Problématique. Bien que la survie des enfants atteints de la leucémie lymphoblastique aiguë (LLA) se soit grandement améliorée dans les dernières décennies, les survivants de la LLA de l’enfant sont nombreux à développer des comorbidités métaboliques sévères, comme l’obésité, des perturbations du métabolisme des glucides et des lipides ainsi que des maladies cardiovasculaires. À ce jour, peu de données probantes sont disponibles concernant les mécanismes sous-jacents au développement de ces complications cardiométaboliques. Cependant, les impacts de la maladie, du traitement et de la dysbiose intestinale sur le développement de ces désordres métaboliques sont des exemples d’hypothèses émises dans la littérature. Objectifs. Les objectifs sont de déterminer les impacts de la LLA pédiatrique et du méthotrexate sur le poids, la dyslipidémie et la résistance à l’insuline. De plus, nous souhaitons déterminer la relation entre le microbiote intestinal et le développement de complications métaboliques et évaluer les différences sexuelles concernant la réponse métabolique à la maladie et au traitement. Méthodes. Quarante souris NOD-SCID IL2Rγnull (NSG) avec un nombre égal de mâles et de femelles ont été divisés en 3 groupes : contrôle (injection de tampon phosphate salin (PBS), non traitée, n=8), non-traité (greffe de LLA, non traitée, n=16) et traité (greffe de LLA, traitée au méthotrexate, n=16) avec une dose de 5 mg/kg, 4 jours consécutifs pour une durée de 8 semaines. Un test d’hyperglycémie orale provoquée a été exécuté afin d’évaluer la tolérance au glucose. Le poids, la glycémie, les lipides sanguins, des échantillons de selles et certains tissus (le foie, les intestins et le tissu adipeux) ont été collectés à plusieurs moments durant l’expérience. Des Western blot ont été effectués afin de mesurer l’expression protéique de protéines clef du métabolisme dans le foie. La composition (abondance relative) et la diversité (α-diversité et β-diversité) du microbiote intestinal et la teneur fécale en acides gras à chaîne courte (AGCC) ont été mesurées. Les différences entre les groupes, intrasexe et longitudinales ont été analysées. Résultats. Nos résultats démontrent que la maladie elle-même a un impact sur les niveaux de cholestérol total dans le plasma et dans le foie des souris femelles. Le traitement au méthotrexate a induit une dysglycémie, à la fois à court terme et à long terme après le traitement, et a augmenté les niveaux de HDL-c dans le plasma des souris femelles. Dans le foie, une augmentation de l’activité de l’AMPKα et une diminution de l’expression protéique de FAS ont été observées chez les souris leucémiques, comparativement aux contrôles. L’analyse longitudinale du microbiote intestinal démontre des différences dans la composition du microbiote intestinal (abondance relative de la famille bactérienne S24_7 chez les mâles et β-diversité chez les femelles) et une réduction considérable du contenu fécal en acides gras en chaînes courtes (AGCC) après les traitements. Au sacrifice, les souris traitées avaient un ratio Firmicutes/Bacteriodetes inférieur comparé aux contrôles. Les souris mâles leucémiques avaient des niveaux moyens d’AGCC supérieurs et les femelles leucémiques avaient des niveaux d’AGCC inférieurs aux contrôles et cette différence était plus marquée chez les femelles traitées. Conclusion. La maladie seule provoque des changements dans le métabolisme lipidique, alors que le traitement avec le méthotrexate aggrave ces désordres en plus d’affecter les paramètres glucidiques. Ces effets ont principalement été observés chez les souris femelles. Des changements des protéines hépatiques clés impliquées dans la régulation du métabolisme des lipides et des glucides et au niveau du microbiote intestinal pourraient être des mécanismes expliquant le développement de ces complications chez les femelles. / Context. Although survival of children with acute lymphoblastic leukemia (ALL) has greatly improved in recent decades, many survivors of childhood ALL develop severe metabolic comorbidities, such as obesity, disturbances in carbohydrate and lipid metabolism, and cardiovascular disease. To date, little evidence is available concerning the mechanisms underlying the development of these cardiometabolic complications. However, the impact of the disease, the treatment and intestinal dysbiosis on the development of these metabolic disorders are examples of hypotheses put forward in the literature. Objectives. The objectives are to determine the impact of pediatric ALL and methotrexate on weight, dyslipidemia and insulin resistance. In addition, we aim to determine the relationship between the gut microbiota and the development of metabolic complications, and to assess sex differences in metabolic response to disease and treatment. Methods. Forty NOD-SCID IL2Rγnull (NSG) mice with equal numbers of males and females were divided into 3 groups: control (Phosphate-buffered saline injection (PBS), non-treated, n=8), untreated (LLA graft, non-treated, n=16) and treated (LLA graft, treated with methotrexate, n=16) with a dose of 5 mg/kg, 4 consecutive days for 8 weeks. An OGTT test was performed to assess glucose tolerance. Weight, blood glucose, blood lipids, stool samples and selected tissues (liver, intestine and adipose tissue) were collected at several points during the experiment. Western blots were performed to measure protein expression of key metabolic proteins in liver. The composition (relative abundance) and diversity (α-diversity and β-diversity) of the gut microbiota and the fecal content of short-chain fatty acids (SCFAs) were measured. Differences between groups, within sex and between longitudinal data were analyzed. Results. Our results show that the disease itself had an impact on the cholesterol levels in plasma and in the liver of female mice. Methotrexate treatment induced dysglycemia, both and in the long term after the treatment and increased plasma HDL-c levels of female mice. In the liver, an increase in AMPKα activity and a decrease in FAS protein expression were observed in leukemic mice, compared with controls. Longitudinal analysis of the gut microbiota demonstrated differences in gut microbiota composition (relative abundance of the S24_7 bacterial family in males and β-diversity in females) and a considerable reduction in fecal short-chain fatty acid (SCFA) content after methotrexate treatment. At sacrifice, treated mice had a lower Firmicutes/Bacteriodetes ratio than controls. Male leukemic mice had higher mean SCFA levels, and female leukemic mice had lower SCFA levels than controls, with this difference being more marked in treated females. Conclusion. The disease alone causes changes in lipid metabolism, while treatment with methotrexate aggravates these disorders and affects carbohydrate parameters. These effects were mainly observed in female mice. Changes in key hepatic proteins involved in the regulation of lipid and carbohydrate metabolism and in the intestinal microbiota could be mechanisms explaining the development of these complications in females.

Le syndrome métabolique (SyM) consiste en une association de désordres physiologiques qui augmentent le risque de développer la stéatose hépatique non alcoolique, le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires. De plus en plus d’études démontrent que l’intestin joue un rôle prépondérant dans la santé métabolique compte tenu de ses fonctions liées à l'immunité, au système endocrinien, à la barrière intestinale et à la présence du microbiote intestinal. Une perturbation de l’homéostasie intestinale peut influencer négativement la santé métabolique des autres organes, notamment du foie qui représente un acteur métabolique clé. À l’heure actuelle, les composantes du SyM sont traitées isolément, et aucun médicament ne cible efficacement l’ensemble des composantes. Récemment, certains peptides bioactifs du lait, comme le glycomacropeptide (GMP), ont été associés à une atténuation de l’inflammation et du stress oxydant dans certaines pathologies comme la colite ulcéreuse, l’asthme allergique, la phénylcétonurie et l’obésité. En effet, ce peptide revêt un intérêt considérable en raison de son aptitude à atténuer divers dérangements métaboliques. Toutefois, ses effets précis sur l’ensemble des composantes du SyM ainsi que sur l’axe intestin-foie demeurent méconnus. Les objectifs de cette thèse consistent donc à définir l’impact du GMP sur l’ensemble des facteurs de risque du SyM, ciblant à la fois les systèmes intestinaux et hépatiques, tout en mettant l’accent sur ses mécanismes d’action. Premièrement, nous avons évalué l’impact du GMP sur le maintien de l’homéostasie entérocytaire en employant la lignée cellulaire intestinale Caco 2/15. Nos résultats démontrent que le GMP atténue l’inflammation et le stress oxydant, module l’expression de certains facteurs clés de la cascade insulinique, et limite la production excessive de lipoprotéines riches en triglycérides et en cholestérol in vitro. Deuxièmement, nous avons examiné l’influence du GMP sur plusieurs composantes du SyM en mettant l’accent sur l’atteinte hépatique dans un modèle de souris soumises à une diète de type western. Dans ce modèle, la supplémentation en GMP a limité la résistance l’insuline en atténuant l’inflammation et le stress oxydant systémique. De plus, le GMP a prévenu l’atteinte hépatique en limitant l’accumulation des lipides et en améliorant la sensibilité à l’insuline, ce qui s’est traduit par une augmentation de la β-oxydation des acides gras et une diminution de la lipogenèse et de la néoglucogenèse. Troisièmement, nous avons approfondi les mécanismes d’action du GMP au niveau de l’axe intestin-foie. Nos travaux indiquent que les effets bénéfiques exercés sur la santé par le GMP sont médiés par une amélioration de l’endotoxémie, de l’étanchéité de la barrière épithéliale intestinale et de l’homéostasie de l’axe intestin-foie. Dans l’ensemble, nos travaux permettent de préciser l’impact du GMP sur l’ensemble des facteurs de risque du SyM et de caractériser ses mécanismes d’action dans l’axe intestin-foie. Ses multiples actions bénéfiques confèrent au GMP un potentiel thérapeutique pour le traitement du SyM. / Metabolic syndrome is a combination of physiological disorders that increase the risk of developing non-alcoholic fatty liver disease, type 2 diabetes, and cardiovascular disease. A growing body of research shows that the gut plays a key role in metabolic health, through its functions relating to immunity, the endocrine system, the gut barrier, and the presence of the intestinal microbiota. A disturbance in intestinal homeostasis can negatively influence the metabolic health of other organs, notably the liver, a key metabolic player. At present, metabolic syndrome components are treated individually, and no single drug effectively targets all of them. Recently, certain bioactive milk peptides, such as glycomacropeptide (GMP), have been associated with an attenuation of inflammation and oxidative stress in certain pathologies such as ulcerative colitis, allergic asthma, phenylketonuria and obesity. This peptide is of particular interest given its ability to alleviate certain metabolic disturbances. However, its role on all metabolic syndrome components, as well as on the gut-liver axis, remains poorly understood. The aim of this thesis is therefore to define the impact of GMP on all metabolic syndrome risk factors, targeting both the intestinal and hepatic systems, while focusing on its mechanisms of action. Firstly, we assessed the impact of GMP on enterocyte homeostasis using the Caco 2/15 intestinal cell line. Our results demonstrate that GMP attenuates inflammation and oxidative stress; modulates the expression of certain key factors in the insulin cascade and prevents the excessive production of triglyceride- and cholesterol-rich lipoproteins in vitro. Secondly, we examined the influence of GMP on all metabolic syndrome components, focusing on liver damage in a diet induced obesity (DIO) animal model. In this model, GMP supplementation limited insulin resistance by attenuating systemic inflammation and oxidative stress. In addition, GMP prevented liver damage by reducing lipid accumulation and improving insulin sensitivity, resulting in improved β-oxidation of fatty acids and reduced lipogenesis and gluconeogenesis. Thirdly, we investigated the mechanisms of action of GMP at the level of the gut-liver axis. Our work indicates that the health-promoting effects of GMP are mediated by an improvement in the integrity of the intestinal epithelial barrier and in the homeostasis of the gut-liver axis, by acting on microbiota dysbiosis and bile acid composition. Overall, our work has enabled us to clarify the impact of GMP on all metabolic syndrome risk factors, and to characterize its mechanisms of action in the gut-liver axis. Its multiple beneficial actions on health give GMP therapeutic potential for the treatment of metabolic syndrome.