Les relations entre le stress et l'alimentation sont l'objet d'interactions complexes et multiples. Le lien habituellement admis entre le stress et le gain de poids passe par une modification du comportement alimentaire. Plusieurs travaux indiquant l'impact du stress sur la prise alimentaire ont donné cependant des résultats variables, engendrant selon les sujets une réduction ou un accroissement de la prise alimentaire sans préciser quel(s) est (sont) le(s) macronutriment(s) modifié(s). Dans la première partie de cette thèse nous avons montré l'influence du stress sur le gain de poids et sur le choix en macronutriments, étude réalisée sur le modèle rat soumis à deux situations alimentaires différentes (expérience 1 : les rats ont reçu l'aliment ad-lib ; expérience 2 : les rats sont soumis à une restriction alimentaire( 2 épisodes alimentaires par jour)). Les résultats de ces deux protocoles expérimentaux ont montré qu'un stress aigu (15 min de nage par jour pendant 3 jours consécutifs) appliqué juste avant la phase active entraîne une diminution du gain de poids journalier chez les rats Wistar mâles et femelles. Les mesures de consommations examinées à différents intervalles de temps durant la phase nocturne ont révélé une dépression de la prise alimentaire durant les 3 premières heures après le stress (expérience 1) et durant la 1ere période alimentaire (expérience 2) quel que soit le sexe. Le stress a entraîné aussi une augmentation de la corticostéronémie et une diminution de l'insulinémie. Ces résultats démontrent un dimorphisme sexuel quant au choix en macronutriments en réponse au stress. On conclue donc que les stress induit, en plus d'un effet quantitatif, des effets qualitatifs sur la prise alimentaire. Dans la deuxième partie nous nous sommes intéressés à la variabilité génétique de l'axe corticotrope en relation avec la régulation du métabolisme énergétique entre deux souches consanguines de rats : Fischer F344 obèse et Lou maigre. Les comparaisons neuroendocrinienne, nutritionnelle et métabolique ont révélé que la souche F344 présentait (i) des perturbations de son axe corticotrope qui se traduisent par une forte sécrétion de corticostérone et (ii) une forte vulnérabilité à développer l'obésité liée au régime par augmentation de l'adiposité et diminution du métabolisme de base comparée à la souche Lou. Dans la dernière partie de cette thèse nous avons utilisé une « approche nutraceutique » : testant l'influence, sur le stress, d'un aliment fonctionnel (extrait de levure). A partir de notre modèle de stress mis au point dans la première partie, nous avons pu montrer les propriétés protectrices de l'apport alimentaire de l'extrait de levure sur les perturbations comportementales et alimentaires induites par le stress. Ces résultats ouvrent une perspective sur la relation entre le stress et le comportement alimentaire mais aussi sur une meilleure compréhension de la résistance à l'obésité chez le rat Lou impliquant l'axe corticotrope.

La gustation est une composante essentielle de la détection oro-sensorielle des lipides alimentaires. La liaison des AGLC sur le récepteur CD36 joue un rôle prépondérant dans cette lipido-détection orale chez la souris et très probablement chez l'Homme. En effet, elle intervient dans le choix alimentaire (sensibilité aux lipides) ainsi que dans la préparation de l'organisme à l'arrivée de lipides. Ce " sensing " oral des lipides est fortement régulé. Comme l'obésité semble être responsable d'une altération de la détection des saveurs primaires, l'objectif de cette thèse a été d'explorer si l'obésité peut également être à l'origine de perturbations de la détection orale des lipides à la fois chez l'Homme et chez la souris. Nos résultats chez l'Homme indiquent qu'il existe une altération de la lipido-détection orale chez certains sujets obèses. Nous avons montré que ces derniers présentaient une consommation accrue en lipides. De plus, la sécrétion précoce de triglycérides plasmatiques induite par une stimulation orale observée chez les sujets minces n'est plus reproduite chez les sujets obèses. Chez la souris, il a été montré que l'obésité provoque une diminution de la sensibilité gustative aux lipides alimentaires. Ce phénomène est la conséquence d'une dérégulation de la signalisation calcique CD36-dépendante au niveau des cellules gustatives. Chez ces animaux, la stimulation orale lipidique entraîne, comme chez l'Homme, une augmentation transitoire de la triglycéridémie qui pourrait être responsable d'une réduction de la taille du repas (rassasiement). En conclusion, l'obésité affecte la lipido-détection orale chez l'Homme et la souris. Le défaut de détection des lipides alimentaires associé à l'abolition de la sécrétion précoce de triglycérides plasmatiques chez les sujets obèses pourrait être à l'origine d'une perturbation de la régulation de la prise alimentaire, entraînant une surconsommation d'aliments riches en lipides et renforçant ainsi l'obésité

L’obésité provient d’un déséquilibre de l’homéostasie énergétique, c’est-à-dire une augmentation des apports caloriques et/ou une diminution des dépenses énergétiques. Plusieurs données, autant anatomiques que physiologiques, démontrent que l’hypothalamus est un régulateur critique de l’appétit et des dépenses énergétiques. En particulier, le noyau paraventriculaire (noyau PV) de l’hypothalamus intègre plusieurs signaux provenant du système nerveux central (SNC) et/ou de la périphérie, afin de contrôler l’homéostasie énergétique via des projections axonales sur les neurones pré-ganglionnaires du système autonome situé dans le troc cérébral et la moelle épinière. Plusieurs facteurs de transcription, impliqués dans le développement du noyau PV, ont été identifiés. Le facteur de transcription SIM1, qui est produit par virtuellement tous les neurones du noyau PV, est requis pour le développement du noyau PV. En effet, lors d’une étude antérieure, nous avons montré que le noyau PV ne se développe pas chez les souris homozygotes pour un allèle nul de Sim1. Ces souris meurent à la naissance, probablement à cause des anomalies du noyau PV. Par contre, les souris hétérozygotes survivent, mais développent une obésité précoce. De façon intéressante, le noyau PV des souris Sim1+/- est hypodéveloppé, contenant 24% moins de cellules. Ces données suggèrent fortement que ces anomalies du développement pourraient perturber le fonctionnement du noyau PV et contribuer au développement du phénotype d’obésité. Dans ce contexte, nous avons entrepris des travaux expérimentaux ayant pour but d’étudier l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur : 1) le développement du noyau PV et de ses projections neuronales efférentes; 2) l’homéostasie énergétique; et 3) les voies neuronales physiologiques contrôlant l’homéostasie énergétique chez les souris Sim1+/-. A cette fin, nous avons utilisé : 1) des injections stéréotaxiques combinées à des techniques d’immunohistochimie afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur le développement du noyau PV et de ses projections neuronales efférentes; 2) le paradigme des apports caloriques pairés, afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur l’homéostasie énergétique; et 3) une approche pharmacologique, c’est-à-dire l’administration intra- cérébroventriculaire (i.c.v.) et/ou intra-péritonéale (i.p.) de peptides anorexigènes, la mélanotane II (MTII), la leptine et la cholécystokinine (CCK), afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur les voies neuronales contrôlant l’homéostasie énergétique. Dans un premier temps, nous avons constaté une diminution de 61% et de 65% de l’expression de l’ARN messager (ARNm) de l’ocytocine (Ot) et de l’arginine-vasopressine (Vp), respectivement, chez les embryons Sim1+/- de 18.5 jours (E18.5). De plus, le nombre de cellules produisant l’OT et la VP est apparu diminué de 84% et 41%, respectivement, chez les souris Sim1+/- adultes. L’analyse du marquage axonal rétrograde des efférences du noyau PV vers le tronc cérébral, en particulier ses projections sur le noyau tractus solitaire (NTS) aussi que le noyau dorsal moteur du nerf vague (X) (DMV), a permis de démontrer une diminution de 74% de ces efférences. Cependant, la composition moléculaire de ces projections neuronales reste inconnue. Nos résultats indiquent que l’haploinsuffisance de Sim1 : i) perturbe spécifiquement le développement des cellules produisant l’OT et la VP; et ii) abolit le développement d’une portion importante des projections du noyau PV sur le tronc cérébral, et notamment ses projections sur le NTS et le DMV. Ces observations soulèvent donc la possibilité que ces anomalies du développement du noyau PV contribuent au phénotype d’hyperphagie des souris Sim1+/-. En second lieu, nous avons observé que la croissance pondérale des souris Sim1+/- et des souris Sim1+/+ n’était pas significativement différente lorsque la quantité de calories présentée aux souris Sim1+/- était la même que celle consommée par les souris Sim1+/+. De plus, l’analyse qualitative et quantitative des tissus adipeux blancs et des tissus adipeux bruns n’a démontré aucune différence significative en ce qui a trait à la taille et à la masse de ces tissus chez les deux groupes. Finalement, au terme de ces expériences, les souris Sim1+/--pairées n’étaient pas différentes des souris Sim1+/+ en ce qui a trait à leur insulinémie et leur contenu en triglycérides du foie et des masses adipeuses, alors que tous ces paramètres étaient augmentés chez les souris Sim1+/- nourries ad libitum. Ces résultats laissent croire que l’hyperphagie, et non une diminution des dépenses énergétiques, est la cause principale de l’obésité des souris Sim1+/-. Par conséquent, ces résultats suggèrent que : i) l’haploinsuffisance de Sim1 est associée à une augmentation de l’apport calorique sans toutefois moduler les dépenses énergétiques; ii) l’existence d’au moins deux voies neuronales issues du noyau PV : l’une qui régule la prise alimentaire et l’autre la thermogénèse; et iii) l’haploinsuffisance de Sim1 affecte spécifiquement la voie neuronale qui régule la prise alimentaire. En dernier lieu, nous avons montré que l’injection de MTII, de leptine ainsi que de CCK induit une diminution significative de la consommation calorique des souris des deux génotypes, Sim1+/+ et Sim1+/-. De fait, la consommation calorique cumulative des souris Sim1+/- et Sim1+/+ est diminuée de 37% et de 51%, respectivement, durant les 4 heures suivant l’administration i.p. de MTII comparativement à l’administration d’une solution saline. Lors de l’administration i.c.v. de la leptine, la consommation calorique cumulative des souris Sim1+/- et Sim1+/+ est diminuée de 47% et de 32%, respectivement. Finalement, l’injection i.p. de CCK diminue la consommation calorique des souris Sim1+/- et Sim1+/+ de 52% et de 36%, respectivement. L’ensemble des résultats suggère ici que l’haploinsuffisance de Sim1 diminue l’activité de certaines voies neuronales régulant l’homéostasie énergétique, et particulièrement de celles qui contrôlent la prise alimentaire. En résumé, ces travaux ont montré que l’haploinsuffisance de Sim1 affecte plusieurs processus du développement au sein du noyau PV. Ces anomalies du développement peuvent conduire à des dysfonctions de certains processus physiologiques distincts régulés par le noyau PV, et notamment de la prise alimentaire, et contribuer ainsi au phénotype d’obésité. Les souris hétérozygotes pour le gène Sim1 représentent donc un modèle animal unique, où l’hyperphagie, et non les dépenses énergétiques, est la principale cause de l’obésité. En conséquence, ces souris pourraient représenter un modèle expérimental intéressant pour l’étude des mécanismes cellulaires et moléculaires en contrôle de la prise alimentaire. / Obesity arises from imbalance of the energy homeostasis processes. Multiple anatomical and physiological evidence demonstrate the involvement of the hypothalamus in the regulation of energy homeostasis, i.e. appetite and energy expenditure. In particular, the paraventricular nucleus (PVN) of the hypothalamus plays a critical role in these important homeostatic processes. The PVN integrates multiple signals that come from the central nervous system and/or the periphery to control energy homeostasis. It regulates these processes through projections to the dorsal vagal complex (DVC), which includes the dorsal motor nucleus of the vagus (X) (DMV) and the adjacent nucleus of the solitary tract (NST), located in the brainstem. A cascade of transcription factors involved in the specification of the PVN neurons has been described. One component of this cascade, the bHLH-PAS transcription factor SIM1, is required for the development of all neurons of the PVN. Mice homozygous for null alleles of Sim1 die shortly after birth, presumably because of the lack of PVN. In contrast, Sim1 heterozygous mice survive but show early-onset obesity. Interestingly, the number of PVN cells is reduced by 24% in Sim1+/- mice, suggesting that developmental defects may cause PVN dysfunction and, thus, contribute to the obesity phenotype. In order to explore this hypothesis, we studied the impact of Sim1 haploinsufficiency on: 1) the development of the PVN and it efferent axonal projections; 2) energy homeostasis; and 3) neuronal pathways regulating energy homeostasis. We used: 1) stereotaxic injections and immunological techniques to determine the impact of Sim1 haploinsufficiency on PVN, and it efferent axonal projections, development; 2) the pair-feeding paradigm to determine the impact of Sim1 haploinsufficiency on energy homeostasis; and 3) intracerebroventricular (i.c.v.) and intraperitoneal (i.p.) injections of pharmacological agents, melanotan II (MTII), leptin and cholecystokinin (CCK), to determine the impact of Sim1 haploinsufficiency on the neuronal pathways regulating energy homeostasis. First, we noted that the expression of oxytocin (Ot) and argenin-vasopressin (Vp) mRNA is reduced by 61% and 65%, respectively, in the PVN of Sim1+/- E18.5 embryos. Furthermore, the number of OT- and VP-producing cells was found to be decreased by 84% and 41%, respectively, in Sim1+/- adult mice. Analysis of the retrograde axonal labelling of PVN neurons after stereotaxic injection of latex beads into the DVC of Sim1+/+ and Sim1+/- mice, showed a 74% reduction of PVN neurons projecting to the DVC. However, the molecular composition of the cells affected by a decrease of Sim1 remains unknown. These results indicate that Sim1 haploinsufficiency: i) specifically interferes with the development of OT- and VP-producing cells; and ii) abolishes the development of a subset of parvocellular neurons that project to the DVC. These observations therefore raise the possibility that developmental defects contribute to the obesity phenotype of Sim1+/- mice. Second, we observed that pair-fed Sim1+/- mice do not gain more weight than littermate controls from 4 to 16 weeks of age. Moreover, qualitative and quantitative analyses showed significant increases of lean and fat mass, with hyperplasia of white adipose tissue and hypertrophy of brown adipose tissue, in Sim1+/- mice, but not in pair-fed animals. Additionally, at 16 weeks of age, insulin levels as well as liver and adipose tissue triglyceride content were not significantly different between Sim1+/+ and Sim1+/- pair-fed, but were significantly increased in Sim1+/- fed ad libitum. These results suggest that hyperphagia is the main if not the sole contributor to the obesity of Sim1+/- mice. They indicate that: i) Sim1 haploinsufficiency affects mainly food intake with no effect on energy expenditure; ii) food intake and energy expenditure are regulated by divergent pathways within the PVN; and iii) Sim1 haploinsufficiency specifically affects the feeding pathway without interfering with the thermogenesis pathway. Third, we found that, in both mice genotype, injection of MTII, leptin or CCK induces a significant decrease in cumulative food intake. In fact, MTII i.p. injection decreases cumulative food intake of Sim1+/- and Sim1+/+ mice by 37% and 51% respectively, when compared to saline injection. Leptin i.c.v. injection reduces cumulative food intake by 47% and 32% in Sim1+/- and Sim1+/+ mice, respectively. Finally, CCK i.p. injection decreases food intake of Sim1+/- and Sim1+/+ mice by 52% and 36%, respectively. All in all, the results of these latter studies suggest that Sim1 haploinsufficiency diminishes the activity of neuronal pathways regulating energy homeostasis, in particular of pathways controlling food intake. In conclusion, our work has shown that Sim1 haploinsufficiency affects several developmental processes of the PVN. These developmental defects may cause the dysfunction of physiological processes regulated by the PVN, including the control of food intake, and thus contribute to the hyperphagic obesity phenotype. Sim1 heterozygous mice represent an interesting animal model of obesity in which hyperphagia is the main, if not the sole mechanism of their obesity. These mice could therefore represent a unique opportunity to investigate cellular and molecular mechanisms in control of food intake.

L'obésité est caractérisée par un état inflammatoire chronique dit " à bas bruit ", se traduisant par l'augmentation des taux plasmatiques de facteurs inflammatoires qui contribuent au développement des complications métaboliques telles que le diabète de type 2 et la résistance à l'insuline.L'inflammation chronique est initiée par l'accumulation séquentielle et finement régulée de cellules immunes dans le tissu adipeux blanc, contribuant à créer un microenvironnement inflammatoire qui altère la physiologie et l'homéostasie du tissu. Une meilleure compréhension : 1) des mécanismes contrôlant les altérations de la composition en cellules immunes du tissu adipeux blanc et 2) du rôle de ces cellules dans la fonction des principaux tissus métaboliques, pourrait, à terme, permettre de proposer de nouvelles voies thérapeutiques d'immuno-intervention dans le traitement des complications métaboliques associées à l'obésité. Durant mon parcours de thèse, j'ai étudié les conséquences métaboliques et immunologiques du traitement de souris obèses par un agent immuno-modulateur : la rapamycine, ainsi que par des probiotiques ayant des propriétés anti-inflammatoires.Partie 1 : Etude des effets de la rapamycine sur la réponse inflammatoire et l'homéostasie énergétique chez la souris obèse.Cette étude représente la partie principale de mon travail de thèse. L'objectif de mon projet de thèse était de définir les conséquences de l'administration prolongée de rapamycine (ou Sirolimus) sur l'inflammation du tissu adipeux blanc et le métabolisme glucidique de souris obèses. La rapamycine est un inhibiteur spécifique de la voie du mechanistic target of rapamycin (mTOR) possédant des propriétés immunosuppressives et antiprolifératives et qui est fréquemment utilisé chez les patients transplantés afin d'éviter le rejet du greffon. Cependant, la rapamycine a été décrite comme possédant un potentiel diabétogène et pro-inflammatoire : en effet, certains patients traités développent un diabète post-transplantation et sont plus susceptibles de présenter des pathologies inflammatoires et ceci, malgré une perte de poids. Les objectifs de notre étude étaient de : 1) Déterminer les conséquences métaboliques (bénéfiques ou délétères) de l'administration de rapamycine et 2) Définir le profil inflammatoire des souris obèses traitées, notamment dans le tissu adipeux blanc.Partie 2 : Etude des effets des probiotiques sur le développement de l'obésité et la résistance à l'insuline chez la souris obèse.Les effets des probiotiques sur le développement de l'obésité et ses complications métaboliques et immunologiques associées sont contradictoires et restent donc à clarifier. Certaines études ont montré des effets obésogènes de certains probiotiques tandis que d'autres travaux décrivent des effets bénéfiques sur l'homéostasie énergétique. Les objectifs de notre étude étaient de : 1) Déterminer les conséquences métaboliques et immunologiques de l'ingestion prolongée de certaines souches (ou combinaison de souches) de probiotiques dans un modèle de souris obèses et 2) Définir les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-tendant les effets de probiotiques sur le développement de l'obésité et de l'inflammation associée.

Les modifications physiopathologiques induites par l'obésité sont susceptibles de modifier la pharmacocinétique d'un grand nombre de médicaments. Toutes les étapes peuvent-être touchées : modification des compartiments de l'organisme, de la fonction rénale et de l'expression des protéines du métabolisme. L'intensité des variations induites reste difficile à anticiper en l'absence d'études spécifiques, ce qui pose également la question du choix du meilleur estimateur de poids dans l'expression du schéma posologique du médicament chez le sujet obèse. Nous avons évalué l'impact de différents descripteurs de poids sur les variabilités inter-individuelles de trois médicaments couramment utilisés en diabétologie, dans la douleur et en cancérologie. Une modélisation a été faite en pharmacocinétique de population (Monolix®) avec une évaluation des descripteurs de poids (poids de masse maigre, poids idéal, poids total, surface corporelle...). Pour la metformine (n=105 patients), molécule fortement hydrophile, CL/F et V/F augmentent avec le poids. Le poids de masse maigre est le meilleur descripteur de poids pour les deux paramètres et permet d'abaisser de manière importante la variabilité inter-individuelle. Dans le cas de la morphine (n=31), aucun descripteur n'est corrélé à CL/F ou V/F dans une population de sujets atteints d'obésité morbide. L'analyse de l'imatinib (n=54), de lipophilie plus importante, et de son métabolite actif montre que le poids idéal est la covariable la plus performante. Son impact n'explique cependant qu'une part minime de la variabilité de CL/F et ne remet pas en cause le principe d'une dose fixe. Les résultats confirment l'intérêt des méthodes de pharmacocinétique de population dans l'évaluation des covariables morphologiques, et indiquent qu'il n'existe pas de descripteur de poids universel. Ces résultats doivent nous encourager à évaluer systématiquement l'impact de l'obésité avec des modèles de population. Dans certains cas, des études de confirmation comparant différents schémas devraient-être mises en place.

ALK1 est un récepteur de la famille du TGF-β, principalement exprimé dans les cellules endothéliales. Le ligand physiologique et circulant d'ALK1, BMP9, a été découvert par notre laboratoire en 2007, ce qui a ouvert des possibilités d'étude de la fonction d'ALK1. La première partie de ma thèse a été consacrée à l'analyse fonctionnelle de mutants d'ALK1, retrouvés sur des patients atteints de la maladie de Rendu-Osler de type 2, en réponse à BMP9. Cette étude a permis de : 1) proposer l'haploinsuffisance fonctionnelle comme modèle de la maladie ; 2) développer un test diagnostique pour discriminer les mutations pathogènes des polymorphismes rares, basé sur leur réponse à BMP9 ; 3) d'avoir une meilleure connaissance des acides aminés d'ALK1 importants dans la réponse à BMP9. Un second travail a consisté en la production de la forme mature de BMP9 et du domaine extracellulaire d'ALK1 en vue de l'étude de la structure cristallographique du complexe. L'expression des protéines et leur purification sont en phase d'optimisation. Enfin, un troisième projet consistait en l'analyse du rôle de BMP9 dans l'angiogenèse in vivo. La neutralisation de BMP9 par deux stratégies distinctes induit une augmentation de la densité vasculaire dans la rétine de la souris. Le mécanisme est en cours d'investigation.

L'obésité et les maladies du foie associées (NAFLD) augmentent le risque et la sévérité de l’hépatotoxicité induite par certains xénobiotiques, mais les mécanismes impliqués sont encore mal compris. Pour l'éthanol et le paracétamol (APAP), le rôle du cytochrome P450 2E1 (CYP2E1) hépatique est suspecté car l'activité de cette enzyme est augmentée au cours de ces pathologies dysmétaboliques. Le 1er objectif de notre travail expérimental a été de mettre au point un modèle cellulaire de NAFLD caractérisé non seulement par l'accumulation de triglycérides mais aussi par l’augmentation de l'activité du CYP2E1. Pour cela, des cellules humaines HepaRG différenciées ont été incubées pendant une semaine avec de l'acide stéarique ou de l'acide oléique, en présence de 3 concentrations différentes d'insuline. Les triglycérides cellulaires et l'expression de gènes induits au cours de la stéatose étaient similaires avec les deux acides gras. Cependant, l'activité du CYP2E1 était significativement augmentée uniquement par le stéarate et ceci était associé à une diminution de l'activité du CYP3A4, une autre caractéristique des NAFLD. L’activité du CYP2E1 dans les cellules HepaRG était réduite par l'insuline d'une manière concentration-dépendante et cet effet était reproduit sur des hépatocytes humains en culture primaire. Ainsi, l'activité du CYP2E1 était la plus élevée dans les cellules HepaRG cultivées avec du stéarate et sans insuline. Le 2ème but de notre étude était ensuite d'évaluer la cytotoxicité de l’APAP sur des cellules HepaRG présentant ou non une stéatose et une induction du CYP2E1. Des expériences avec une large gamme de concentrations d’APAP (de 1 à 20 mM) indiquaient que la perte cellulaire d'ATP et du glutathion (GSH) était presque toujours plus forte en présence de stéarate. Dans les cellules prétraitées avec le chlorméthiazole (CMZ, un inhibiteur du CYP2E1), la moindre diminution d’ATP était plus importante en présence de stéarate, avec de faibles (2,5 mM) ou de fortes (20 mM) concentrations d’APAP. Cependant, en l'absence d'insuline, la moindre chute d’ATP induite par le CMZ était significativement plus forte uniquement pour 20 mM d’APAP. Étonnamment, suite au prétraitement par le CMZ, il n'y avait pas de protection vis-à-vis de la diminution du GSH et de la formation des adduits APAP-protéines. Enfin, les concentrations du métabolite APAP-glucuronide étaient significativement augmentées en présence d'insuline. Ainsi, lorsqu’elle est étudiée dans des conditions spécifiques de culture, la lignée cellulaire HepaRG semble être un modèle intéressant de NAFLD, notamment en ce qui concerne les activités du CYP2E1 et du CYP3A4. Nos données suggèrent aussi que l’induction du CYP2E1 observée au cours des NAFLD pourrait être secondaire à l'accumulation de certains acides gras et à la présence d’une faible signalisation insulinique dans le foie. Ainsi, ce modèle cellulaire peut être utilisé pour mettre en évidence les principaux facteurs métaboliques et hormonaux favorisant hépatotoxicité de l’APAP chez les personnes obèses. Cette thèse inclut également une revue de la littérature sur l’hépatotoxicité de l’APAP dans le contexte de l’obésité et des NAFLD (Michaut et al., Liver Int 2014). / Obesity and nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) are able to increase the risk and the severity of hepatotoxicity induced by some xenobiotics including drugs, but the involved mechanisms are still poorly understood. For toxic compounds such as ethanol and acetaminophen (APAP), a role of hepatic cytochrome P450 2E1 (CYP2E1) is suspected since the activity of this enzyme is consistently enhanced during obesity and NAFLD. The first aim of our experimental study was to set up a cellular model of NAFLD characterized not only by triglyceride accumulation but also by higher CYP2E1 activity. To this end, differentiated human HepaRG cells were incubated during one week with stearic acid, or oleic acid, in the presence of 3 different concentrations of insulin. Cellular triglycerides and the expression of lipid-responsive genes were similar with both fatty acids. However, CYP2E1 activity was significantly increased only by stearate and this was associated with lower CYP3A4 activity, another metabolic feature reported in NAFLD. CYP2E1 activity in HepaRG cells was reduced by insulin in a concentration-dependent manner and this effect was reproduced in cultured primary human hepatocytes. Hence, the highest CYP2E1 activity was observed in HepaRG cells with stearate and without insulin. Next, the second aim of our study was to assess APAP cytotoxicity in HepaRG cells presenting or not lipid accretion and CYP2E1 induction. Experiments with a large range of APAP concentrations (1 to 20 mM) showed that the cellular loss of ATP and glutathione (GSH) was almost always stronger in the presence of stearic acid. In cells pretreated with the CYP2E1 inhibitor chlormethiazole (CMZ), recovery of cellular ATP was significantly higher in the presence of stearic acid with both low (2.5 mM) and high (20 mM) concentrations of APAP. However, in the absence of insulin, CMZ-induced ATP recovery was significantly greater only for 20 mM of APAP. Surprisingly, there was no recovery of cellular GSH and no reduction of APAP-protein adducts following CMZ pretreatment. Finally, levels of APAP-glucuronide were significantly enhanced in the presence of insulin. Hence, when studied in specific conditions of culture, the HepaRG cell line can be a valuable model of human NAFLD, especially regarding CYP2E1 and CYP3A4 activity. Our data also suggest that higher CYP2E1 activity in NAFLD could be secondary to the hepatic accumulation of some fatty acids and to the presence of low insulin signaling. This cellular model can be thus used to unveil the main metabolic and hormonal factors favoring APAP hepatotoxicity in obese individuals. This thesis also includes a review on APAP hepatotoxicity in the context of obesity and NAFLD (Michaut et al., Liver Int 2014).

Les dysfonctions cardiovasculaires et cérébrovasculaires constituent une des principales causes de morbidité et de mortalité à l’échelle mondiale. Ce travail s'inscrit clans une logique descriptive à finalité préventive, analysant les différents désordres physiologiques liés au syndrome métabolique (MetS), défini suivant les critères du NCEP, sur un échantillon de plus mille sexagénaires bien portants choisis dans la liste électorale de la ville de Saint-Etienne. A l’issue des différentes évaluations, il ressort que 1) le tour de taille, l'un des composants du MetS, constitue le principal lien d'association indépendant entre le MetS et un témoin de l'inflammation, la protéine c-réactive (CRP) 2) l'index de désaturation nocturne de l’oxyhémoglobine est le principal témoin des interactions entre le MetS et le syndrome d'apnées du sommeil ; 3) la sensibilité du baroréflexe est largement affaiblie par le MetS, et ce en fonction de sa sévérité 4) l'évaluation de la variabilité de la fréquence cardiaque à partir d'enregistrements de 24 heures, reste le meilleur témoin de sa diminution, plus encore chez les femmes ; 5) l'obésité évaluée par le body fat index, nouvel indice créé par notre équipe, explique mieux les associations avec la baisse de l'activité autonomique. Le MetS est un ensemble de facteurs interactifs responsables ou consécutifs aux dysfonctionnements métaboliques multiples. Dans cette optique, c’est souvent leur combinaison qui est le plus redoutable. Notre travail démontre la forte association entre le MetS et l'activité autonomique. Toutes ces observations apportent un complément d'information clans la compréhension des conséquences du MetS chez le sujet âgé / Cardiovascular and metabolic disorders represent today one of the main causes of morbidity and mortality in the world. We analysed different physiologic and metabolic disorders associated to metabolic syndrome, defined by NCEP criteria, within one thousand healthy aged subjects recruited from the electoral list of the town of Saint Etienne. Our main results are that 1) waist circumference presents the strongest relationship between metabolic syndrome and C-reactive protein (CRP), an inflammatory indicator; 2) nocturnal oxyhemoglobin desaturation index is the main marker of the relationship between metabolic syndrome and obstructive sleep apnoea ; 3) baroreflex sensibility is largely altered by the metabolic syndrome, in relation with its severity ; 4) the indices of heart rate variability evaluated by 24-hour ECG monitoring, constitute the best marker of autonomic activity decrease with metabolic syndrome ; 5) obesity, evaluated by Body Fat index, a new rnarker created in our laboratory, presents the best association with autonomic activity decrease. Metabolic syndrome is a cluster of interacting factors responsible of, or consecutive to muItiple metabolic dysfunctions. In that view, the combination of these factors worsens the autonomic nervous system deactivation, particularly in women. Our work demonstrates, globally, a strong degree of implication

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L’obésité et le diabète de type 2 s’accompagne généralement d’un stress oxydant chronique, participant à l’installation et la progression du diabète, mais également à l’apparition de nombreuses complications dont les macro- et micro-angiopathies. Certains aliments, comme les fruits et légumes naturellement riches en molécules anti-oxydantes, représentent ainsi un réel potentiel de prévention dans ce contexte. Cette étude s’est intéressée au pouvoir anti-oxydant des fruits et légumes. Nous avons démontré que la majorité des fruits et légumes doivent leur capacité anti-radicalaire a des composés polaires. Leur étude par une méthode séparative (HPLC) couplée à une détection spécifique de capacité anti-radicalaire, a permis de révéler quelles sont les molécules réellement actives. Le chou rouge a été révélé comme aliment à fort potentiel anti-oxydant, de par la présence de nombreuses cyanidines dotés de capacités anti-radicalaires. L’étude in vitro sur un modèle cellulaire (RINm5F) a confirmé l’action anti-radicalaire des polyphénols des fruits et légumes. L’extrait de chou rouge a ainsi permis la suppression du stress oxydant induit par un hyperinsulinisme. Enfin, une étude in vivo, sur le modèle de rat diabétique, a permis de confirmer les effets anti-oxydants et anti-diabétiques du chou rouge, même lorsque sa consommation est associée à un régime hypercalorique. Cependant, le chou rouge doit être associé à une alimentation équilibrée afin d’être bénéfique à long terme. / Obesity and type 2 diabetes is generally accompanied by a chronic state of oxidative stress, implicated in the development of complications such as macro- and micro-angiopathies. Food, and particularly fruit and vegetables naturally rich in radical scavenging compounds, represent a real preventive potential. This study was focused on the antioxidant capacity of fruit and vegetables. We demonstrated that the majority of fruit and vegetables owe their anti-oxydant capacity to a class of polar compounds. The study by means of a separative technique (HPLC) hyphenated with specific radical scavenging capacity detection, allowed to reveal the real active compounds. Red cabbage has shown amongst the highest antioxidant potential through the presence of numerous radical scavenging cyanidins. In vitro studies, using the RINm5f cell line, confirmed the radical scavenging activity of fruit and vegetables polyphenols. The red cabbage extract suppressed the hyperinsulinemic-induced oxidative stress. Finally, an in vivo study, using a diabetic rat model, confirmed the antioxidant and antidiabetic effects of red cabbage, even when its consumption is associated to a hypercaloric diet. However, the red cabbage must be associated with an equilibrated diet in order offer beneficial effects in the long term.