Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2004-2005 / L'insuline est une hormone sécrétée par les cellules ? du pancréas qui maintient l'homéostasie glucidique en stimulant, notamment, l'entrée du glucose dans le muscle squelettique et le tissu adipeux en situation postprandiale. Elle exerce ces effets en enclanchant une cascade de signaux intracellulaires médiés via son interaction avec le récepteur de l'insuline et culminant vers la translocation des transporteurs de glucose GLUT4 à la surface cellulaire. La régulation de l'action de l'insuline sur le transport du glucose peut être affectée de façon importante par les nutriments, tels que les glucides, lipides et protéines. Les diverses études présentées dans cette thèse montreront le rôle important des facteurs nutritionnels dans la modulation de la signalisation insulinique et de la translocation de GLUT4 dans le muscle squelettique de rats, ainsi que dans des cellules musculaires et adipeuses in vitro. La première étude fut réalisée chez des rats nourris avec une diète riche en lipides où nous avons montré, chez ces derniers, des défauts d'activation de la phophatidylinositol (PI) 3- kinase ainsi que de ses effecteurs proximaux, l'Akt et les protéines kinases C atypiques, par l'insuline. / Cette défectuosité de la signalisation insulinique s'accompagnait d'une diminution de la translocation de GLUT4 autant à la membrane plasmique qu'aux tubules transversaux (T) comparativement à celle observée chez des animaux nourris avec une diète de type chow. Lors de notre deuxième étude, nous nous sommes intéressés à élucider les mécanismes cellulaires par lesquels les protéines issues de la morue prévenaient le développement de la résistance à l'insuline chez des rats rendus obèses suite à l'ingestion d'une diète hyperlipidique. Nous avons en effet observé que ces protéines, comparativement à la caséine et à la protéine de soya, normalisaient l'action de l'insuline sur l'activation de la voie PI 3-kinase/Akt et rétablissaient presqu'entièrement la translocation de GLUT4 au niveau des tubules T. / Dans notre troisième étude, nous nous sommes intéressés au rôle des acides aminés sur l'action de l'insuline dans les cellules musculaires L6 en culture. Nous avons montré que l'ajout d'acides aminés au milieu d'incubation réduisait la stimulation du transport du glucose par l'insuline, un phénomène complètement bloqué par la rapamycine, un inhibiteur hautement spécifique de la mammalian target of rapamycin (mTOR). En effet, nous avons observé que les acides aminés potentialisaient l'activation de la voie mTOR, telle que mesurée par la phosphorylation de la p70 S6 kinase, par l'insuline. Finalement, le rôle de la voie mTOR fut étudié dans les adipocytes 3T3-L1 en culture lors de notre quatrième étude. Nous avons observé que l'activation de cette voie par l'insuline seule ou par les acides aminés en conjonction avec l'insuline menait à une diminution très rapide de l'action de l'insuline sur le transport du glucose en découplant l'activation de la PI 3-kinase à celle de l'Akt. L'ensemble de ces études montre le rôle important que jouent les nutriments, plus particulièrement les protéines et les acides aminés, sur l'action de l'insuline dans les cellules musculaires et adipeuses.

Le déclin développemental de la sensibilité musculaire à 1'insuline est associé à une réduction de l'anabolisme protéique durant la période néonatale. Certaines études montrent que la sensibilité musculaire à l'insuline du métabolisme du glucose est améliorée par l'incorporation d'acides gras n-3 à longue chaîne (20 carbones et plus) dans les membranes musculaires. Le présent mémoire montre qu'un enrichissement des phospholipides membranaires des muscles de 31 % à 186 % en acides gras n-3 à longue chaîne chez les bouvillons en croissance améliore la sensibilité musculaire à l'insuline du métabolisme des acides aminés (+108 %) et du glucose (+37 %). Ceci est accompagné par une activation de la voie de signalisation insulinique initiant la synthèse protéique musculaire concomitante à une réduction des voies oxydatives corporelles (-82 %).

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / Les agonistes des récepteurs activés par les proliférateurs des peroxysomes-y (PPAR-y) sont utilisés en clinique pour le traitement de la résistance à l'insuline et du diabète de type 2. En plus de favoriser l'amélioration de la sensibilité à l'insuline, ces agonistes induisent de profondes modifications du métabolisme des lipides. Entre autres, ces composés augmentent l'accumulation des graisses dans le tissu adipeux blanc souscutané et diminuent leur accumulation dans le tissu adipeux blanc viscéral. Aussi, ces agonistes réduisent les triglycérides (TG) et les acides gras libres (AGL) circulants. Les mécanismes impliqués dans ces effets ne sont pas parfaitement élucidés. Les travaux décrits dans cette thèse montrent chez le rat que l'agonisme de PPAR-y augmente l'accumulation des graisses dans le tissu adipeux sous-cutané en augmentant la différenciation adipocytaire et l'expression/l'activité des déterminants métaboliques impliqués dans la captation et la rétention des lipides. Dans le tissu adipeux viscéral, ces déterminants n'ont pas été fortement affectés par le traitement. La dissipation de l'énergie et l'oxydation des lipides fut préférentiellement induite dans le tissu adipeux viscéral, contribuant ainsi à réduire l'accrétion des lipides dans ce tissu. Ces travaux montrent que l'augmentation de l'activité de la lipase lipoprotéique (LPL) dans le tissu adipeux sous-cutané et le tissu adipeux brun contribue fortement à l'augmentation de l'accumulation des graisses dans ces tissus et à la réduction de la triglycéridémie. Ces études soulignent le rôle majeur du tissu adipeux brun dans l'amélioration de la lipémie chez les rongeurs traités avec des agonistes PPAR-y. Bien que la LPL du tissu adipeux soit importante dans l'effet hypotriglycéridémiant des agonistes PPAR-y, les études décrites dans cet ouvrage montrent que sa présence n'est pas essentielle à cet effet. En absence de LPL, la réduction des AGL causée par l'augmentation de la rétention des lipides dans les tissus adipeux a réduit l'accumulation des lipides dans le foie, le potentiel de sécrétion des TG et la triglycéridémie. L'amélioration de l'effet antilipolytique de l'insuline et l'augmentation de l'expression des gènes impliqués dans l'estérification et le recyclage des acides gras dans le tissu adipeux ont contribué à réduire les AGL. Cette diminution s'est produite malgré le fait que l'agonisme de PPAR-y a augmenté le potentiel lipolytique du tissu adipeux en stimulant l'expression des lipases impliquées dans ce sentier métabolique. / Peroxisome proliferator-activated receptor-y (PPAR-y) agonists are used clinically for the treatment of insulin resistance and type 2 diabetes. In addition to improving insulin sensitivity, these agonists induce profound changes in lipid metabolism. Indeed, PPAR-y agonists increase lipid accumulation in subcutaneous fat and reduce lipid deposition in visceral fat. Concomitantly with these changes, PPAR-y agonism reduces circulating triglycerides (TG) and non-esterified free fatty acids (NEFA). The precise mechanisms involved in these effects are not known. The work presented in this thesis shows in rats that PPAR-y agonism increases lipid accumulation in subcutaneous fat by increasing adipocyte differentiation and the expression/activity of determinants of lipid uptake and retention. In visceral fat, these determinants were not strongly affected by the treatment. In this tissue, energy dissipation and lipid oxidation were preferentially increased, contributing to reduce fat accretion in visceral depots. We show here that PPAR-y agonists increased lipoprotein lipase (LPL) activity especially in subcutaneous and in brown adipose tissues and that this effect was strongly associated with the stimulation of fat accretion in these depots and with the reduction in circulating TG. This work underlies the major role of brown adipose tissue in the hypolipidemic effect of PPAR-y agonism in rodents. Although adipose tissue LPL is important for the reduction in circulating TG in PPAR-y agonist-treated animals, some observations indicate that LPL is not essential in this effect. In mice lacking LPL in fat and muscles, the stimulation of NEFA uptake and retention in adipose tissue reduced lipid accumulation in the liver, TG secretion potential and triglyceridemia. The improvement of insulin's anti-lipolytic action and the stimulation of the expression of genes involved in fatty acid esterification and recycling contributed to reduce circulating NEFA. This effect occurred even if PPAR-y agonism strongly increased the expression of the lipases involved in TG breakdown in adipose tissue.

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

L’hormone peptidique Insulin-like 3 (INSL3) est produite par les cellules de Leydig du testicule. Elle est essentielle à la première phase de la descente testiculaire lors du développement fœtal. Les divers modèles animaux invalidés en Insl3 présentent une descente testiculaire incomplète chez les mâles, la cryptorchidie. Il s’agit du trouble développemental le plus courant chez les garçons nouveau nés des pays industrialisés et son incidence s’est accrue au cours des dernières décennies. Plusieurs études animales indiquent que les estrogènes répriment l’expression d’Insl3. La répression de l’expression d’Insl3 implique probablement le récepteur alpha des estrogènes (ERα) et/ou le récepteur nucléaire Nr0b2, tous deux présents dans les cellules de Leydig. En vue de vérifier la répression d’Insl3 par les estrogènes et d’impliquer ERα et/ou Nr0b2, j’ai analysé l’activité promotrice d’Insl3 murin par transfection et j’ai étudié les variations d’expression de son ARNm en PCR quantitatif. J’ai pu vérifier la répression d’Insl3 par l’estradiol et Nr0b2 ne parait pas être impliqué. L’implication d’ERα semble probable, mais les résultats de techniques différentes sont contradictoires.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / La famille des récepteurs nucléaires orphelins représente un regroupement de facteurs de transcription pour lesquels nous ne connaissons pas, à l'heure actuelle, de ligands endogènes. Parmi ces récepteurs nucléaires nous retrouvons la sous-famille Nur dont fait partie Nur77, une protéine dont la fonction fut étudiée in vitro et in vivo dans différents systèmes, particulièrement les systèmes immunitaire et endocrinien. Comme la grande majorité des gènes, Nur77 est aussi exprimé à l'intérieur du cerveau. Il a cependant ceci de distinctif, soit d'être retrouvé préférentiellement dans les structures cibles des systèmes dopaminergiques, notamment dans le striatum. Afin de clarifier son rôle dans la fonction de ces systèmes, nous avons d'abord étudié la régulation de son expression suivant différentes manipulations pharmacologiques et lésionnelles des structures dopaminergiques. En ayant recours à un modèle animal de la maladie de Parkinson, le rongeur hémiparkinsonien, nous avons identifié de façon précise les populations neuronales du striatum concernées par les changements dans la régulation de l'expression de ce gène, ceci suivant la déplétion sélective des neurones dopaminergiques nigro-striataux, puis à la suite d'un traitement de remplacement à la levo-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA). En mettant à profit le génie génétique, nous avons également évalué l'impact de la délétion du gène codant pour ce récepteur nucléaire sur les mécanismes adaptatifs intrinsèques aux neurones du striatum en réponse à une atteinte de la fonction dopaminergique. Nous avons alors parallèlement observé les conséquences de cette délétion génétique sur la réponse locomotrice des souris hémiparkinsoniennes avant et après la thérapie de remplacement de L-DOPA. Les conclusions de ces différentes études suggèrent un rôle primordial du récepteur nucléaire Nur77 dans le maintien des mécanismes adaptatifs neuronaux responsable de l'homéostasie de la fonction dopaminergique dans le cerveau. / The orphan nuclear receptors family includes a group of transcription factors without any known endogenous ligand. Nur77 is one member of the Nur sub-family of orphan nuclear receptors. Its function was studied both in vitro and in vivo in different Systems, namely and particularly the immune and endocrine Systems. In the brain, its expression is found preferentially in target structures of dopaminergic Systems such as the striatum. In order to clarify its role in this structure, we studied Nur 7 7 regulation following pharmacological and surgical manipulation of the dopaminergic function in the brain. We use the hemiparkinsonian rat model of Parkinson's disease to identify neuronal populations of the striatum concerned by changes in Nur 7 7 expression pattern following selective dopamine depletion in the nigro-striatal pathway, and also following levo-dihydroxyphenylalanine (LDOPA) replacement therapy. Taking advantage of genetic engineering, we also assessed the consequences of Nur 7 7 gene deletion on adaptive mechanisms taking place in striatal neurons in response to alteration of dopaminergic function. Concomitantly, we studied the impact of this gene knockout on hemiparkinsonian mice's locomotor response, before and after L-DOPA replacement therapy. Our conclusions strongly suggest that the nuclear receptor Nur77 is essential to the expression of appropriate adaptive neuronal mechanisms that will maintain the integrity of dopaminergic function in the brain.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / Le tissu adipeux, autrefois perçu comme un organe inerte voué au stockage de gras est maintenant reconnu comme un organe sécrétant de nombreux facteurs, nommés adipokines. Certains de ces facteurs – on en compte plusieurs dizaines – influencent le métabolisme de la même façon que des hormones plus connues comme l’insuline ou le glucagon peuvent le faire. Ce mémoire porte sur l’étude de deux adipokines en particulier, la protéine stimulant l’acylation (ASP) et la résistine, en relation avec l’obésité et ses co-morbidités. Le premier projet visait à étudier les adaptions du métabolisme hépatique dans des modèles murins ne possédant pas de voie de signalisation fonctionnelle de l’ASP, des modèles résistants à l’obésité. Cette étude a permis de démontrer l’absence de stéatose hépatique et de surproduction de lipoprotéines chez ces souris en plus de mettre en évidence une utilisation altérée des substrats énergétiques par le foie. Le second projet visait à étudier les corrélations entre la résistine plasmatique et de nombreux paramètres liés au syndrome métabolique dans une population d’enfants et d’adolescents chinois. Cette étude a démontré que la résistine n’y est pas corrélée avec la résistance à l’insuline, mais qu’elle y est retrouvée en plus grande concentration s’il y a présence d’obésité centrale. Globalement, ce mémoire met en lumière tant de façon fondamentale que clinique les implications physiologiques des deux adipokines étudiées – l’ASP et la résistine – et clarifie leur potentiel thérapeutique. / Le tissu adipeux, autrefois perçu comme un organe inerte voué au stockage de gras est maintenant reconnu comme un organe sécrétant de nombreux facteurs, nommés adipokines. Certains de ces facteurs – on en compte plusieurs dizaines – influencent le métabolisme de la même façon que des hormones plus connues comme l’insuline ou le glucagon peuvent le faire. Ce mémoire porte sur l’étude de deux adipokines en particulier, la protéine stimulant l’acylation (ASP) et la résistine, en relation avec l’obésité et ses co-morbidités. Le premier projet visait à étudier les adaptions du métabolisme hépatique dans des modèles murins ne possédant pas de voie de signalisation fonctionnelle de l’ASP, des modèles résistants à l’obésité. Cette étude a permis de démontrer l’absence de stéatose hépatique et de surproduction de lipoprotéines chez ces souris en plus de mettre en évidence une utilisation altérée des substrats énergétiques par le foie. Le second projet visait à étudier les corrélations entre la résistine plasmatique et de nombreux paramètres liés au syndrome métabolique dans une population d’enfants et d’adolescents chinois. Cette étude a démontré que la résistine n’y est pas corrélée avec la résistance à l’insuline, mais qu’elle y est retrouvée en plus grande concentration s’il y a présence d’obésité centrale. Globalement, ce mémoire met en lumière tant de façon fondamentale que clinique les implications physiologiques des deux adipokines étudiées – l’ASP et la résistine – et clarifie leur potentiel thérapeutique. / Adipose tissue has been recently recognized to function as an endocrine organ in addition to its fat storage capacities. Adipose tissue secretes a number of factors named adipokines. Some of these hormones influence metabolism similarly to other well-known factors such as insulin and glucagon. This thesis is the result of studies done on two particular adipokines, acylation stimulating protein (ASP) and resistin, as well as their relationship with obesity and its co-morbidities. The aim of the first project was to understand the adaptations of hepatic metabolism in murine models with ASP-C5L2 pathway deficiencies, models that are also obesity resistant. This study demonstrated the absence of hepatic steatosis or lipoprotein overproduction in these mice in addition to showing signs of altered substrate use by the liver. The second study evaluated correlations between plasma resistin and several parameters related to the metabolic syndrome in a population of Chinese children and adolescents. This study demonstrated that resistin does not correlate with insulin resistance, but that circulating levels of resistin are increased in the presence of central obesity. Globally, this thesis shows, from both a clinical and basic science perspective, the physiological implications of the two adipokines studied – ASP and resistin – and clarifies their therapeutical potential. / Adipose tissue has been recently recognized to function as an endocrine organ in addition to its fat storage capacities. Adipose tissue secretes a number of factors named adipokines. Some of these hormones influence metabolism similarly to other well-known factors such as insulin and glucagon. This thesis is the result of studies done on two particular adipokines, acylation stimulating protein (ASP) and resistin, as well as their relationship with obesity and its co-morbidities. The aim of the first project was to understand the adaptations of hepatic metabolism in murine models with ASP-C5L2 pathway deficiencies, models that are also obesity resistant. This study demonstrated the absence of hepatic steatosis or lipoprotein overproduction in these mice in addition to showing signs of altered substrate use by the liver. The second study evaluated correlations between plasma resistin and several parameters related to the metabolic syndrome in a population of Chinese children and adolescents. This study demonstrated that resistin does not correlate with insulin resistance, but that circulating levels of resistin are increased in the presence of central obesity. Globally, this thesis shows, from both a clinical and basic science perspective, the physiological implications of the two adipokines studied – ASP and resistin – and clarifies their therapeutical potential.

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Le principal objectif de cette étude est de comprendre l'implication des récepteurs NMDA glutamatergiques dans les réponses respiratoires, métaboliques et de thermorégulation en hypoxie au cours du développement. Le glutamate est un des neurotransmetteur excitateur le plus important du système nerveux central, et est impliqué dans de nombreuses fonctions physiologiques, incluant la thermorégulation. Les effets du glutamate sur la thermorégulation dépendent des récepteurs NMDA. Nous avons donc réalisé des enregistrements de ventilation, de métabolisme (consommation d'oxygène et production de CO2) et de température rectale en normoxie et en réponse à une brève hypoxie (12% 02 - 30 minutes) chez des rats mâles et femelles au cours du développement (4, 10 et 20 jours postnatal) et chez l'adulte, après une injection de solution saline ou de MK-801 un antagoniste des récepteurs NMDA. Nos résultats montrent que la régulation de la température corporelle en hypoxie dépend de l'activation des récepteurs NMDA glutamatergiques chez les rats pré pubères. Cet effet augmente avec l'âge: i.e. il est faible chez les animaux âgés de 4 jours et plus important chez les animaux de 20 jours, puis disparaît chez l'adulte. À l'opposé, les récepteurs NMDA sont impliqués dans la réponse ventilatoire à l'hypoxie chez l'adulte, mais pas chez les nouveaux-nés. / The major objective of our present study was to understand the implication of NMDA glutamate receptors in respiratory, metabolic and thermoregulatory responses to hypoxia during development in rats. Glutamate is one of the most important excitatory neurotransmitter, and is involved in numerous physiological processes, including thermoregulation and this is mimicked by specific NMDA glutamate receptors activation and abolished by a specific NMDA glutamate receptor antagonist - MK-801. We recorded ventilation, metabolism (oxygen consumption, carbon dioxide production) and rectal temperature under normoxia and following acute hypoxia in male and female rats during development (P4, P10, P20 and Adults), receiving either saline or the NMDA glutamate receptor antagonist MK-801 (i.p. injection). Our studies have shown that the regulation of body temperature during hypoxia is depends on the activation of the NMDA glutamate receptors in pre-weaning rats and this dependence is increased with the age i.e. the dependence is less in younger P4 rat pups and more in mature P21 pups. Vice Versa, NMDA glutamate receptors are involved in the regulation of hypoxic ventilatory response in adults and not apparent in younger animals.