusion, les interventions non pharmacologiques semblent moduler positivement la CEC des HDL et modestement la PCSK9 dans des populations à haut risque cardiovasculaire, ce qui pourrait en partie expliquer l’impact bénéfique de ces interventions sur le risque cardiovasculaire. / Cardiovascular disease (CVD) is the leading cause of death in the world, despite significant progress in the management of traditional CVD risk factors. New biomarkers are emerging, such as the HDL cholesterol efflux capacities (HDL-CEC) that are associated with CVD, independently of HDL cholesterol levels. Another biomarker is proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9), which increases low-density lipoprotein (LDL) cholesterol levels by degrading the LDL receptor. Little is known about the factors that influence HDLCEC and PCSK9 physiological variation. The overall objective of this thesis is to determine whether improvements in lifestyle and bariatric surgery can influence these biomarkers. To achieve this objective, we have studied three populations at risk: 86 patients with coronary artery disease, 117 men with abdominal obesity and dyslipidemic and 69 men and women with severe obesity. The first two cohorts followed a 1-year lifestyle modification program aimed at achieving a minimum of 150 minutes of aerobic physical activity weekly and improving diet quality. We measured HDL-CEC using cell assays in both populations before and after the interventions. The cohort of patients with severe obesity underwent bariatric surgery of biliopancreatic diversion with duodenal switch. PCSK9 levels were measured by ELISA in all cohorts, at the beginning and at the end of the interventions. Our results showed that in coronary patients and men with abdominal obesity, the interventions led to minor changes in PCSK9 levels. In contrast, in men with abdominal obesity PCSK9 levels were acutely decreased by a high-fat meal. Bariatric surgery increased PCSK9 concentration in the acute phase, but decreased in the long term. These results suggest that PCSK9 levels could be modified following drastic interventions such as significant weight loss following bariatric surgery. Lifestyle modification program induced significant increases of HDL-CEC in coronary patients and men with abdominal obesity. In addition, improvements in HDLCEC following lifestyle modification interventions were mainly explained by increases in apolipoprotein A1 and HDL cholesterol levels. In conclusion, non-pharmacological interventions appear to positively modulate HDL-CEC and modestly influence PCSK9 in populations at high cardiovascular risk, which could partly explain the beneficial impact of these interventions on cardiovascular risk.

Les résultats des études cliniques récentes évaluant l'impact de l'augmentation du HDL-C sur la survenue des maladies cardiovasculaires n'ont pas permis de démontrer une efficacité significative de cette stratégie thérapeutique ciblée sur le HDL-C. L'évaluation de la fonctionnalité des particules HDL dans sa capacité à assurer le retour du cholestérol des tissus périphériques au foie s'avère plus importante que la simple mesure du HDL-C. L'objectif de mes travaux de recherche a été d'évaluer la fonctionnalité des particules HDL en fonction du contexte métabolique, inflammatoire et génétique de chaque individu. Mes travaux de recherche ont démontré que la niacine réduit l'athérogénicité des lipoprotéines durant la période postprandiale modulant par conséquent la fonctionnalité des particules HDL dans la voie du transport inverse de cholestérol. J'ai également montré que certaines pathologies infectieuses associées à des taux bas de HDL-C, entrainent une baisse de la capacité des particules HDL à stimuler l'efflux de cholestérol à travers le macrophage humain. En revanche, j'ai montré que des variations génétiques entrainant des taux élevés de HDL-C ne sont pas associées à une dysfonction des particules HDL dans la voie du transport inverse de cholestérol. Mes travaux soulignent l'importance de considérer que la fonctionnalité des particules HDL est modulée in vivo par des contraintes métaboliques inflammatoires et génétiques d'où il est nécessaire que les thérapies en cours de développement visant à augmenter la fonction des HDL soient résistantes aux modifications métaboliques et inflammatoires afin d'assurer une athéroprotection efficace. / HDL cholesterol as a therapeutic target has been the focus over the past 20 years mainly because its plasma concentrations are inversely correlated with the risk of coronary events. However, recent clinical trials involved the addition of niacin or CETP inhibitors to a statin in patients with CHD who had well controlled LDL-C levels have failed to show evidence of a significant reduction in cardiovascular events. Studies on the capacity of HDL to promote reverse cholesterol transport pathway have suggested that this is a better predictor of prevalent atherosclerotic disease than HDL-C itself. The main purpose of my project was to evaluate the impact of metabolic context, inflammation and genetics on modulation of HDL functionality. I have shown that extended release niacin/laropiprant treatment reduces atherogenic postprandial lipoproteins in patients with metabolic disorders stabilized by statins, having consequences on reverse cholesterol transport pathway and HDL functionality. Moreover, I have shown that infectious diseases such as HIV, induce an alteration in the capacity of HDL particles to stimulate cholesterol efflux from human macrophages. I have also shown that mutations causing high levels of HDL-C, are characterized by the presence of functional HDL in their capacity to stimulate reverse cholesterol pathway. However such patients are not systematically protected against cardiovascular disease highlighting the complex relationship between cholesterol efflux and the prediction of cardiovascular events. Those results point out the relevance of developing therapeutic approaches targeting HDL function and reverse cholesterol transport pathway.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / Depuis les cinquante dernières années, les maladies cardiovasculaires (MeV) représentent la principale cause de décès dans la plupart des pays industrialisés. Malgré le fait que la compréhension des mécanismes sousj acents à ces pathologies, tout comme la qualité du traitement offert aux individus à haut risque de Mev ne cessent de s'améliorer, la morbidité cardiovasculaire diminue très peu et tend même à augmenter dans certaines populations. Plusieurs ont démontré que l'augmentation de la prévalence de l'obésité (particulièrement de l'obésité abdominale) et de la sédentarité pourrait, en partie, expliquer cette observation lourde de conséquences pour les systèmes de santé à travers le globe. Il est maintenant bien reconnu qu'une accumulation de tissu adipeux intra-abdominal ou viscéral est associée à plusieurs complications ± cardiométaboliques¿ qui augmentent le risque de MeV. Parmi ces complications, on retrouve entre autres une perturbation du métabolisme des lipoprotéines et des lipides, un état pro-inflammatoire et une perturbation de l'homéostasie du glucose et de l'insuline. Il est maintenantreconnu que les individus avec obésité viscérale sont caractérisés par de petites particules LDL et HDL. Les travaux de ce présent projet de doctorat ont permis de démonter que les hommes et les femmes caractérisés par ce phénotype ont un risque élevé de Mev. Par ailleurs, nous avons démontré que la sédentarité et l'ob.ésité abdominale augmentent le risque de MeV dans une vaste étude de population européenne. Nous avons également soumis l'hypothèse qu'un profil inflammatoire détérioré pouvait représenter un lien entre ces phénotypes et le risque de Mev. En conclusion, le présent projet de doctorat a démontré qu'au-delà des facteurs de risque traditionnels de MeV, plusieurs facteurs/marqueurs de risque ± en émergence¿ pourraient être utiles afin de raffiner la prédiction du risque de Mev en prévention primaire. Les prochains outils cliniques permettant l'estimation du risque de Mev devront prendre en considération certaines complications associées à l' obésité abdominale.

Les maladies cardiovasculaires (CV) représentent la première cause de mortalité lors de l'insuffisance rénale chronique (IRC). Cette morbidité apparat précocement lors de l'IRC et ne peut être explique par les facteurs de risque traditionnels. Le stress oxydant (SO), composante du cortège métabolique de l'IRC, représente un facteur de risque non traditionnel intriqué avec l'inflammation et la malnutrition. Le but de ce travail a été d'étudier la place du SO dans la survenue des complications CV au cours de l'IRC sur modale animal, puis de comparer le profil protéomique et la fonctionnalité des HDL in vitro entre sujets hémodialysés (HD) et témoins. Le SO au niveau CV a été étudié dans un modèle animal (adénine) d'IRC associé à la malnutrition. L'activité de la NADPH oxydase cardiaque est triple, alors que les activités des complexes de la chaîne respiratoire mitochondriale et de la SOD sont normales. Cette surproduction d'anion super oxyde est associé à une surexpression de l'ostéopontine et du pro-collagène de type I. L'étude protéomique des HDL de sujets HD et témoins a permis de préciser les anomalies qualitatives associées à la baisse des HDL induite par l'IRC. Les propriétés anti-oxydantes des HDL de ces mêmes sujets ont été étudiées in vitro sur un modèle d'oxydation des LDL au cuivre et sur un modèle cellulaire d'activation de la NADPH oxydase. En comparaison aux témoins, les HDL des sujets HD perdent leur capacité de protection des LDL contre l'oxydation. Par contre, la modulation de la NADPH oxydase sur modèle cellulaire est conservée avec les HDL de sujets HD mais serait moindre en présence d'une forte inflammation systémique. Ces résultats suggèrent que le SO est au cœur des complications cardiaques au cours de l'IRC. Parmi les mécanismes de défense endogènes, les propriétés anti-oxydantes des HDL sont en partie altérées chez le sujet HD. / Cardiovascular (CV) diseases are the first cause of mortality during chronic kidney disease (CKD) and cannot only be explained by traditional risk factors (age, gender, dyslipidemia, hypertension). Oxidative stress, which has been associated with CKD, appears as a non-traditional risk factor closely interconnected with inflammation and malnutrition.This study aimed at investigating oxidative stress in CV complications in uremic rats. Then, HDL proteomic profile and in vitro functionality of HDL were compared between hemodialyzed (HD) patients and control subjects.First, an animal model of CKD associated with malnutrition, the adenine-fed rats, was set up in order to study CV oxidative stress. NADPH oxidase activity was increased three-fold, but the maximal activity of mitochondrial respiratory chain complexes and SOD were not different between groups. Superoxide anion output was associated with accumulation of osteopontin and of pro-collagen type I. In a second part, HDL proteomic study from HD and control subjects was performed to characterize qualitative modifications associated with the decrease in HDL observed in CKD. HDL anti-oxidative activities from these subjects were studied in vitro in a model of copper-induced LDL oxidation and in a cellular model of NADPH oxidase activation. Compared to control, HDL from HD patients failed to protect LDL oxidation. By contrast, HDL modulation of NADPH activity is maintained in HD patients but could be impaired by elevated inflammation.These results suggest that oxidative stress is a key event in cardiac complications during CKD. Among protective endogenous mechanisms, HDL anti-oxidative properties could be impaired in HD patients.

L’infertilité affecte jusqu’à 15-20% des couples en âge de se reproduire. C’est pourquoi, mieux comprendre les mécanismes à la base de la fécondation est essentiel pour l’identification de nouvelles causes d’infertilité et l’optimisation des techniques de reproduction assistée. La capacitation est une étape de la maturation des spermatozoïdes qui se déroule dans le tractus génital femelle. Elle est requise pour la fécondation d’un ovocyte. Notre laboratoire a démontré que des protéines du plasma séminal bovin, appelées protéines Binder of SPerm (BSP), se lient aux phospholipides portant des groupements choline à la surface de la membrane des spermatozoïdes lors de l’éjaculation et promeuvent la capacitation. Ces protéines exprimées par les vésicules séminales sont ubiquitaires chez les mammifères et ont été étudiées chez plusieurs espèces dont l’étalon, le porc, le bouc et le bélier. Récemment, l’expression de gènes homologues aux BSP a été découverte dans les épididymes d’humains (BSPH1) et de souris (Bsph1 et Bsph2). Notre hypothèse est que les BSP chez ces deux espèces sont ajoutées aux spermatozoïdes lors de la maturation épididymaire et ont des rôles dans les fonctions spermatiques, similaires à ceux des protéines BSP bovines. Les protéines BSP humaines et murines représentent une faible fraction des protéines totales du plasma séminal. Pour cette raison, afin d’étudier leurs caractéristiques biochimiques et fonctionnelles, des protéines recombinantes ont été produites. Les protéines recombinantes ont été exprimées dans des cellules Escherichia coli origami B(DE3)pLysS en utilisant un vecteur d’expression pET32a. Suivant la lyse cellulaire, les protéines ont été dénaturées avec de l’urée et purifiées par chromatographie d’affinité sur ions métalliques immobilisés. Une fois liées à la colonne, les protéines ont été repliées à l’aide d’un gradient d’urée décroissant avant d’être éluées. Cette méthode a mené à la production de trois protéines recombinantes (rec-BSPH1 humaine, rec-BSPH1 murine et rec-BSPH2 murine) pures et fonctionnelles. Des expériences de chromatographie d’affinité et de co-sédimentation nous ont permis de démontrer que les trois protéines peuvent se lier à des ligands connus des protéines BSP comme la gélatine et l’héparine en plus de pouvoir se lier aux spermatozoïdes. Nos études ont également révélées que les deux protéines rec-BSPH1 peuvent se lier aux liposomes de phosphatidylcholine (PC) et sont capable de promouvoir la capacitation des spermatozoïdes. À l’opposé, rec-BSPH2 ne peut ni se lier aux liposomes de PC, ni stimuler la capacitation. Finalement, les protéines recombinantes n’ont aucun effet sur la réaction acrosomique ou sur la motilité des spermatozoïdes. Chez les bovins, les protéines BSP induisent la capacitation grâce des interactions avec les lipoprotéines de haute densité (HDL) et les glycosaminoglycanes. Puisque le HDL est également un joueur important de la capacitation chez la souris, le rôle de la protéine native BSPH1 murine au niveau de la capacitation induite par le HDL a été étudié. Les résultats obtenus suggèrent que, in vivo, la protéine BSPH1 de souris serait impliquée dans la capacitation via une interaction directe avec le HDL. Comme les protéines BSPH1 humaines et murines sont orthologues, ces résultats pourraient aussi s’appliquer à la fertilité humaine. Les résultats présentés dans cette thèse pourraient mener à une meilleure compréhension de la fertilité masculine et aider à améliorer les techniques de reproduction assistée. Ils pourraient également mener au développement de nouveaux tests diagnostiques ou de contraceptifs masculins. / Infertility can affect as much as 15-20% of couples of reproductive age. Therefore, elucidating mechanisms occurring during fertilization is needed to resolve cases of infertility and optimize assisted reproductive technology procedures. Sperm capacitation is a maturation step that takes place in the female genital tract and is deemed to be essential for sperm to fertilize an oocyte. Our laboratory has demonstrated that proteins from bovine seminal plasma called Binder of SPerm (BSP) proteins bind to choline phospholipids on the sperm membrane upon ejaculation and promote capacitation. These proteins expressed in seminal vesicles are ubiquitous amongst mammals and have been studied in many species including stallion, boar, ram and goat. More recently, the expression of BSP-homologous genes has been discovered in the epididymis of humans (BSPH1) and in mice (Bsph1 and Bsph2). We hypothesized that the BSP homologs in these two species are added to sperm during epididymal maturation and play similar roles in sperm functions as bovine BSP proteins. BSP proteins in humans and mice constitute only a minute percentage of the seminal plasma proteins. Thus, to study their biochemical and functional characteristics recombinant proteins were produced. Recombinant proteins were expressed in Escherichia coli origami B(DE3)pLysS cells using a pET32a expression vector. Following cell lysis, proteins were denatured using urea and purified by immobilized metal ion affinity chromatography. Once bound to the resin, proteins were refolded using a decreasing urea gradient after which they were eluted. This method led to the production of three pure, functional recombinant proteins (human rec-BSPH1, mouse rec-BSPH1 and mouse rec-BSPH2). Using affinity chromatography and co-sedimentation experiments, we were able to demonstrate that all three recombinant proteins bind known ligands of BSP proteins including gelatin, heparin and have the ability to bind to sperm. Studies also revealed that both rec-BSPH1 proteins bind to phosphatidylcholine (PC) liposomes and promote sperm capacitation. However, rec-BSPH2 neither binds to PC liposomes nor stimulates capacitation. Recombinant proteins had no effect on acrosome reaction or sperm motility. In bovine, BSP proteins promote sperm capacitation through interactions with high-density lipoproteins (HDL) and glycosaminoglycans. Since in mice HDL is also a major factor implicated in capacitation, the role of the native murine BSPH1 protein in HDL-induced capacitation was investigated. Results obtained suggest that, in vivo, murine BSPH1 protein could act in capacitation via a direct interaction with HDL. As human and murine BSPH1 are orthologs, these results could possibly also apply to human fertility. The results presented in this thesis could lead to a better understanding of male fertility and help improve assisted reproduction technology procedures. They could also lead to the development of diagnostic tests as well male contraceptives.