La prévalence de l’asthme a doublé dans les pays occidentaux depuis environ 1980. Une croissance alarmante qui fait face aux changements de mode de vie : hygiène (l’exposition à des agents infectieux), alimentation, ou encore pollution. Ces éléments sont des co-facteurs de risque, potentiellement responsables de l’installation de l’asthme ou de son aggravation. Cependant aucun mécanisme clair n’est déterminé à ce jour. Ce travail de thèse s’est focalisé sur le rôle des protagonistes centraux de la réponse immune, les populations lymphoïdes innées et adaptatives, dans l’exacerbation de l’asthme par ces différents co-facteurs. L’obésité est associée à une prévalence accrue d’asthme. Récemment, les cellules lymphoïdes innées (ILC) ont été impliquées dans ces pathologies. L’axe principal de mon travail a été de caractériser la contribution des lymphocytes T comparativement aux ILC dans un modèle murin d’exacerbation de l’asthme induit par des allergènes d’acariens liée à l'obésité. Un régime riche en graisse aboutit à l’exacerbation des caractéristiques de l’asthme, incluant l’hyperréactivité bronchique, la réponse humorale, le recrutement des éosinophiles circulants et tissulaires. Parallèlement à une exacerbation des profils pulmonaires Th2 et Th17, la quantité des ILC2 et ILC3 activées est amplifiée chez les souris asthmatiques obèses et associée à une augmentation de l’expression de l’IL-33, l’IL-1β et une diminution des marqueurs des ILC dans le tissu adipeux viscéral. La déplétion des ILC dans ce modèle a confirmé leur implication dans l’exacerbation de l’asthme chez les souris obèses, notamment via une activation des profils Th2 et Th17. Parallèlement, nous avons évalué l’incidence des HAP, polluants provenant d’échappement diesel, en mesurant les caractéristiques moléculaires de l’asthme sévère. Parmi les cellules mononucléaires du sang activées, les particules d’échappement du diesel (DEP)-HAP et celles du benzo[a]pyrène (B[a]P) induisent une augmentation de la production d’IL-22 plus élevée chez les sujets allergiques asthmatiques (AA), et une diminution de l’IL-17A. Cette production d’IL-22 est majoritairement issue des cellules Th22, et son mécanisme d’induction est principalement dépendant de l’AhR sous l’effet des DEP-HAP contrairement au B[a]P. Enfin, nous avons étudié l’impact des infections. L’activation de NOD1 des cellules dendritiques (DC) humaines, indépendamment de l’allergène, promeut un profil Th2, induit préférentiellement la production de CCL17 chez un patient asthmatique, leur maturation et perturbe la production de CCL22 et de l’IL-10. Chez la souris, l’activation systémique de NOD1 exacerbe l’asthme allergique, via l’augmentation de la réponse pulmonaire de type Th2 dépendamment de CCL17.Dans une autre étude, la costimulation de DC immatures humaines par un allergène de chien et le ligand de TLR3 ou TLR9 accentue la différentiation, l’expression de marqueurs d’activation et la production cytokinique des DC, avec l’induction d’un profil Th22/Th1 chez les sujets saints, contrairement à un profil Th22/Th17/Th2 chez les patients AA. Cette activation spécifique des DC, induite par la costimulation chez un patient AA, provoque la sécrétion d’IL-17A, IL-17F et d’IL-13, ainsi qu’une amplification de la production d’IL-22 par les lymphocytes Th22. Tout ceci suggère que la costimulation par certains allergènes et/ou pathogènes peut induire une réponse Th22 et Th17 chez les sujets asthmatiques, et contribuerait à la sévérité de certains asthmes.L'ensemble de ces travaux ont permis d’établir de nouvelles appréhensions des déterminants potentiels dans l’asthme ainsi que de nouvelles notions des mécanismes moléculaires et cellulaires gouvernant la réponse immune. / The prevalence of asthma has increased twice in Western countries since about 1980. An alarming growth which correlates with lifestyle changes: sanitary conditions (exposure to infectious agents), nutrition, or pollution. These elements are risk co-factors, involved in asthma development or aggravation. However, no clear mechanism is determined to date. This work focused on the role of central players in the immune response, the innate and adaptive lymphoid populations in asthma exacerbation by these different cofactors.Obesity is associated with an increased prevalence of asthma. Recently, the innate lymphoid cells (ILC) were involved in these 2 pathologies. The main focus of my work was to characterize the T cells compared to ILC contribution in a murine model of asthma exacerbation induced by mite allergens linked to obesity. A high fat diet leads to the exacerbation of the main asthma features, including bronchial hyperresponsiveness, humoral response, recruitment of circulating and tissue eosinophils. In parallel to the exacerbation of Th2 and Th17 profiles, the amount of activated ILC2 and ILC3 is amplified in the lung of obese asthmatic mice and associated with increased expression of IL-33, IL-1β and reduced ILC markers in visceral adipose tissue. ILC depletion in this model confirmed their involvement in asthma exacerbation in obese mice, especially through Th2 and Th17 profiles activation.On the other hand, we evaluated the impact of PAH, pollutants from diesel exhaust, by monitoring the molecular characteristics of severe asthma. Among the activated blood mononuclear cells, diesel exhaust particles (DEP)-PAH and those of benzo[a]pyrene (B[a]P) enhance IL-22 production in asthmatic allergic patients (AA), and decrease IL-17A. Th22 cells are the major source of this IL-22 production and its induction mechanism is mainly dependent on AhR under the effect of DEP-PAH contrary to B[a]P.Finally, we investigated the impact of infections. NOD1 priming of human dendritic cells (DC), independently of the allergen presentation, promoted a Th2 polarization profile which involved the production of both CCL17 and CCL22 in nonallergic subjects but only CCL17 in allergic patients. Moreover, NOD1-primed DC from allergic donors exhibited enhanced maturation that led to abnormal CCL22 and IL-10. In mice, systemic NOD1 activation exacerbates allergic asthma, via the increase in pulmonary Th2 response depending on CCL17.In another study, the costimulation of human immature DC, by dog allergen and TLR3 or TLR9 ligands, increases the DC differentiation, expression of activation markers and cytokine production, with the induction of a Th22/Th1 profile in healthy subjects, unlike a Th22/Th17/Th2 profile in AA patients. This specific DC activation, induced by costimulation in AA patients, leads to the IL-17A, IL-17F and IL-13 secretion, as well as the amplification of IL-22 production by Th22 cells. All this suggests that costimulation by certain allergens and/or pathogens can induce Th22 and Th17 response in asthmatic subjects, and may contribute to the severity of some asthma cases.Taken together, the results presented in this work establish new apprehensions of potential asthma determinants, as well as new concepts of molecular and cellular mechanisms underlying the immune response.

RésuméAvec près de 17 millions de décès chaque année, les maladies cardiovasculaires (MCV) restent la première cause de mortalité dans le monde. De plus, le nombre de décès est inexorablement appelé à augmenter avec le vieillissement de la population, l’urbanisation et les nouveaux comportements alimentaires. Leur surveillance est basée sur l’évaluation de facteurs de risque cardiovasculaire. Ces facteurs sont liés à un état physiologique, une pathologie ou une habitude de vie corrélée à une incidence accrue d'une maladie cardiovasculaire. Il existe des facteurs de risque non modifiables, des facteurs de risque comportementaux et des facteurs de risques physiologiques. L'obésité est considérée comme un facteur de risque critique pour l’apparition d'autres facteurs de risques de MCV. La lutte contre l’obésité contribuerait à réduire l’incidence des MCV dans le monde. Le développement de l'obésité résulte d’un déséquilibre entre la consommation et la dépense énergétiques ;l'organisme recevant plus qu'il ne dépense, il stocke une partie de l'apport sous forme de triglycérides dans le tissu adipeux. Un tissu adipeux dysfonctionnel est caractérisée par :une accumulation préférentielle de graisse au niveau viscéral; une augmentation du volume et ou du nombre des adipocytes; une augmentation du nombre de cellules immunitaires infiltrant le tissu adipeux; des changements dans la composition cellulaire du tissu adipeux; et une hypersécrétion d'adipokines pro-inflammatoires. Afin de mieux comprendre l’origine des facteurs de risque de MCV au Cameroun, nous nous sommes fixés comme premier objectif de thèse d’évaluer les facteurs de risque de MCV au sein de deux populations du Cameroun à habitude alimentaire distincte mais à valeur énergétique équivalente. Afin de mieux comprendre la pathogenèse de l’obésité, le deuxième objectif de thèse a été d’identifier les voies de signalisation impliquées dans la régulation d’expression d’aquaporines (AQPs), et en particulier d'aquaglycéroporines impliquées dans le métabolisme du glycérol et des triglycérides dans les adipocytes, en réponse à des conditions inflammatoires mimant celles rencontrées dans l’obésité. Enfin, en vue de mieux comprendre les effets bénéfiques engendrés par la forskoline (FK) sur la composition corporelle de patients en surpoids ou obèses, le troisième objectif de thèse a été d’étudier l’effet de la FK, ainsi que les voies de signalisation modulées par celle-ci dans des adipocytes, en réponse à des conditions inflammatoires mimant celles rencontrées dans l’obésité.L’évaluation des facteurs de risque de MCV au Cameroun réalisée à l’aide d’un questionnaire montre que les Camerounais du Sud consomment des huiles saturées, sont obèses, et possèdent des paramètres lipidiques qui sont corrélés avec d'autres facteurs de risque de MCV (diabète, hypertension artérielle). Par contre, les Camerounais du Nord consomment des huiles polyinsaturées et saturées, possèdent des paramètres lipidiques qui ne sont pas corrélés avec leur glycémie et leur pression artérielle. Dans les adipocytes murins 3T3-L1, nos résultats montrent clairement que de nombreuses AQPs y sont exprimées. En outre, dans des conditions inflammatoires (traitement au LPS), mimant celles rencontrées dans l’obésité, nous remarquons que la diminution des taux d'ARNm des AQP7, AQP11 et GPR120 et l’augmentation des taux d'ARNm d’AQP3 et MCP-1. Ces modifications sont susceptibles de contribuer à la physiopathologie de l’obésité. En effet, la FK est un agent impliqué dans la perte de poids chez les sujets obèses qui inhiberait l’augmentation des taux d’ARNm de MCP-1 et la diminution du taux d’ARNm de GPR120 induite par le LPS dans les adipocytes. Enfin, la stimulation de TLR-4 par le LPS induit l'activation de la kinase JNK et/ou du facteur de transcription NFkB et pourrait être impliquée dans la régulation de l’expression des aquaglycéroporines, de MCP-1 et de GPR120 dans les adipocytes. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’apparition de l’obésité et du cancer du sein est influencée par l’exposition aux polluants environnementaux. Ces polluants interfèrent avec le fonctionnement normal de l’organisme causant des modifications dans le comportement cellulaire. Ils peuvent agir chacun seul ou sous forme de cocktail. Dans ce contexte, nous avons choisi trois polluants dans notre projet : le bisphénol A (perturbateur endocrinien), le glyphosate (désherbant) et l’acide okadaïque (toxine marine). Nous avons étudié leur effet seul ou en cocktail sur les cellules de cancer du sein MCF7 et MDA-MB231, les cellules épithéliale mammaire humaine HME1 et les préadipocytes humain HWP. Dans une première partie, nous avons étudié leur effet sur la viabilité cellulaire. L’électrophorèse 2D couplée à MS/MALDI-TOF, le dosage de l’activité des protéines phosphatases ont été menés pour comprendre le mécanisme d’action des polluants sur la viabilité cellulaire. La partie suivante a porté sur la détection et la quantification des polluants dans le milieu de culture afin de déterminer leur voie d’action : extra ou intra cellulaire. Finalement, nous avons étudié l’effet des polluants sur le cycle de vie des adipocytes et la lipogenèse. Également, l’effet de sécrétome des HWP (+/-polluants) sur la viabilité cellulaire des cellules cancéreuses a été étudié. / The development of obesity and breast cancer is influenced by exposure to environmental pollutants. These pollutants interfere with the normal body function causing changes in cells behavior. They can act each alone or as a cocktail. In this context, we have chosen three pollutants in our project : bisphenol A (endocrin disruptor), glyphosate (herbicide), okadaic acid (marin toxine). We have studied their effect of alone or in combination in cellular models : human breast cancer cells MCF7 and MDA-MB 231, human mammary epithelial cells HME1 and human preadipocytes HWP. In the first part, we have studied the effect of pollutants on cells viability. 2D electrophoresis coupled to MS/MALDI-TOF, measurement of proteins phosphatase activity were conducted to understand pollutants action mechanism on cells viability. In the following part we detected and quantified pollutants in culture medium to determine their pathway of action : extra or intra cellular. Finally, we studied the effect of pollutants on adipocytes life cycle and lipogenesis. Also, effect of secretome from HWP (+/- pollutants) on cancer cells viability was studied.

L'obésité se définit comme une accumulation anormale ou excessive de masse grasse corporelle pouvant nuire à la santé. En effet, surpoids et obésité concourent au développement de pathologies graves comme le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires qui représentent un véritable problème de santé publique dans de nombreux pays et à La Réunion. Aussi, la recherche des mécanismes physiopathologiques associés à l'obésité constitue un enjeu scientifique et médical majeur. Dans l'organisme, c'est au niveau du tissu adipeux que le stockage de gras se localise, plus précisément dans les cellules adipeuses (adipocytes) provenant elles-mêmes de la maturation de cellules précurseurs appelées préadipocytes. Chez le sujet obèse, le tissu adipeux stockant un excès de gras, est le siège d'un stress oxydatif et d'une inflammation chronique qui concourent à la résistance à l'insuline, engendrant un état diabétique. Plusieurs données bibliographiques montrent les effets antioxydants et anti-inflammatoires des produits végétaux riches en polyphénols et soulignent leur intérêt dans le cadre de thérapies innovantes vis-à-vis de l'obésité. La Réunion dispose d'une grande variété de ressources végétales dont des plantes médicinales qui présenteraient des propriétés anti-inflammatoires, antidiabétiques et « anti-obésité ». Cependant, il manque des données scientifiques pour valider leur éventuel bénéfice santé. L'objectif du travail de thèse était d'évaluer l'impact des extraits riches en polyphénols antioxydants de plantes médicinales de La Réunion sur la réponse métabolique et inflammatoire des cellules adipeuses dans le contexte de la pathologie de l'obésité. Pour ce faire, trois plantes médicinales ont été sélectionnées pour leur utilisation en pharmacopée traditionnelle, à savoir Antirhea borbonica (Bois d’Osto), Doratoxylon apetalum (Bois de gaulette) et Gouania mauritiana (Liane Montbrun). Nos résultats ont mis en évidence les propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires des extraits végétaux sur des préadipocytes 3T3-L1 soumis à des médiateurs majeurs liés à l'obésité tels que l'agent pro-oxydant H2O2, la cytokine pro-inflammatoire TNF-α et l'agent bactérien LPS. Par ailleurs, nos données ont montré la capacité des extraits végétaux à potentialiser l'accumulation de gras induite par l'insuline, et à réduire la sécrétion de molécules pro-inflammatoires des adipocytes 3T3-L1soumis à un stress oxydatif. Une étude menée sur des souris rendues obèses par un régime riche en graisses contenant ou non l'extrait de la plante D. apetalum a confirmé la capacité de cet extrait végétal à améliorer le stockage de gras, le statut antioxydant et le profil inflammatoire du tissu adipeux des animaux obèses. Plusieurs cibles moléculaires ont été identifiées dont les facteurs de transcription PPARγ et NF-κB, l'enzyme antioxydante SOD ainsi que les adipokines de type leptine, adiponectine, TNF-α, IL-6 et MCP-1. En conclusion, ce travail de thèse a permis d'évaluer, pour la première fois, l'impact d'extraits riches en polyphénols antioxydants de trois plantes médicinales locales sur la réponse métabolique et inflammatoire des cellules adipeuses, dans le contexte de l'obésité. L'utilisation des modèles cellulaires et animaux développés au cours de ce travail permettra de poursuivre l'exploration des voies moléculaires impliquées et d'identifier de possibles nouvelles cibles thérapeutiques. / During obesity, excess fat mass is accumulated in adipose tissue, more precisely in adipocytes, which the precursor cells are preadipocytes. Adipose tissue is the place of oxidative stress and chronic inflammation involved in insulin resistance and type 2 diabetes. Plants rich in polyphenol, known for their antioxidant and anti-inflammatory effects, are high of interest to fight against obesity. In La Réunion, medicinal plants are commonly used for these properties but few literature data exist. Our objective was to evaluate the impact of antioxidant polyphenol-rich extracts from medicinal plants of La Réunion, such as Antirhea borbonica (Bois d’Osto), Doratoxylon apetalum (Bois de gaulette), Gouania mauritiana (Liane Montbrun), on the metabolic and inflammatory response in adipose cells in the context of obesity. Our results have demonstrated antioxidant and anti-inflammatory properties of plant extracts on 3T3-L1 preadipocytes in presence of three mediators of inflammation. Plant extracts are able to potentiate fat accumulation induced by insulin reduce the secretion of pro-inflammatory molecules in 3T3-L1 adipocytes during oxidative stress. These results were confirmed by a study on animal model. The plant extract from D. apetalum improved storage fat, antioxidant status and inflammatory profile of adipose tissue of obese mice. This work lead to evaluated the impact of antioxidant polyphenol-rich extract from three medicinal plants on metabolic and inflammatory response in adipose cells in the context of obesity.

Le diabète et l’obésité ont atteint de telles proportions dans le monde qu’on parle de pandémie. Les enjeux médicaux et financiers font de ces deux maladies un problème majeur de santé publique. Deux groupes de facteurs contribuent à ces deux maladies : l’environnement, et la génétique sur laquelle cette thèse s’appuie. Ce travail s’est focalisé sur les formes rares et monogéniques qui constituent les formes extrêmes de diabète de type 2 et d’obésité.Ces formes sont loin d’être totalement élucidées. Mon projet s’est concentré sur l’utilisation du séquençage de nouvelle génération (NGS) pour identifier de manière plus optimale, par rapport au séquençage classique de type Sanger, des mutations dans des gènes déjà connus chez de nouveaux patients introduits dans notre cohorte dans une optique de diagnostic. Le deuxième objectif était d’utiliser les techniques de NGS pour découvrir de nouveaux loci, liés à de nouvelles voies de signalisation impliquées dans la physiopathologie du diabète et de l’obésité.La première approche utilise une technique d’enrichissement par hybridation en phase liquide et se focalise sur 34 gènes associés à des formes monogéniques et polygéniques d’obésité. Le criblage a été réalisé sur 201 individus dans 13 familles dont la cause d’obésité est inconnue. Cette approche a mené à l’identification d’une mutation dans un gène connu de l’obésité : PCSK1. Cette mutation est causale, car elle conduit à un codon-stop au début de la protéine et n’est présente que chez des individus obèses. De plus, l’étude fonctionnelle a démontré une inhibition partielle de PC1/3 par la protéine tronquée et un possible impact sur la maturation et la sécrétion de l’enzyme.La deuxième approche se base sur une technique d’amplification par PCR dans des microgouttelettes lipidiques développée par la société Raindance, dont le premier test vise à réidentifier les mutations causales du diabète et/ou de l’obésité chez 40 patients. Cette approche a donné des résultats satisfaisants, car pour une large majorité de patients, les mutations causales ont pu être à nouveau identifiées. Seul un patient n’a pu être reconfirmé à cause des outils bioinformatiques actuels qui restent limités dans la détection des indels complexes. Parmi les 39 patients identifiés, 3 d’entre eux sont potentiellement porteurs de plusieurs mutations causales. Cette technique pourrait être envisagée dans le domaine clinique, car elle permet une approche multigénique en fournissant un diagnostic rapide, moins couteux et qualitativement aussi bon que le séquençage Sanger.La troisième approche met en jeu le séquençage de l’exome entier (WES) chez 4 individus où la famille entière s’est précédemment révélée négative pour tous les gènes connus du diabète. Cette approche a permis la découverte d’un 13e gène du MODY, KCNJ11, et confirme le large spectre phénotypique qui va du diabète néonatal au MODY selon les mutations. La difficulté majeure de cette technique est le filtrage des variants en vue d’aboutir à une seule mutation causale (ou éventuellement plusieurs sur un même gène) pour identifier de nouveaux gènes du MODY. La stratégie utilisée combinait à la fois un filtrage bioinformatique, avec par exemple des filtres sur la coségrégation familiale et sur des bases de SNPs référencés, et un filtrage biologique, avec l’utilisation d’une technique de génotypage haut débit. En conclusion, ce travail a permis de tirer parti des avancées technologiques comme la capture, le séquençage ciblé de masse et le NGS pour élucider et améliorer le criblage des formes monogéniques de diabète et d’obésité. Cette amélioration de la compréhension des mécanismes moléculaires conduira peut-être au développement de meilleurs traitements comme la médecine personnalisée. On espère voir des améliorations directes pour le patient dans un futur proche, par exemple un diagnostic moléculaire plus rapide, plus sûr et plus exhaustif. / Diabetes and obesity have reached such proportions worldwide we are talking about pandemic. Both diseases are a major cause of mortality and multiple complications. Medical and financial issues are for both diseases a major public health problem. Two groups of factors contribute to these two diseases: environment, and genetics on which this thesis is based. This work focused on rare and monogenic forms which are extreme forms of type 2 diabetes and obesity.These forms are far from being fully understood. My project focused on the use of next generation sequencing (NGS) to identify more optimally, compared to conventional Sanger sequencing, mutations in already known genes among new patients in our cohort for diagnostic purposes. The second objective was to use NGS to discover new loci associated with new signaling pathways involved in the pathophysiology of diabetes and obesity.The first approach uses a liquid-phase hybridization technique and focuses on 34 genes associated with monogenic and/or polygenic obesity. The screening was carried out on 201 people in 13 families for which the cause of obesity is unknown. This approach led to the identification of a mutation in a known gene of obesity: PCSK1. This mutation is causal because it leads to a stop codon at the beginning of the protein and is present only in obese individuals. Additionally, functional studies have demonstrated partial inhibition of PC1/3 by the truncated protein and the possible impact on the processing and secretion of this enzyme. This study has been published published in the "International Journal of Obesity" newspaper.The second approach is based on a PCR amplification technique in lipid microdroplets developed by Raindance. The first test is to re-identify the causal mutations of diabetes and/or obesity in 40 patients. This approach has yielded satisfactory results because for a large majority of patients, the causative mutations have been identified again. Only one patient was unable to be reconfirmed because current bioinformatics tools are limited in the detection of complex indels. Of the 39 patients identified, 3 of them are potential carriers of several causative mutations. This technique could be considered in the clinical field because it allows a multigene approach by providing a rapid diagnosis, cheaper and with a quality similar to the gold standard Sanger sequencing. For us, the purpose of this technique is a fast and optimal clinical diagnosis in order to identify unsolved cases, which are candidates for exome sequencing. This second study was published in "Diabetes Care" journal.The third approach involves whole exome sequencing (WES) in 4 individuals where the whole family was previously tested negative for all known genes of diabetes. This approach led to the discovery of a thirteen MODY gene, KCNJ11, and confirms the broad phenotypic spectrum that goes from neonatal diabetes to MODY depending on the mutations. The major difficulty with this technique is filtering variants in order to get a single causal mutation (or possibly several on the same gene) to identify new MODY genes. The strategy we used combined both a bioinformatics filter for example with filters on family cosegregation and on SNP databases and a biological filter, with the use of a technique for high-throughput genotyping. This pioneering study in the use of NGS to identify new genes of MODY has been published in "PLoS ONE".In conclusion, this work took advantage of technological advances such as capture, targeted sequencing and NGS to elucidate and to improve the screening of monogenic forms of diabetes and obesity. This improved understanding of the molecular mechanisms may lead to the development of better treatments like personalized medicine. We hope to see direct improvements for patients in the near future, such as a more accurate, faster and more comprehensive molecular

Le développement de nouvelles stratégies de prise en charge de la MAP constitue un enjeu important de Santé Publique, la seule stratégie disponible reposant sur l’inhibition des contractions utérines par les tocolytiques. Bien que les mécanismes physiopathologiques de la MAP restent mal élucidés, il a été établi que l’induction du travail s’accompagne d’une transition des cellules myométriales d’une phase proliférative vers une phase contractile. Dans nos travaux, nous nous sommes intéressés aux effets de la leptine sur la prolifération et la différenciation des cellules myométriales. Nous avons mis en évidence que la leptine est capable d’induire une prolifération cellulaire, associée ou non à l’induction d’une signalisation pro-inflammatoire. En effet, nous avons démontré que la leptine à 50 ng/ml est capable d’activer la voie pro-inflammatoire IL-6R/NFkB, jouant un rôle dans la mise en route du travail alors que la leptine à 6.25 ng/ml stimule la voie OB-R/ERK1/2, en faveur de la prolifération. De plus, des résultats préliminaires ont suggéré que la leptine à 6.25 ng/ml est capable de s’opposer à la différenciation des cellules myométriales alors que la leptine à 50 ng/ml induit une réorganisation du cytosquelette, une synthèse des protéines COX2 et Cx43, ainsi qu’une augmentation de l’influx calcique, étapes indispensables à la genèse de contractions. Ce travail apporte un argument supplémentaire en faveur d’un potentiel rôle de la leptine dans la prévention de la MAP, en maintenant les cellules dans un état prolifératif et en s’opposant à leur différenciation. De plus, ce travail fournit de nouvelles informations quant à la compréhension des différents troubles de l’accouchement observés chez les femmes obèses – dépassements de terme ou accouchements prématurés - ayant été mise en évidence. / Maternal obesity is associated with a wide spectrum of adverse pregnancy outcomes leading to higher rates of postdate pregnancies or preterm deliveries. Finding new strategies for the management of the Threat of Preterm Labor (TPL) is an important Public Health issue. Indeed, the only available strategy (tocolytic drugs) inhibiting uterine contractions, does not allow delaying parturition for more than 48 hours. The physio-pathological mechanisms leading to TPL remain poorly understood, but it has been shown that labor onset is associated with a phenotypic switch of myometrial smooth muscle cell from a proliferative to a contractile phenotype. In this work, we investigated the effect of leptin, an adipokine synthesized by the placenta during pregnancy and that has been proposed for the management of preterm labor, as it is able to prevent in vitro uterine contractility, on human myometrial cell proliferation and differentiation. In this work, we demonstrated that leptin induces myometrial proliferation, with or without the induction of pro-inflammatory signaling. Indeed, we highlight that leptin at 50ng/ml is able to activate IL-6R/NFkB pro-inflammatory pathway described to play a role in the onset of labor while leptin at 6.25 ng/ml stimulates OB-R/ERK1/2 signaling pathway, leading to proliferation. In addition, preliminary results on cell differentiation have suggested that leptin at 6.25ng/ml is able to oppose this transition, whereas leptin at 50ng/ml induces cytoskeletal reorganization, COX2 and Cx43 protein expression and increased calcium influx, leading to effective myometrial contractions. Finally, this work emphasizes the potential value of leptin in the pharmacological management of TPL and it also strengthens the hypothesis that leptin might be a contributory factor in the delivery disorders observed in obese women.

Le tissu adipeux est un organe complexe qui centralise de nombreuses fonctions métaboliques. La principale est la régulation de la balance énergétique. Depuis quelques années, il est reconnu pour être le siège d’une activité sécrétoire importante dont les produits sont les adipokines. Au cours du développement de l’obésité, il concentre de nombreux dysfonctionnements cellulaires qui vont avoir des répercutions fonctionnelles importantes, sur lui-même, mais également sur d’autres tissus. Ces dysfonctionnements vont êtres à l’origine de nombreuses complications liées à l’obésité dont l’insulino-résistance, le diabète de type II ou les maladies cardiovasculaires. Dans ce cadre, des études épidémiologiques ont montré que la consommation de fruits et légumes avait un impact bénéfique, attribué en partie à certains micronutriments dont les caroténoïdes, sur ces pathologies et sur certains types de cancer. Parmi ces caroténoïdes, le lycopène et le ß-carotène occupent une place importante. Ils représentent les deux principaux caroténoïdes de notre alimentation et sont stockés physiologiquement au niveau du tissu adipeux. Des études ont suggéré qu’ils étaient spécifiquement et individuellement liés à une diminution des pathologies cardiovasculaires et de ses complications. De plus, compte tenu du lien très fort existant entre tissu adipeux, obésité et les pathologies associées, des études ont suggéré qu’il existait une relation entre ces deux caroténoïdes, le tissu adipeux et ces pathologies. Cependant, à ce jour, il n’existe quasiment pas d’explications sur les liens entre ces trois facteurs. Le but de cette thèse est d’apporter les premières pistes explicatives. Nous avons ainsi évalué les effets du lycopène et du ß-carotène sur certains aspects de la biologie du tissu adipeux et des fonctions adipocytaires. Nous montrons que les deux isomères principaux du lycopène (all-trans et 5-cis), son métabolite et le ß-carotène influencent fortement le transcriptome et le microtranscriptome de l’adipocyte. De plus, le lycopène diminue la réponse inflammatoire en réponse à un régime riche en gras via une diminution de l’activité NF-?B, et que un de ses métabolites, l’acide apo-10’-lycopénoïque transactive RAR in vivo dans le tissu adipeux. Il possède également la même capacité antiinflammatoire. Le ß-carotène quant à lui diminue l’adiposité chez des souris. Ce mécanisme est BCMO1 et PPAR? dépendant. Enfin, L’ensemble de nos résultats apportent de nouvelles perspectives et élargissent les connaissances sur ces deux caroténoïdes. Ils sont capables d’influencer de façon importante de nombreuses fonctions adipocytaires en lien avec l’obésité et ses complications dont les maladies cardiovasculaires selon différents mécanismes. / Adipose tissue is a complex organ who exerts several metabolic functions. It is involved in the regulation of the energy balance and since a decade is well known as an exocrine organ who secrets several proteins collectively called adipokines. It is one of the main organs involved in obesity where it concentrates several cellular dysfunctions which will have important physiological consequences such as development of insulin resistance, type II diabetes and cardiovascular diseases. Epidemiological studies have reported that high consumption of fruits and vegetables is link to a decrease of pathologies such as cardiovascular diseases, type II diabetes and cancer; due to the presence of micronutrients notably carotenoids. Among these carotenoids, lycopene and ß-carotene play an important role. They are the main carotenoids in our diet, and are physiologically store in adipose tissue. Furthermore, others studies point that the high consumption or concentration of these compounds in adipose tissue is associated to a decrease of the risk to develop cardiovascular diseases. However, the link between carotenoids, adipose tissue, obesity-associated pathologies is unclear. The aim of this thesis was to bring some explanatory way to this association. An analyze of the transcriptome and microtranscriptome of adipocytes in response to lycopene (all-trans and 5-cis, the two main isomers and the metabolite) and ß-carotene also reveal that these compounds influence a large amount of genes and miRNAs. These effects can also explain a part of the positives effects attributed to these carotenoids. We found that lycopene decrease the inflammatory state of adipose tissue in response to a high fat diet. This phenomenon is explained by a decrease of the NF-?B activity. We also found that a metabolite of lycopene, the apo-10’-lycopenoic acid is able to transactivate RAR in vivo in different tissues included adipose tissue and possess the same anti inflammatory property than all-trans lycopene. In another article, we show that, a diet rich in ß-carotene in mouse lead to a decrease of adiposity. This effect is BCMO1 and PPAR? dependant. This enzyme, BCMO1, seems to play a key role in adipose tissue. Taking all these results together, we open new ways related to the effect of lycopene and ß- carotene on adipose tissue. These results can explain at least in part the benefic effects observed in several studies.

Le système nerveux sympathique (SNS) a été identifié à être progressivement activé dans de nombreuses maladies cardio-vasculaires, du processus chroniques différents, y compris l'hypertension et de cardiomyopathie, à l'insuffisance cardiaque congestive[82,156,412-414]. L'hyperactivité du système nerveux sympathique peut modifier le nombre, la fonction et la voie de signalisation en aval des récepteurs β-adrénergiques. Bien qu'il n'yait pas de mécanisme unifié pour interpréter ces découvertes divergentes, des anomalies de calcium ont été reconnu comme une cause fondamental de la fonction systolique défectueuse du ventricule gauche [82]. Le niveau de calcium intracellulaire est directement impliqué dans l'interaction entre l'actine et la myosine, qui controle la contractilité du muscle. Les stimulations des récepteurs β-adrénergiques peuvent induire des réponses inotropes / lusitropes positifs par la production d'adénosine monophosphate cyclique (AMPc) et l'activation de la protéine kinase A (PKA). Le calcium de type transitoire est augmenté suite à la phosphorylation des protéines ciblées (cannaux calciques, récepteurs de la ryanodine, SERCA2a et troponine). Dans les conditions physiologique, la dysfonctionnement des récepteurs β-adrénergiques peut être un mécanisme commun de la réduction de la fonction cardiaque. Dans ce contexte, nous avons effectué des expériences au sujet de la voie de stimulation β-récepteurs adrénergiques en deux états physiopathologiques différents, cardiomyopathie du syndrome métabolique et de personnes âgées.La première expérience est menée au sein de rats sénescents. Au coeur sénescent, un dysfonctionnement diastolique et une réponse réduite à la stimulation β-adrénergiques ont été identifiés, qui sont associés à une sous-expression des récepteurs β1- et β2-adrénergiques, ainsi qu’à une sur-expression des récepteurs β3-adrénergiques.[73,415,416] Ces changements permettent de réduire la production d'AMPc ou facilitent l'hydrolyse de l'AMPc. Ainsi, un mécanisme complémentaire de la régulation de l'AMPc a été impliqué dans le cœur. La protéine de multirésistance 4 (MRP4) joue un rôle important dans la régulation de l'AMPc intracellulaire et les réponses cardiaques stimulées par les récepteurs β-adrénergiques. Mais le rôle de MRP4 au coeur sénescent n'a jamais été étudié. Dans ce fait, nous avons mené de l'expérience pour étudier l'expression de MRP4 et son influence sur le dysfonctionnement β-adrénergique dans le cœur sénescent. L’expression de MRP4 a été quantifiée dans ventriculaires gauches par Western Blotting. Les réponses des récepteurs β-adrénergiques à l'isoprotérénol ont été étudiés in vivo (échocardiographie de stress) et in vitro (raccourcissement des sarcomères et de calcium de type transitoire dans les cardiomyocytes isolés par Ionoptix®) chez les rats jeunes (âgés de 3 mois) et les rats sénescents (âgés de 24 mois) prétraités ou non avec MK571, un inhibiteur spécifique de MRP4.... / The sympathetic nervous system (SNS) has been identified to be progressively activated in many cardiovascular diseases, from different chronic process including hypertension and cardiomyopathy, to congestive heart failure [82,156,412-414]. The hyperactivity of sympathetic nervous system may change the number, function and downstream mechanisms of β-adrenoceptors. Although there is no unified mechanism to interpret those divergent findings, calcium abnormalities has been recognized to be fundamental in the defective systolic function in left ventricle [82]. The intracellular calcium level is directly involved in the interaction of actin and myosin, thus reflects the contractility of muscle. β-adrenergic stimulation can induce the positive inotropic / lusitropic responses via the production of cyclic adenosine monophosphate (cAMP) and the activation of protein kinase A (PKA). Thus calcium transient is increased after phosphorylation of serials targeted proteins (calcium channel, ryanodine receptor, SERCA2a, and troponin). Under the pathophysiological condition, β-adrenergic dysfunction may be a common mechanism of decreased cardiac function. So, we performed experiments about β-adrenoceptor stimulation pathway in two different pathophysiological status, cardiomyopathy of the elderly and metabolic syndrome. The first experiment is conducted within senescent rat. In the senescent heart, diastolic dysfunction and reduced response to β-adrenergic stimulation have been identified, which are associated with the down-regulation of 1- and 2-adrenoceptors, along with the up-regulation of 3-adrenoceptor. [73,415,416] These changes either reduce the cAMP production or facilitate the hydrolysis of cAMP. Meanwhile, a complementary mechanism of the regulation of cAMP has been involved in heart. The multidrug resistance protein 4 (MRP4) plays an important role in the regulation of intracellular cAMP and β-adrenergic stimulated cardiac responses. But the role of MRP4 in the senescent heart has never been studied. Thus, we conducted the experiment to study the MRP4 expression and its influence on β-adrenergic dysfunction in the senescent rat heart. MRP4 was quantified in left ventricular homogenates by Western blotting. The β-adrenergic responses to isoproterenol were investigated in vivo (stress echocardiography) and in vitro (sarcomere shortening and calcium transient of isolated cardiomyocyte by Ionoptix®) in young (3-month age) and senescent (24-month age) rats pretreated or not with MK571, a specific MRP4 inhibitor. As a result, we confirmed that the MRP4 overexpression contributes to the decrease of positive inotropic response to β-adrenoceptor stimulation in the senescent heart...

L'obésité se caractérise par une accumulation excessive de masse grasse ainsi qu'un état inflammatoire chronique évoluant à bas bruit. Parmi les processus biologiques susceptibles de contribuer aux altérations méta-inflammatoires caractéristiques de l'obésité, nous étudions l'autophagie. Les données, relatives à la première étude, indiquent une diminution de l'activité autophagique adipocytaire des sujets obèses comparée aux sujets non-obèses. Les analyses transcriptomiques du laboratoire indiquent une forte diminution de l'expression du gène codant la Death Associated Protein Kinase 2 (DAPK2), chez les sujets obèses. De façon intéressante, l'inhibition de cette kinase induit une diminution de l'activité autophagique tandis qu'une surexpression augmente le processus dans des lignées adipocytaires. Nous observons également une restauration partielle et concomitante de l'activité autophagique et de l'expression génique de DAPK2 après perte de poids induite par chirurgie bariatrique chez les sujets obèses. L'ensemble de ces données montre un lien entre l'expression de DAPK2 et l'activité autophagique dans les adipocytes. La seconde étude est focalisée sur la lipase lysosomale (LIPA).. L'analyse de la topologie de son expression au cours de l'obésité n'indique pas de modulation d'expression génique. Néanmoins, une corrélation inverse entre l'adiposité et l'expression de la lipase lyosomale a été mise en évidence, suggérant un lien avec le stockage de lipides dans un contexte physiopathologique. Globalement, nos travaux indiquent des altérations adipocytaires du système lysosomal-autophagique, au cours de l'obésité. / Obesity is characterized by excessive accumulation of body fat and a chronic inflammatory condition evolving low noise. In this context, storage and nutritional metabolic sensing represent a real challenge to systemic and cellular level. Among the biological processes that may contribute to alterations meta-inflammatory characteristics of obesity, we are studying autophagy. This lysosomal process, related to nutritional flow as well as the regulation of pro-inflammatory signaling, allows the degradation dysfunctional organelles.The data relating to the first study indicate a decrease in adipocyte autophagic activity in obese subjects compared to non-obese subjects, and an inverse correlation between adipocyte hypertrophy and autophagic activity, suggesting a link with the lipid storage. The laboratory transcriptomic analyzes indicate a strong decrease in the expression of the gene encoding the Death Associated Protein Kinase 2 (DAPK2), in obese subjects. Interestingly, inhibition of this kinase induces a reduction of autophagic activity while overexpression increases the process of adipocyte cell lines. We also observe a partial and concomitant restoration of autophagic activity and gene expression after DAPK2 weight loss induced by bariatric surgery in obese subjects, strengthening the role of this kinase in regulating autophagy and adipocyte homeostasis. All these data show a link between the expression of DAPK2 and autophagic activity in adipocytes, suggesting that a lack of regulation of this kinase activity could help adipocyte dysfunction observed in obesity . The second study focused on the lysosomal lipase (LIPA). This protein, located at the interface of the immunological and metabolic regulation, participates in the catabolism of lipids. The analysis of the topology of its expression during obesity does not indicate a modulation of gene expression. However, an inverse correlation between adiposity and the expression of lyosomale lipase was demonstrated, suggesting a link with the storage of lipids in a pathophysiologic context. Overall, our work indicates adipocyte alterations of lysosomal-autophagic system during obesity. This type of alteration is present in several tissues, pharmacological approach could thus be envisaged in a systemic therapeutic context.

Un poids corporel élevé est la résultante de l'interaction entre des variants génétiques à risque et un environnement obésogène, et des processus épigénétiques sont probablement impliqués. Dans cette thèse, nous avons exploré des associations entre le méthylome sanguin humain et des polymorphismes nucléotidiques (SNPs) liés à l'obésité, ainsi que des mesures qualitatives et quantitatives de l'apport journalier en acides gras. Nous avons trouvé des associations entre des SNPs liés à l'obésité et la méthylation de promoteurs et enhancers proximaux. Nous avons également constaté que la qualité de l'apport journalier en acides gras est associée à une méthylation différentielle de promoteurs de gènes impliqués dans des voies métaboliques. Puis, nous avons examiné l'impact d'une nuit blanche sur la méthylation et la transcription de gènes du rythme circadien dans le muscle squelettique et le tissu adipeux. Nous avons constaté qu'une seule nuit blanche peut modifier le profil épigénétique et transcriptionnel de gènes clés du rythme circadien, et ce de manière tissu-spécifique. Enfin, nous avons examiné les effets de l'obésité maternelle chronique et de la perte de poids sur la transcription de gènes de la machinerie épigénétique dans le foetus et le placenta de souris. Nous avons constaté que la transcription de ces gènes est sensible aux trajectoires pondérales maternelles, et en particulier ceux de la voie d'acétylation des histones. Dans l'ensemble, cette thèse a démontré que la génétique, des stimuli environnementaux obésogènes et l'environnement maternel agissent sur les marques épigénétiques à des endroits génomiques pertinents dans la pathogenèse de l'obésité. / An elevated body weight is the result of the interplay between susceptibility gene variants and an obesogenic environment, and recent evidence shows that epigenetic processes are likely involved. In this doctoral thesis, we explored associations between the human blood methylome and obesity-associated gene variants as well as dietary fat quality and quantity. We found associations between obesity-associated SNPs and methylation levels at proximal promoters and enhancers, and some of these associations were replicated in multiple tissues. We also found that contrary to dietary fat quantity, dietary fat quality associates with methylation levels in the promoter of genes involved in metabolic pathways. Then, using a gene-targeted approach, we looked at the impact of an acute environmental stress (sleep loss) on the methylation and transcription levels of circadian clock genes in skeletal muscle and adipose tissue of healthy men. We found that a single night of wakefulness can alter the epigenetic and transcriptional profile of core circadian clock genes in a tissue-specific manner. Finally, we looked at the effects of chronic maternal obesity and subsequent weight loss on the transcription of epigenetic machinery genes in the fetus and placenta of mice. We found that the transcription of epigenetic machinery genes is highly sensitive to maternal weight trajectories, and particularly those of the histone acetylation pathway. Overall, this thesis demonstrated that genetics, obesogenic environment stimuli and maternal programming impact epigenetic marks at genomic locations relevant in the pathogenesis of obesity.