La sécrétion de lipase, la lipolyse extracellulaire et l’absorption des acides gras (AGL) ont été étudiés chez Yarrowia lipolytica (YL) en présence d’huile d’olive et/ou de sucrose. Des mesures d’activité lipase et d’immuno-révélation ont montré que l’activité lipase présente dans le milieu de culture provenait principalement de la lipase YLLIP2. L’huile d’olive induit la production de lipase qui est principalement associée aux cellules pendant les premières heures de cultures. YLLIP2 est ensuite libérée dans le milieu de culture avant d’être totalement dégradée par les protéases. Les triglycérides (TG) sont dégradés alors que la lipase est encore attachée aux cellules. Les produits de lipolyse présents dans le milieu de culture et à l’intérieur des cellules ont été quantifiés par chromatographie TLC-FID et GC. Les niveaux intracellulaires d’AGL et de TG augmentent transitoirement et dépendent de la source de carbone utilisée. Une accumulation maximum de 37,8 % w/w de lipides est observée avec l’huile d’olive seule. Cette étude montre que la levure YL est un modèle intéressant pour étudier la lipolyse extracellulaire et l’absorption des acides gras par les cellules / Lipase secretion, extracellular lipolysis and fatty acid (FFA) uptake were quantified in Yarrowia lipolytica (YL) grown in the presence of olive oil and/or sucrose. Lipase assays and western blot analysis indicated that the lipase activity measured in YL cultures mainly resulted from YLLIP2 lipase. Lipase production was triggered by olive oil and YLLIP2 remained associated with the yeast cells during the first hours of culture. It was then released in the culture medium before it was totally degraded by the alkaline protease. Olive oil triglycerides (TG) were degraded when the lipase was still attached to the cell wall. The fate of lipolysis products in the culture medium and inside the yeast cell were investigated by quantitative TLC-FID and GC analysis. Intracellular levels of FFA and TG increased transiently and were dependent on the carbon sources. A maximum fat storage of 37.8% w/w was observed with olive oil alone. The present study shows that yeasts are interesting models for studying extracellular lipolysis and fat uptake by the cell

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’objectif de la thèse était d'identifier s’il existait des différences d’utilisation digestive et métabolique des glucides alimentaires entre deux lignes de truite sélectionnées pour leur teneur divergente en lipides intramusculaires: la lignée maigre (L) à faible taux de lipides dans le muscle et la lignée grasse (F) à teneur élevée de lipides musculaires. Dans ce but les deux lignées ont été nourries avec deux aliments, un contenant des glucides alimentaires (20% d’amidon), l’autre ne contenant pas. Chez les deux lignées, la présence d’amidon dans les régimes n’a pas eu d’effets sur la croissance, a été associée à une épargne protéique, et a provoqué une hyperglycémie postprandiale modérée, en induisant les acteurs impliqués dans la signalisation cellulaire (TOR/AMPK). Aucune différence entre les deux lignées n’a été observée pour la digestion de l'amidon, le niveau d’expression des gènes codant les transporteurs de glucose dans l’intestin, la glycémie postprandiale et l'utilisation périphérique du glucose (muscle et tissu adipeux). Par contre, la lignée F se caractérise par une croissance et une efficacité alimentaire plus faibles, des capacités plus élevées de stockage du glucose sous forme de glycogène hépatiques et de lipogenèse (sans impact sur l’utilisation des glucides) et un métabolisme lipidique spécifique (plus faible catabolisme des acides gras, plus fortes capacités à synthétiser des chylomicrons et à bio-convertir des acides gras). Dans une seconde étude, le remplacement de l'huile de poisson de l’aliment par un mélange d'huiles végétales a supprimé la plupart des différences moléculaires observées précédemment entre les deux génotypes. Toutefois, l’apport de glucides alimentaires a alors entrainé des modifications métaboliques au niveau intestinal et hépatique avec, par exemple, l’induction des capacités moléculaires de bioconversions des acides gras. Globalement, nos données ont donc démontré qu’il existait des différences métaboliques importantes entre les deux lignées mais que cela n’aboutissait pas à une meilleure utilisation des glucides alimentaires. En outre, nos travaux soulignent l'importance de la composition des aliments dans les réponses' des différents génotypes de poissons. / The aim of the thesis was to characterise the differences in digestive and metabolic utilisation of dietary carbohydrates between two lines of rainbow trout divergently selected for muscle fat content (Fat-F and Lean-L), when fed diets with (20%) or without gelatinised starch. In both lines, starch intake did not adversely affect growth, resulted in a moderate postprandial hyperglycemia, enhanced protein/lipid retention and a distinct intracellular signalling pattern in the liver involving the energy sensor AMPK and nutrient sensor TOR-S6. No difference between the two lines was observed for the apparent digestibility of starch, the mRNA levels of genes encoding glucose transporters in the intestine, regulation of postprandial glycemia and utilisation of glucose in the peripheral tissues (muscle and adipose tissue). However when compared to the L line, the F line was characterised by lower growth and feed efficiency; better capacity to store excess glucose as indicated by higher glycogen levels and mRNA levels of lipogenic markers in the liver (with no impact on glucose homeostasis); and a specific lipid metabolism (a greater potential to synthesise chylomicrons and to bioconvert fatty acids, coupled with a lower potential to oxidise fatty acids). In a separate study, replacement of fish oil in the diet with a blend of vegetable oils was found to suppress most of the molecular differences previously observed between the two genotypes. Starch intake under the vegetable oil diet regime led to different metabolic changes in the intestine and liver, for example, elicited a higher transcriptional response of key desaturase and elongase enzymes in both lines. Overall, our data demonstrated the existence of significant metabolic differences between the two trout lines, but it did not lead to better utilisation of dietary carbohydrates. In addition, our work highlights the importance of diet composition in the growth and metabolic response of different genotypes of fish.

L’infection par le virus de l’hépatite C (HCV) est une cause majeure d’hépatite chronique, de cirrhose hépatique et ce carcinome hépatocellulaire dans le monde. La compréhension des relations entre le virus et sa cellule hôte, l’hépatocyte, est indispensable pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques et d’un vaccin préventif. La particularité de ce virus est son lien étroit avec le métabolisme lipidique. Le virus circule dans le sang associé aux lipoprotéines, formant une lipo-viro-particule (LVP) infectieuse. L’apolipoprotéine E (apoE) est une protéine cellulaire faisant intégralement partie de la LVP. Elle joue un rôle majeur dans l’infection et à la production des particules virales. Durant ce travail de thèse, j’ai pu approfondir les connaissances sur le rôle d’apoE dans le cycle viral du HCV sous deux aspects très différents. D’une part, j’ai pu démontré que la forme libre d’apoE, non liée aux lipoprotéines, inhibe la réplication du HCV grâce à la régulation du métabolisme lipidique hépatique, en induisant un efflux de cholestérol ABCG1-dépendant. D’autre part, j’ai participé à une étude démontrant que l’apoE liée à la LVP contribue à l’échappement du virus au système immunitaire, en masquant les épitopes de la protéine virale E2 aux anticorps neutralisants. Ces études ont mis en évidence deux nouveaux rôles d’apoE dans la pathogenèse du HCV. / Hepatitis C virus (HCV) infection is a major cause of chronic hepatitis, liver cirrhosis and hepatocellular carcinoma worldwide. Understanding virus-host interactions in hepatocytes will contribute towards the development of new therapeutic strategies and a protective vaccine. HCV life cycle and the lipid metabolism are inextricably intertwined. A particular feature of this virus is that, in the blood, HCV virions are associated with lipoproteins, forming an infectious lipoviroparticle (LVP). Apolipoprotein E (apoE) is a key component of LVPs that plays an essential role in HCV entry and virions production. My PhD project entailed a more detailed dissection of apoE’s role in the HCV life cycle. I demonstrated that lipid-free apoE inhibits HCV replication by regulating the hepatic lipid metabolism via an ABCG1-dependent cholesterol efflux. Furthermore, I contributed to a study demonstrating that LVP-associated apoE helps the virus escape host immunity by blocking access of neutralizing antibodies to the viral glycoprotein E2. The work presented highlights two new roles of apoE in HCV pathogenesis

Chez les insectes, le succès reproducteur est intimement lié aux ressources nutritives dont dispose la femelle ainsi qu'à leur allocation au sein de l'organisme. Grâce à une étude physiologique détaillée du nourrissage sur l'hôte chez deux ectoparasitoïdes synovigéniques nous avons identifié et quantifié les nutriments obtenus lors du nourrissage sur l'hôte et testé leurs effets sur les traits d'histoire de vie des femelles. Nous avons ainsi prouvé que les parasitoïdes consomment l'hémolymphe de leur hôte lors du nourrissage sur l'hôte. Nous avons également démontré qu'il existe un lien direct entre nourrissage sur l'hôte et fécondité. Nos résultats montrent également que les principaux sucres obtenus au cours du nourrissage sur l'hôte, le tréhalose et le saccharose, sont responsables de l'augmentation de survie observée suite au nourrissage. Le nourrissage sur l'hôte permet donc aux femelles d'assurer les dépenses métaboliques liées aussi bien à la maintenance qu'à la fécondité.

L'adiponectine (ApN) est une adipokine de 30 KDa produite abondamment par le tissu adipeux qui a été décrite pour la première fois en 1995. Dès lors qu'une corrélation inverse entre les taux circulants d'ApN et l'adiposité a été mise en évidence, de très nombreuses études ont été initiées pour chercher à établir un lien avec les pathologies liées au syndrome métabolique. Ainsi, chez les patients obèses et diabétiques, une perte de poids induite par un traitement médicamenteux ou un régime hypocalorique s'accompagne d'une augmentation des taux circulants d'ApN et d'une amélioration des paramètres biochimiques. Il ressort de ces études que des taux élevés d'ApN sont corrélés à une amélioration de la sensibilité à l'insuline, des paramètres lipidiques et une diminution du risque cardiovasculaire. Cependant, les mécanismes d'action conduisant à l'amélioration du métabolisme lipidique et glucidique restent encore mal connus. Au cours de cette étude, nous avons, dans un premier temps, cherché à déterminer les conséquences d'une variation de la masse grasse sur la production de l'ApN chez la souris. Pour cela, différentes stratégies nutritionnelles et pharmacologiques, conduisant à une fonte ou à une augmentation de la masse grasse, ont utilisées. Les résultats obtenus suggèrent que la production d'ApN n'est pas dépendante de la taille des adipocytes mais plutôt de leur état inflammatoire. Dans un second temps, grâce à un modèle d'explants de foie en culture, nous avons cherché à déterminer les effets directs de l'ApN sur le métabolisme lipidique du foie. Une première approche a consisté à tester les effets à long terme c'est à dire susceptibles de correspondre à des modifications d'expression génique et de synthèse protéique en incubant les explants pendant 21h dans un milieu de culture contenant de l'ApN en présence ou non d'insuline. Les résultats suggèrent que l'ApN accentue les effets de l'insuline, ce qui se traduit par une meilleure utilisation du glucose avec en contre partie une stimulation de la lipogenèse et une réduction de la ß-oxydation en présence d'insuline. De plus, l'ApN apparaît exercer un effet sur les voies de catabolisme des HDL. Par une seconde approche, nous avons testé les effets à court terme de l'ApN sur les capacités β-oxydatives en traitant les explants pendant 45 min. Dans ces conditions plus appropriées pour mettre en évidence l'activation des voies de régulation rapides, la présence d'ApN entraine une stimulation de la ß-oxydation qui s'accompagne d'une augmentation de la p- AMPK. En conclusion, ces résultats suggèrent que l'ApN exerce des effets directs sur le métabolisme hépatique du glucose compatible avec l'effet insulino-sensibilisateur observé in vivo. En revanche, les résultats ne permettent pas, à ce stade, d'établir une relation entre une induction par l'ApN de l'activité ß-oxydative des acides gras dans le foie et ces effets bénéfiques sur les paramètres lipidiques.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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La polyneuropathie sensitivomotrice héréditaire (PNSMH) est une maladie rare qui entraîne un ralentissement du développement moteur et mental, une déficience sensitivomotrice et des syndromes neuropsychiatriques, et qui s’accompagne souvent d’une agénésie du corps calleux. Par ailleurs, plusieurs évaluations rapportent une petite stature ou une masse corporelle anormalement basse chez les patients. La PNSMH est causée par des mutations perte de fonction du cotransporteur K⁺-Cl⁻ de type 3 (KCC3). Des évaluations cliniques détaillées et la caractérisation de souris inactivées pour Kcc3 (Kcc3ᴷᴼ) ont permis d’établir qu’un défaut d’export K⁺-Cl⁻ cause les atteintes neurologiques anatomiques et fonctionnelles dans la maladie. Chez les souris Kcc3ᴷᴼ, des manifestations extraneurologiques ont également été relevées : masse corporelle réduite, pression artérielle (PA) élevée, polydipsie et polyurie. Puisque la physiopathologie des désordres extraneurologiques découlant de la perte de fonction de KCC3 reste incomplètement décrite, mes travaux avaient pour objectif d’en comprendre les mécanismes sous-jacents en utilisant un modèle Kcc3ᴷᴼ. Une caractérisation initiale de notre lignée de souris Kcc3ᴷᴼ constitutive et systémique a montré des anomalies vasculaires et cardiaques accompagnant une élévation de PA diastolique. Cette lignée affichait également une polydipsie et une polyurie isoosmotique, de même qu’une réduction de masse corporelle et d’adiposité sans réduction d’apport alimentaire. Une caractérisation métabolique détaillée de notre modèle a ensuite permis de révéler des réductions de masse grasse et de masse maigre. Cette minceur résulte sûrement en partie des augmentations d’activité locomotrice et de dépense énergétique mesurées. Une nette amélioration de la tolérance au glucose a aussi été trouvée, ainsi que des concentrations réduites de triacylglycérols plasmatiques. Enfin, nous avons noté que notre modèle est résistant à l’obésité induite par une diète hyperlipidique et affiche une élévation concomitante de l’expression d’enzymes lipogéniques et lipolytiques dans le gras viscéral, engendrant potentiellement une dissipation calorique. En revisitant la fonction cardiovasculaire dans notre modèle par des méthodes de pointe, nous n’avons pas observé de changement de PA ni de différence de réactivité artériolaire en conditions basales, mais nous avons noté une élévation de distensibilité artériolaire passive. Chez notre modèle, nous n’avons pas non plus remarqué de sensibilité particulière de la PA au sel alimentaire, mais une excrétion urinaire fortement accrue de solutés sous diète hypersodée ainsi qu’une préférence marquée pour le sel. Ces observations sont compatibles avec un défaut de réabsorption hydrosodée par le rein pouvant d’ailleurs prévenir les élévations de PA. En somme, nos travaux ont permis de mieux comprendre les atteintes cardiométaboliques qui accompagnent le tableau neurologique d’un modèle murin de PNSMH. Nous avons notamment relevé des bénéfices inattendus dans le métabolisme glucidique et lipidique suivant l’inactivation de Kcc3. Nous soupçonnons également que l’absence de KCC3 dans le rein engendre une fuite ionique urinaire s’accentuant sous diète hypersodée et pouvant influencer la PA en limitant l’expansion volémique. Nos observations d’anomalies pléiotropiques liées à l’inactivation de Kcc3 font de ce gène une nouvelle cible pharmacologique potentielle et justifient la nécessité d’étudier l’anatomophysiologie cardiométabolique des patients atteints de PNSMH de façon plus approfondie. / Hereditary motor and sensory neuropathy (HMSN) is a rare disease that leads to delayed motor and mental development, loss of sensory and motor function and neuropsychiatric syndromes, and that is often accompanied by partial or complete agenesis of the corpus callosum. Additionally, several cases of short stature or low body weight have been reported in patients. HMSN is caused by loss-of-function mutations in K⁺-Cl⁻ cotransporter type 3 (KCC3). Detailed clinical reports and characterizations of mice inactivated for Kcc3 (Kcc3ᴷᴼ) have allowed to establish that defective K⁺-Cl⁻ export causes the anatomical and functional neurologic impairments in the disease. In Kcc3ᴷᴼ mice, extra-neurological abnormalities have also been noted: lower body weight, high blood pressure (BP), polydipsia and polyuria. Because the pathophysiology of extra-neurological traits arising from KCC3 loss of function remains incompletely described, my work aimed at understanding the mechanisms at play using a Kcc3ᴷᴼ model. An initial characterization of a constitutive and systemic Kcc3ᴷᴼ mouse line showed vascular and cardiac abnormalities along with a rise in diastolic BP. This model also showed polydipsia and iso-osmolar polyuria along with reduced body weight and adiposity but no decrease in food intake. A detailed metabolic characterization of our model further revealed reductions in fat and lean body masses. This leanness results certainly in part from increased locomotor activity and energy expenditure as measured. A marked improvement in glucose tolerance was also found in addition to lower plasmatic triglyceride concentrations. Lastly, we also demonstrated that our model is resistant to high-fat-diet-induced obesity and shows concomitant increase in expression of both lipogenic and lipolytic enzymes in visceral fat, thereby potentially generating caloric dissipation. When revisiting the cardiovascular function of our model with cutting-edge methods, we measured normal BP and arteriolar reactivity in baseline conditions. However, we noted an increase in passive arteriolar distensibility. In our model, we did not notice sensitivity of BP to dietary salt but found a marked increase in urinary solute excretion under high-salt diet and a strong preference for salt. These observations are consistent with a defect in hydromineral reabsorption by the nephron that may prevent BP from rising. In short, our work allowed to better understand the cardiometabolic characteristics that accompany the neurologic portrait of an HMSN mouse model. In particular, we noted unexpected benefits in carbohydrate and lipid metabolism upon Kcc3 inactivation. We also suspect that KCC3 ablation in the kidney leads to urinary hydromineral wasting that can be more salient under dietary salt loading and can influence BP by blunting extracellular volume expansion. The pleiotropic abnormalities arising from Kcc3 inactivation identify this gene as a new potential pharmacological target and argue for improving efforts at describing the cardiometabolic features of patients with HMSN.