Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La fracture est un problème de santé publique majeur au Québec, au Canada, ainsi qu'à travers le monde. Elle est l'une des causes les plus fréquentes de perte d'autonomie et de morbidité dans la population, et peut entrainer des conséquences significatives sur la qualité de vie et le bien-être. En effet, la fracture peut être la source de douleurs aigues et chroniques, de perte de mobilité, d'incapacité physique voire d'un décès prématuré. De plus, des impacts psychologiques et sociaux peuvent survenir à la suite d'un événement fracturaire : la peur de subir une autre fracture ou de chuter, éprouver de l'anxiété ou de la dépression, vivre de l'isolement et la perception diminuée du rôle dans la société. L'obésité est un facteur de risque de fracture qui est encore peu connu et abordé en clinique, et pour lequel la prévention n'est pas mise de l'avant. En plus d'être associée au développement de nombreuses comorbidités, l'obésité a des effets néfastes sur le métabolisme osseux, affectant la densité et la qualité de l'os, ainsi que le risque de fracture. De plus, le risque de fracture pourrait être différent selon la mesure d'obésité utilisée. Considérant la hausse de la prévalence de l'obésité, il est nécessaire de mieux comprendre son impact sur la santé osseuse et le risque de fracture. Cela permettra d'identifier chez les individus avec obésité lesquels sont les plus à risque de fracture et de mettre en place des programmes ciblés de prévention des fractures. Le premier objectif de cette thèse était d'effectuer une revue systématique et méta-analyse sur les associations entre l'obésité et le risque de fracture, la densité minérale osseuse (DMO) et la qualité osseuse chez une population adulte. Plus spécifiquement, nous avons comparé l'incidence de fracture à tous sites et à des sites osseux spécifiques, la DMO à la hanche totale, au col fémoral, à la colonne lombaire, au radius et au tibia ainsi que certains paramètres de la qualité osseuse, comprenant la microarchitecture osseuse et des marqueurs de remodelage osseux, chez des hommes, des femmes préménopausées et des femmes ménopausées avec et sans obésité. Les principaux résultats de cette méta-analyse montrent que 1) le risque de fracture de la hanche est diminué chez les hommes et les femmes ménopausées ayant une obésité comparativement aux individus sans obésité, 2) le risque de fracture du poignet est diminué alors que celui de la cheville est augmenté chez les femmes ménopausées ayant une obésité, 3) les individus ayant une obésité ont une DMO plus élevée et une microarchitecture osseuse supérieure ou similaire aux individus sans obésité, et 4) les niveaux sanguins des marqueurs de remodelage osseux en obésité sont diminués ou similaires aux individus sans obésité. Cependant, plusieurs limites ont été notées incluant un manque d'études chez une population adulte plus jeune et évaluant certains sites spécifiques de fracture ainsi que l'hétérogénéité des études quant à la définition de l'obésité utilisée. Cette synthèse des connaissances a permis d'identifier les limites de la littérature actuelle et d'élaborer les questions de recherche subséquentes. Ainsi, nous avons ensuite étudié les relations entre l'obésité, définie selon l'indice de masse corporelle ou la circonférence de taille, et l'incidence de fracture à tous sites et à des sites squelettiques spécifiques (fractures ostéoporotiques majeures, membres inférieurs distaux et membres supérieurs distaux), en utilisant les données d'une cohorte prospective québécoise, la cohorte CARTaGENE. Plus précisément, cette étude visait à déterminer la forme des relations entre les deux définitions de l'obésité et le risque de fracture. Selon nos résultats, la relation entre la circonférence de taille et le risque de fracture est linéaire alors que celle entre l'indice de masse corporelle et le risque de fracture suit une fonction moins bien définie, représentée par une fonction spline cubique. De plus, nous avons démontré que le risque de fracture des membres inférieurs distaux augmente de façon linéaire en fonction de l'augmentation de la circonférence de taille, montrant l'importance de ne pas catégoriser les individus selon cette mesure. Afin de permettre une utilisation en clinique de ces résultats, nous avons voulu étudier si la circonférence de taille ajoute de l'information à l'IMC pour identifier les individus avec obésité à risque de fracture. Pour ce faire, nous avons évalué comme troisième objectif de cette thèse les relations entre la circonférence de taille et l'incidence de fracture à l'intérieur des catégories cliniques d'IMC, qui est la définition de l'obésité la plus utilisée en pratique. Nous avons également déterminé si l'IMC exerce un effet modifiant sur les relations entre la circonférence de taille et l'incidence de fracture. Notre étude a montré un risque de fracture des membres inférieurs distaux qui augmente linéairement en fonction de la circonférence de taille et ce, principalement chez les individus ayant un IMC normal ou en surpoids. Enfin, un effet modifiant de l'IMC sur les relations entre la circonférence de taille et le risque de fracture a été observé. En conclusion, les résultats obtenus à travers ces projets de doctorat soulignent la relation complexe entre l'obésité, le risque de fracture et la santé osseuse, qui diffère selon le sexe, le statut ménopausique, le site squelettique de la fracture et la définition d'obésité utilisée. De plus, nos études sont les premières à rapporter une relation linéaire entre la circonférence de taille et le risque de fracture dans une population adulte plus jeune. Elles ont permis d'approfondir les connaissances quant à l'impact de l'obésité sur le risque de fracture et la santé osseuse en 1) démontrant que l'obésité augmente principalement le risque de fracture des membres inférieurs distaux, peu importe la définition de l'obésité utilisée, 2) soulignant la valeur ajoutée de la circonférence de taille pour identifier chez les individus avec un IMC normal ou en surpoids ceux étant les plus à risque de fracture. D'autres recherches devront porter sur les mécanismes expliquant la fragilité osseuse à certains sites squelettiques des patients avec obésité (et principalement l'obésité abdominale) afin de développer des programmes de prévention des fractures adaptés à cette population. / Fractures are a major public health burden in Quebec, Canada, and worldwide. Fractures are a frequent cause of autonomy loss and morbidity in the population and can lead to substantial consequences on the quality of life. Indeed, fractures can cause acute and chronic pain, loss of mobility, physical disabilities, and premature death. Moreover, psychological and social consequences may occur following a fracture event, such as fear of sustaining another fracture or of falling, anxiety, depression, isolation and diminished perception of role in society. Obesity is a risk factor for fracture that is still under-recognized, barely addressed in clinical practice, and for which prevention is not present. In addition to being associated with the development of numerous comorbidities, obesity has detrimental effects on bone metabolism, affecting bone mineral density (BMD) and bone quality, as well as fracture risk. Moreover, fracture risk could differ depending on the definition of obesity used. Considering the increasing prevalence of obesity, it is necessary to better understand its impact on bone health and fracture risk. This will help identify among obese individuals those who are most at risk of fracture and implement targeted fracture prevention programs. The first objective of this thesis was to conduct a systematic review and meta-analysis on the associations between obesity and the risk of fractures, BMD, and bone quality in an adult population. Specifically, we compared the incidence of fractures at all sites and specific skeletal sites, BMD at the total hip, femoral neck, lumbar spine, radius, and tibia, as well as certain parameters of bone quality, including bone microarchitecture and serum markers of bone remodeling, in men, premenopausal women, and postmenopausal women with and without obesity. The main findings of this meta-analysis showed that: 1) the risk of hip fracture is decreased in men and postmenopausal women with obesity compared to individuals without obesity, 2) the risk of wrist fracture is reduced in postmenopausal women with obesity, while the risk of ankle fractures is increased, 3) individuals with obesity have a higher BMD and superior or similar bone microarchitecture compared to individuals without obesity, and 4) levels of serum bone remodeling markers in obesity are decreased or similar to individuals without obesity. However, several limitations were noted, including a lack of studies in a younger adult population and of studies that evaluated specific fracture sites, as well as heterogeneity in obesity definitions between studies. Nevertheless, this systematic review and meta-analysis helped identify the limitations of the current literature and develop subsequent research questions.Thus, we subsequently studied the relationships between obesity, defined by body mass index (BMI) or waist circumference, and the incidence of fractures at all sites and specific skeletal sites (major osteoporotic fractures, distal lower limbs, and distal upper limbs), using data from a prospective cohort from the province of Quebec, the CARTaGENE cohort. Specifically, this study aimed to determine the shape of the relationships between the two definitions of obesity and fracture risk. According to our results, the relationship between waist circumference and fracture risk is linear, while the relationship between BMI and the risk of fracture follows a cubic spline. Furthermore, we demonstrated that the risk of distal lower limb fractures increases linearly with increasing waist circumference, highlighting the importance of not categorizing individuals at risk of fracture based on this factor. To enable the clinical application of these findings, we then investigated whether waist circumference provides additional information to BMI in identifying individuals with obesity at risk of fracture.To achieve this, the third objective of this thesis was to evaluate the relationships between waist circumference and the incidence of fractures within clinical BMI categories, which is the most commonly used definition of obesity in practice. We also determined whether BMI exerts a modifying effect on the relationships between waist circumference and the incidence of fracture. Our study showed an increasing linear risk of distal lower limb fractures with increasing waist circumference, mainly among individuals with a BMI within the normal or overweight categories. Finally, a modifying effect of BMI on the relationships between waist circumference and the risk of fracture was observed. In conclusion, the results of these Ph.D. projects highlight the complex relationship between obesity, fracture risk and bone health, which varies according to sex, menopausal status, skeletal site, and the definition of obesity. Moreover, our studies are the first to report a linear relationship between waist circumference and fracture risk in a younger adult population. They have deepened our understanding of the impact of obesity on fracture risk and bone health by 1) demonstrating that obesity primarily increases the risk of distal lower limb fractures, regardless of the definition of obesity used, and 2) highlighting the added value of waist circumference in identifying individuals with a normal or overweight BMI who are at the highest risk of fracture. Additional research should focus on the mechanisms explaining bone fragility at specific skeletal sites in patients with obesity (and primarily abdominal obesity) to develop fracture prevention programs tailored to this population.

L’obésité est associée avec plusieurs désordres métaboliques d’envergure dont le diabète, les maladies cardiovasculaires et la stéatose hépatique. De nouvelles études visant le développement des traitements efficaces contre l’obésité et ses complications ont été entreprises afin d’élucider les mécanismes pathophysiologiques par lesquels l’obésité induit ou amplifie ses conséquences négatives. Le tissu adipeux sécrète plusieurs hormones ou adipokines qui sont impliquées dans la régulation du poids corporel ainsi que l’homéostasie métabolique. La protéine stimulant l’acylation (ASP) est une adipokine stimulant la synthèse des triglycérides et leur stockage au niveau du tissu adipeux (et ceci, en agissant à travers son récepteur : le C5L2). Cette thèse se penche sur diverses populations humaines et évalue les changements au niveau de différentes adipokines, plus particulièrement l’ASP, en lien avec les facteurs déterminants de l’obésité. Cet objectif global s’est concrétisé à travers quatre études : I) L’évaluation des niveaux d’adipokines chez des patients consommant des breuvages édulcorés au glucose ou au fructose afin de déterminer les effets de la composition de la diète sur la fonction du tissu adipeux, II) Une étude transversale évaluant le lien entre l’ASP et les facteurs de risque cardiométabolique dans une population à risque, III) une étude chez des femmes souffrant d’obésité sévère qui ont subi une chirurgie bariatrique, afin de déterminer les associations entre l’expression hépatique des récepteurs liés au facteur du complément C3 avec les niveaux d’hormones sexuelles et d’adipokines post-chirurgie, et IV) l’évaluation des niveaux sanguins d’adipokines ainsi que de l’expression du C3 et des récepteurs qui y sont reliés dans les tissus adipeux viscéral vs sous-cutané en lien avec le syndrome métabolique, les hormones sexuelles et le profil métabolique. Nous avons démontré que l’ASP et son récepteur offraient différentes réponses en fonction du sexe, de la présence d’un désordre métabolique, des niveaux d’hormones sexuelles, de l’organe impliqué ainsi que de la composition de la diète : tous des facteurs déterminants pour l’obésité. En conclusion, ces résultats suggèrent que l’ASP agit comme médiateur entre les facteurs exogènes et les évènements biologiques menant à l’obésité et ses conséquences métaboliques. / Obesity is associated with many major metabolic disorders, especially diabetes, cardiovascular disorders and fatty liver disease. Aimed at developing effective therapies for obesity and its complications, new research has intensified to elucidate the pathophysiological mechanisms by which obesity induces or amplifies its major adverse consequences. Adipose tissue, as an endocrine organ, secretes several hormones termed “adipokines” that are involved in energy homeostasis and weight regulation. Dysfunction of adipokine pathways has been recognized as a key etiological factor of obesity-induced disorders. Acylation stimulating protein (ASP) is an adipokine that stimulates triglyceride synthesis and storage in adipose tissue by enhancing glucose and fatty acid uptake. ASP acts via its receptor C5L2. This thesis investigates several human populations under varying external and internal conditions and evaluates changes in adipokines, in particular ASP and its related proteins, in association with obesity determinants. This overall aim is achieved through four studies including the following: I) evaluation of adipokines in healthy overweight/obese adults consuming glucose- or fructose-sweetened beverages to determine the effects of diet composition on adipose tissue function II) a cross-sectional population-based study to determine fasting serum ASP and its relationships with cardiometabolic risk factors in a relatively high risk adult population III) a study on severely-obese pre/post-menopausal women, who underwent bariatric surgery, to determine associations of hepatic gene expression of complement C3 related receptors, sex hormones, adipokines and metabolic profiles as well as evaluating obesity improvement after surgery IV) a study on women with a wide age and BMI range to determine plasma adipokine levels and adipose tissue depot gene expression of C3 and related receptors in association with metabolic syndrome criteria, ovarian hormones and metabolic profile. I found different responses of ASP and its receptor according to gender, metabolic disorder, sex hormone levels, organ involvement and diet composition: all factors critical as obesity determinants. The results presented here demonstrate that ASP may mediate the link between obesity-related exogenous factors and biologic events that lead to obesity consequences. In conclusion, these findings validate that obesity is a low-grade inflammatory status with multi-organ involvement, evidencing sex differences and dynamic interactions between immune and metabolic response determinants.

L'obésité est devenue une préoccupation de santé majeure de nos jours affectant une grande partie de la population mondiale. La forme la plus sévère d'obésité, soit l'obésité morbide, est également en augmentation. Une des problématiques reliées à cette population est la mesure de la pression artérielle. Le membre supérieur de ces patients est souvent de forme conique, assez gros et court, ce qui rend la mesure inadéquate, très difficile, voire irréalisable de façon précise. L'objectif de la présente étude était de valider une nouvelle technique de mesure de la pression artérielle à l'avant-bras chez l'obèse morbide. Des études ont été réalisées dans le passé avec une approche semblable, mais la taille des échantillons étaient très petite, ce qui n'était donc pas adéquat pour moduler la pratique médicale. Afin d'introduire cette nouvelle technique de mesure de la pression artérielle à l'avant-bras dans la pratique médicale, nous avons opté pour un échantillon plus grands de sujets et un nombre élevé de mesures de la pression artérielle a été fait. Trois groupes de patients ont été évalués à l'aide d'une canule artérielle installée à l'avant-bras et d'un brassard standard de taille appropriée installé à l'avant-bras contra latéral ou au bras contra latéral. Des mesures de pression artérielle ont donc été prises à des intervalles réguliers avec un appareil automatique de mesure de pression artérielle, afin de comparer la mesure prise avec celle effectuée à l'aide de la canule artérielle à l'avant-bras contra latéral considérée comme étant la mesure étalon. Les résultats suggèrent que les deux techniques corrèlent bien ensemble mais que la technique du brassard installé à l'avant-bras tend à surestimer de 8 mmHg en ce qui a trait à la pression artérielle systolique et de sous-estimer de 1 mmHg la pression artérielle diastolique mesurée par la canule artérielle.

Les travaux de maîtrise présentés dans ce mémoire ont permis d'explorer s'il pouvait exister un lien entre certaines caractéristiques relationnelles du fonctionnement familial sur un indicateur anthropométrique de surpoids et d'obésité, l'indice de masse corporel ajusté pour l'âge. Les données de deux études longitudinales, celles de L 'étude longitudinale des enfants du Québec (ELDEQ) et celles de Québec en forme (QEF) ont permis d'examiner les implications potentielles de facteurs environnementaux au sein d'un milieu socioéconomique défavorisé (QEF) et de le comparer à un échantillon représentatif de la population d'enfants âgés de 6 ans pour le Québec (ELDEQ). Les enfants provenant de l'étude QEF ont participé à une programmation annuelle d'activités physiques et sportives organisée par leur Comité d'action local (CAL), alors qu'en contrepartie les enfants de l'étude ELDEQ n'ont pu bénéficier de cette programmation. Par conséquent, les enfants ELDEQ constituent les témoins des enfants QEF, puisque les deux cohortes reçurent les mêmes évaluations et questionnaires. Ce mémoire s'appuie sur les données collectées au moyen de questionnaires administrés aux parents. Le poids et la taille de l'enfant ont été mesurés par un évaluateur lors de l'évaluation de la condition physique effectuée à l'école de l'enfant. L'analyse transversale des données de la collecte de 2004 a permis de déterminer que les mères en désaccord avec des énoncés reflétant des valeurs fondamentales favorisant un bon fonctionnement familial (respect, confiance) avaient des enfants ayant un IMC significativement plus élevé comparativement aux enfants des mères en accord avec ces mêmes énoncés. De plus, nos résultats ont montré que des pratiques parentales ne favorisant pas l'autonomie de l'enfant quant à ses choix d'activités sportives, de jeux et de passe-temps conduisaient significativement à des enfants ayant un IMC plus élevé, si l'on comparait ces enfants à ceux auxquels la mère leur laissait entièrement le choix.

Au Canada, en 2004, 2,7% des adultes étaient considérés comme étant des obèses sévères, et ce, malgré toutes les recherches et la prévention pour contrer le gain de poids. L'obésité sévère est bien plus qu'un simple problème d'esthétique. Cette condition est un précurseur de plusieurs comorbidités qui diminuent la qualité et l'espérance de vie. En ce moment, le seul traitement efficace et durable est la chirurgie bariatrique. Cette procédure engendre des changements non seulement corporels, mais également métaboliques et physiologiques. Les mécanismes par lesquels celle-ci parvient à une amélioration marquée des comorbidités ne sont pas encore bien compris. Une des hypothèses serait les changements engendrés sur les adipokines, des molécules libérées par le tissu adipeux. La visfatine et l'apeline sont toutes deux des adipokines reliées au métabolisme de l'insuline et aux marqueurs inflammatoires. Ces deux adipokines ont récemment été découvertes et leur fonctionnement reste encore inconnu. Savoir comment ces deux adipokines réagissent au changement drastique de composition corporelle pourrait amener à une piste dans la compréhension des comorbidités, de leur résolution ainsi que dans le développement d'agents pharmaceutiques futurs pouvant améliorer les comorbidités, en étant moins drastiques que la chirurgie bariatrique. Dans ce mémoire, l'impact aigu et chronique de la dérivation biliopancréatique avec commutation duodénale sur les concentrations plasmatiques de visfatine et d'apeline sera évalué. Les patients ayant subi une DBP-CD (groupe DBP-CD) ont été comparés avec un groupe avec obésité sévère (groupe témoin). Des mesures anthropométriques et des échantillons sanguins ont été effectués avant, au jour 1 et 5 et à 6 et 12 mois après la chirurgie dans le groupe DBP-CD. Il y a eu 70 sujets dans le groupe DBP-CD et 28 dans le groupe témoin. Un an après la chirurgie, on retrouve une réduction du poids corporel (136,4 ± 27,6 vs. 85,9 ± 18,5 kg, p<0,001). La concentration de visfatine a diminuée un jour après la chirurgie (18,82 ± 7,36 vs. 16,13 ± 5,56 ng/ml; p=0,001) et la concentration d'apeline 5 jours après la chirurgie (0,55 ± 0,33 vs. 0,50 ± 0,28 ng/ml; p=0,040). Dans le groupe témoin, il n'y a eu aucun changement significatif dans tous les paramètres. En conclusion, on observe une diminution aiguë des concentrations de visfatine et d'apeline après la DBP-CD. La perte de poids à long terme n'a eu aucun impact sur ces concentrations.

L'obésité est une maladie multifactorielle impliquant de nombreux facteurs génétiques et environnementaux. Dans cette thèse, l'aspect génétique de cette maladie a été étudié en utilisant l'histoire familiale d'obésité (HFO). Une première étude a permis de démontrer que la méthode utilisée pour déterminer l'HFO était valide. Cet aspect génétique a été mis en relation avec l'aspect nutritionnel, considéré ici comme un facteur environnemental. Une comparaison des apports énergétiques et en macronutriments a démontré que les individus avec HFO (HFO+) et sans HFO (HFO-) avaient des apports alimentaires similaires. Ensuite, le nombre de portions de chacun des groupes alimentaires tels qu'identifiés par le Guide alimentaire canadien pour manger sainement, en vigueur au moment de l'étude, a été examiné. Il s'est avéré que le nombre moyen de portions consommées de chacun des groupes alimentaires était similaire entre les individus HFO+ et HFO-. Subséquemment, l'examen des profils alimentaires a révélé que les habitudes de vie ainsi que les variables anthropométriques et sociodémographiques associées aux profils alimentaires Western et Prudent différaient selon la présence d'HFO. Cet examen a aussi révélé que les individus ayant une forte observance au profil alimentaire Western avaient plus de chance d'être obèses alors que les individus ayant une forte observance au profil alimentaire Prudent avaient moins de chance d'être obèses. Par la suite, les apports en matières grasses ont été examinés en interaction avec l'HFO sur des phénotypes d'obésité tels que l'indice de masse corporelle, le poids, le tour de taille et la masse grasse. L'étude a permis d'observer des effets d'interactions significatifs sur tous ces phénotypes. Finalement, la relation entre les comportements alimentaires (restriction cognitive, désinhibition et susceptibilité à la faim) et l'HFO a été étudiée. Il a été observé que les individus HFO+ avaient un niveau de restriction (hommes) ou de désinhibition (femmes) plus élevé que les individus HFO-. Bien que les résultats présentés dans cette thèse doivent être confirmés dans d'autres études, ils suggèrent que les individus HFO+ ont un bagage génétique, qui en présence d'un environnement alimentaire spécifique, favorise le développement de l'obésité.

L'obésité prédispose à plusieurs problèmes de santé dont l'asthme fait maintenant partie. Dans le premier chapitre de ce mémoire, l'obésité et l'asthme seront successivement définis. Les études portant sur l'incidence de l'asthme en présence d'obésité seront détaillées. Les caractéristiques de l'asthme chez la personne obèse seront ensuite revues. Enfin, les mécanismes physiopathologiques par lesquels l'obésité pourrait mener à l'asthme seront énumérés, en insistant sur le rôle de la leptine et de l'adiponectine. Le deuxième chapitre fera état d'une étude effectuée chez 88 sujets asthmatiques obèses et non-obèses visant à déterminer si les sujets obèses présentent un phénotype d'asthme différent. Le troisième chapitre présentera une étude portant sur le rôle de la leptine et de l'adiponectine dans l'asthme chez la personne obèse. Il apportera des données nouvelles concernant la présence de leptine au niveau des voies respiratoires. Quelques éléments de prise en charge de l'asthmatique obèse seront amenés dans la conclusion.

La prévalence des maladies chroniques, dont les maladies cardio-métaboliques font partie, ne cesse d'augmenter mondialement. Les avancées dans le domaine du microbiote intestinal dans les dernières années montrent des liens de causalité entre les bactéries qui colonisent l'intestin et les métabolites qu'elles produisent. Le microbiote intestinal est donc une cible potentielle pour la prévention ou le traitement des comorbidités associées à l'obésité. La perte rapide de masse grasse peut conduire à la libération endogène de molécules liposolubles aux effets potentiellement nocifs, comme les polluants organiques persistants (POP). L'objectif de la première étude était d'évaluer l'impact d'un extrait prébiotique de canneberge riche en polyphénols sur la libération de POP pendant la perte de poids. Malgré la perte de graisse plus importante chez les souris traitées à l'extrait de canneberge, leurs taux circulants de POP n'ont pas augmenté et leur homéostasie du glucose s'est améliorée par rapport aux souris traitées avec le véhicule. L'extrait a également induit des changements dans le microbiote intestinal, y compris la prolifération de Parvibacter, un membre de la famille des Coriobacteriaceae qui a un rôle potentiel dans le métabolisme des xénobiotiques. L'objectif de la deuxième étude était de déterminer l'impact de l'hébergement de souris axéniques colonisées avec le microbiote intestinal de souris traitées à l'extrait de canneberge enrichi en proanthocyanidines ou de leurs homologues traitées avec un véhicule. Nous avons observé un phénotype hépatique opposé entre les deux secteurs d'hébergement, conventionnel ou axénique-gnotobiotique, ainsi qu'un impact sélectif sur la colonisation des taxons microbiens ainsi que sur le profil des métabolites fécaux. Ces résultats suggèrent que l'environnement dans lequel les souris gnotobiotiques sont logées influence fortement la composition et la fonction du microbiote intestinal et peut conduire à des phénotypes distincts après la colonisation. Une meilleure standardisation de l'utilisation des souris gnotobiotiques est nécessaire et des conditions d'hébergement strictes devraient être suivies. Les modèles animaux de pathologies humaines sont classiquement nourris avec des diètes purifiés contenant de la caséine comme unique source de protéines. L'objectif de la troisième étude est de montrer que la source de protéine consommée influence le développement de l'obésité et de la résistance à l'insuline induites par la diète. En effet, un mélange de protéines représentatif de la consommation humaine a augmenté le gain de poids, l'hyperinsulinémie et la voie de signalisation hépatique mTORC1/S6K1 par rapport à la caséine seule. Ces effets impliquent des altérations majeures de la composition microbiote intestinal et de la production microbienne d'acides gras à chaîne ramifiée, qui, dans les hépatocytes en culture, augmentent la production de glucose et activent la voie mTORC1/S6K1. Ces travaux montrent l'importance de considérer les sources de protéines dans les diètes animales et proposent des mécanismes d'actions potentiels des protéines alimentaires sur la santé métabolique. L'objectif de la quatrième et dernière étude était de déterminer si la supplémentation en Lacticaseibacillus rhamnosus HA-114 accentuait l'impact bénéfique de la perte de poids sur la santé métabolique et cognitive. Cet essai de 12 semaines, randomisé, en double aveugle et contrôlé par placebo, a été effectué chez 152 adultes avec un surpoids suivant une intervention nutritionnelle pour induire une perte de poids contrôlée. Bien que la supplémentation en probiotiques n'ait pas potentialisé la réduction du poids corporel ou de la masse grasse, une diminution significative de l'insuline plasmatique, de l'HOMA-IR, du cholestérol-LDL et des triglycérides a été observée dans le groupe supplémenté en probiotiques uniquement. En ce qui concerne les traits liés à l'alimentation et à l'humeur, les effets bénéfiques ont été observés uniquement dans le groupe recevant la supplémentation en probiotiques ou étaient significativement plus importants dans ce groupe, y compris la diminution des tendances à la l'hyperphagie, la désinhibition et les envies de manger. Ce projet démontre la pertinence clinique de la supplémentation en probiotiques pour induire des résultats métaboliques et psychologiques bénéfiques chez les personnes en surpoids encours de perte de poids. Collectivement, ces études confirment la validité de cibler le microbiote intestinal afin d'atténuer les comorbidités liées à l'obésité. En outre, elles auront certainement un impact sur différents aspects de la prévention et du traitement de l'obésité et des troubles métaboliques en utilisant tout le potentiel du microbiote intestinal, pour lequel il reste encore beaucoup à comprendre et à découvrir. / The prevalence of chronic diseases, of which cardiometabolic diseases are part of continues to increase worldwide. Following advances in the field of gut microbiota in recent years, causal links between the bacteria that colonize the gut and the metabolites they produce have been demonstrated. The gut microbiota is therefore a potential target for the prevention or treatment of obesity-related comorbidities. Rapid fat loss can lead to the endogenous release of fat-soluble molecules with potentially harmful effects, such as persistent organic pollutants (POPs). The objective of the first study was to evaluate the impact of a prebiotic polyphenol-rich cranberry extract on the release of POPs during weight loss. Despite the greater fat loss in cranberry extract-treated mice, their circulating POP levels did not increase, and their glucose homeostasis improved following weight loss compared to vehicle-treated mice. The extract also induced changes in the gut microbiota, including the proliferation of Parvibacter, a member of the Coriobacteriaceae family that has a potential role in xenobiotic metabolism. The objective of the second project was to determine the impact of housing axenic mice colonized with the gut microbiota of mice treated with proanthocyanidin-riched cranberry extract or their vehicle-treated counterparts. We observed an opposite liver phenotype between the two housing sectors, conventional or axenic-gnotobiotic, as well as a selective impact on the colonization of microbial taxa and on the fecal metabolite profile. These results suggest the environment in which gnotobiotic mice are housed strongly influences the composition and function of the gut microbiota and may lead to distinct phenotypes after colonization. Better standardization of the use of gnotobiotic mice is needed and strict housing conditions should be followed. Animal models of human pathologies are classically fed with purified diets containing casein as the sole protein source. The objective of chapter 3 is to show that the source of protein consumed influences the development of obesity and insulin resistance induced by the diet. Indeed, a protein mixture representative of human consumption increased weight gain, hyperinsulinemia, and hepatic mTORC1/S6K1 signaling compared with casein alone. These effects involve major alterations in gut microbiota composition and microbial production of branched chain fatty acids, which, in cultured hepatocytes, increase glucose production and activate the mTORC1/S6K1 pathway. This work demonstrates the importance of considering protein sources in animal diets and proposes potential mechanisms of action of dietary proteins on metabolic health. The objective of the fourth and final project was to determine whether supplementation with Lacticaseibacillus rhamnosus HA-114 enhanced the beneficial impact of weight loss on metabolic and cognitive health. This 12-week, randomized, double-blind, placebo-controlled trial was conducted in 152 overweight adults with a nutritional intervention to induce controlled weight loss. Although probiotic supplementation did not potentiate reduction in body weight or fat mass, a significant decrease in plasma insulin, HOMA-IR, LDL cholesterol, and triglycerides was observed in the probiotic-supplemented group only. With respect to eating and mood-related traits, beneficial effects were observed only in the probiotic supplementation group or were significantly greater in this group, including decreased binge eating tendencies, disinhibition, and food cravings. This study demonstrates the clinical relevance of probiotic supplementation to induce beneficial metabolic and psychological outcomes in overweight individuals undergoing weight loss. Collectively, these studies confirm the relevance of targeting the gut microbiota to alleviate obesity-related comorbidities. Furthermore, they will certainly have an impact on different aspects of prevention and treatment of obesity and metabolic disorders by using the full potential of the gut microbiota, for which there is still much to understand and discover.

L'obésité est devenue un problème mondial, qui est définie comme une augmentation du poids. L'obésité peut être influencée par la diète, la génétique, les médicaments et l'environnement. Les traitements pour l'obésité comme les interventions diététiques et les médicaments, cependant, échouent souvent, tandis que les interventions chirurgicales ont des taux de succès élevé. Le microbiote intestinal s'est avéré être impliqué dans le développement de l'obésité. Le microbiome est un ensemble de microbiote composé majoritairement de bactéries commensales et mutualistes, vivant en symbiose avec l'hôte et intervenant dans la digestion, le système immunitaire et le contrôle des pathogènes. Le microbiote intestinal est également impliqué dans la régulation du système endocannabinoïde (ECS). L'endocannabinoidome, l'extension du ECS, est un système de signalisation lipidique complexe, qui s'est avérée être dérégulée pendant l'obésité. Récemment, le peptide antimicrobien exprimé par le foie 2 (LEAP2) s'est avéré être un antagoniste du récepteur à la ghréline, à la suite d'une gastrectomie verticale. Cependant, sa régulation, son rôle physiologique et mécanisme d'action ne sont pas bien connus. Nous émettons l'hypothèse que Leap2 est dérégulée durant l'obésité et l'endotoxémie métabolique, et pourrait être régulée par le microbiote intestinal et/ou l'ECS, et en réponse à différent type de chirurgie bariatrique. Par conséquent, j'ai analysé l'expression de Leap2 dans différents modèles de rongeurs d'obésité, de souris sans germes (GF), de rats ayant subi quatre chirurgies bariatriques différentes, ainsi que des modèles in vitro. Nous montrons que dans certains modèles d'obésité, l'expression de Leap2 est modifiée dans l'intestin grêle. Ces changements peuvent être associés à des altérations du microbiome intestinal, comme les expériences sur des souris GF qui ont montré que l'expression de Leap2 était augmentée dans le jéjunum, et que cela est inversé à la suite d'une recolonisation avec une transplantation fécale. Enfin, nous montrons que, in vitro, le récepteur Pparg régule fortement l'expression de Leap2 dans les entérocytes dérivés des Caco-2. / Obesity has become a worldwide problem, and is defined as an increase in body weight, which can be influenced by diet, genetics, drugs and the environment. Treatments of obesity such as dietary interventions and drugs, however, often fail, whereas surgical interventions have high success rates. The gut microbiome has been shown to be involved in the development of obesity. The microbiome is the assembly of microbiota and their molecular warehouse. The microbiota is composed of mostly commensal and mutualist bacteria, living in symbiosis with the host, and is involved in the regulation of digestion, immune system and control of pathogens. Gut microbiota have been suggested to be involved in the regulation of the endocannabinoid system (ECS). The endocannabinoidome, an extension of the ECS, is a complex lipid signalling system that has been found to be dysregulated during obesity. Recently, liver-expressed antimicrobial peptide 2 (LEAP2) was shown to be an antagonist of the ghrelin receptor, following vertical sleeve gastrectomy. However, its regulation, physiological roles and mechanisms of action are not well known. We hypothesize that Leap2 expression is dysregulated during obesity and metabolic endotoxaemia, and might be regulated by the gut microbiome and/or the ECS and in response to different types of bariatric surgery. Therefore, I analyzed Leap2 expression in different rodent models of obesity, germ-free (GF) mice and rats that underwent four different types of bariatric surgery, as well as in vitro models. We show that in some models of obesity Leap2 expression is altered in the small intestine. These changes might be associated with alterations in the gut microbiome, as experiments in GF mice showed that Leap2 expression is increased in the jejunum of GF mice, and that this is reversed upon conventionalization of the mice with fecal microbiota transplantation. Finally, we show that, in vitro, Pparg receptor strongly upregulates Leap2 expression in Caco-2-derived enterocytes.

Le problème d'obésité étant plus qu'omniprésent dans la société actuelle, les effets de la perte de poids, traitement de prédilection du surplus de poids, qu'ils soient bénéfiques ou néfastes se doivent d'être étudiés. Le principal objectif visé par la rédaction de ce mémoire réside en l'évaluation et la clarification de la relation potentiellement existante entre la perte de poids et les variations du profil hématologique de la personne obèse, plus particulièrement chez les femmes. Dans le cadre de ce présent mémoire, les données d'une étude longitudinale impliquant des femmes soumises à une restriction calorique ont permis l'observation d'une réduction significative de l'hémoglobine, de l'hématocrite et du décompte érythrocytaire, sans toutefois permettre d'établir clairement un lien avec la perte de poids. Cependant, ces constatations mettent en lumière un risque augmenté d'anémie chez les personnes obèses, de même qu'un effet indésirable de la perte de poids à ce même niveau.