La cause principale de l'obésité provient d'un bilan calorique positif, ce qui stimule le corps à stocker cet excès dans le tissu adipeux. Jusqu'à présent, ce problème n'a pu être élucidé. L'objectif des études sur l'obésité est de trouver des mesures concrètes de prévention ou des traitements efficaces pour les personnes obèses ou souffrant de maladies qui y sont associées. Le tissu adipeux est un organe endocrinien produisant diverses hormones, nommées adipokines, impliquées tant dans le développement que la prévention de l'obésité, et est donc une cible logique pour nos études. La protéine stimulant l'acylation (ASP) est une hormone produite par le tissu adipeux qui joue un rôle au niveau de l'absorption des triglycérides alimentaires et pourrait ainsi réguler le développement de l'obésité. L'objectif de cette thèse est d'étudier diverses populations humaines sous des conditions (internes ou externes) variables et de mesurer l'altération des concentrations d'hormones provenant du tissu adipeux, principalement l'ASP, en fonction du groupe de population ou de l'état métabolique, et de mesurer en plus l'association entre ces hormones et les facteurs de risques liés à l'obésité et ses co-morbidités. L'objectif global sera atteint à l'aide de cinq études : 1) Mesurer les niveaux d'adipokines chez des adultes en santé voyageant à des hautes altitudes afin de déterminer les effets de l'exercice/hypoxie sur les fonctions du tissu adipeux. 2) Déterminer les effets d'une intervention pharmacologique (via les bêta-bloquants) sur les concentrations plasmatiques d'ASP durant des périodes d'exercice et postprandiales. 3) Comparer les concentrations plasmatiques d'ASP chez une population inuit à celles retrouvées chez une population caucasienne et vérifier si l'ASP est associée aux facteurs de risques cardiovasculaires dans ces deux populations. 4) Analyser les concentrations d'ASP et de sa protéine précurseur, le C3, chez des individus chinois atteints de divers problèmes cardiovasculaires. Et finalement, 5) Déterminer les conséquences métaboliques et le profil d'adipokines d'enfants nés de mères obèses ou ayant subi une amélioration métabolique marquée suite à une chirurgie bariatrique. Nous avons observé que l'ASP répond de façon différente en fonction de l'état de santé du sujet, de la signalisation bêta-adrénergique, de l'altitude, de l'ethnicité et du milieu intra-utérin. Elle agit comme lien entre la fonction du tissu adipeux, la satiété et l'immunité : tous des facteurs importants dans la détermination du développement et de la progression de l'obésité ainsi que de son traitement. Les données présentées ici suggèrent que le tissu adipeux et les hormones qu'il sécrète sont des éléments critiques dans le développement de l'obésité et qu'ils pourraient ainsi être la cible de traitements contre l'obésité.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016 / Une accumulation excessive de tissu adipeux à l’intérieur de la cavité abdominale est fortement associée aux altérations métaboliques. La dysfonction des tissus adipeux, conduisant à un stockage limité des lipides, pourrait représenter l’un des principaux mécanismes pour expliquer le lien entre l’obésité viscérale et les altérations métaboliques. La pathogenèse d’un tissu adipeux dysfonctionnel se caractérise, entre autres, par : 1) une accumulation préférentielle de graisse viscérale; 2) une hypertrophie adipocytaire; 3) une augmentation du nombre de cellules immunitaires infiltrant le tissu adipeux; 4) des changements dans la composition cellulaire du tissu adipeux; et 5) une hypersécrétion de cytokines proinflammatoires. L’objectif général de cette thèse est d’examiner les caractéristiques fonctionnelles et morphologiques des tissus adipeux abdominaux en relation avec la physiopathologie de l’obésité viscérale. Afin de rencontrer cet objectif, nous avons développé une approche méthodologique permettant de cibler plusieurs aspects de la dysfonction adipeuse à partir d’échantillons de tissus adipeux sous-cutané et omental prélevés chez des femmes couvrant le spectre d’adiposité de mince à obèse. Nous avons également mesuré la distribution des graisses et la composition corporelle par tomographie axiale et absorptiométrie aux rayons X (DEXA), respectivement. D’abord, nous avons démontré qu’une accumulation excessive de graisse viscérale est un prédicteur significatif d’un tissu adipeux dysfonctionnel, caractérisé, entre autres, par une hypertrophie adipocytaire et une augmentation de la proportion des petits adipocytes dans les deux compartiments adipeux. De plus, nos résultats ont révélé que les adipocytes hypertrophiés des deux compartiments adipeux sont caractérisés par une réponse lipolytique augmentée et une expression altérée des gènes codant pour des protéines impliquées dans le métabolisme de l’adipocyte ou l’inflammation. Par ailleurs, nous avons montré que les préadipocytes localisés dans le tissu adipeux viscéral sécrètent plus de PGF₂α en réponse aux stimuli inflammatoires que ceux localisés dans les dépôts adipeux sous-cutanés, suggérant une prédisposition des cellules du compartiment viscéral à répondre à l’inflammation. Tel que rapporté dans d’autres modèles, nous avons observé que l’aldo-céto réductase AKR1B1 semble avoir un rôle prédominant dans la synthèse de PGF₂α par les préadipocytes humains. Enfin, nos études ont démontré que seulement l’accumulation de collagène autour des adipocytes, spécialement dans le dépôt adipeux omental, est associée aux mesures d’adiposité et aux altérations métaboliques. Ainsi, l’accumulation de collagène péricellulaire pourrait être plus délétère que la déposition de collagène totale et pourrait contribuer à la dysfonction des tissus adipeux en limitant l’expansion des adipocytes. En conclusion, nos travaux montrent que plusieurs aspects de la dysfonction adipeuse sont associés à l’obésité viscérale et aux altérations cardiométaboliques. / Robust clinical and epidemiological studies now support the notion that excess fat accumulation within the abdominal cavity is strongly associated with metabolic alterations such as insulin resistance and dyslipidemia. Adipose tissue dysfunction, leading to limited lipid storage and reduced adipose tissue expandability, represents one of the major mechanisms to explain the link between visceral obesity and metabolic alterations. The pathogenesis of adipose tissue dysfunction is characterized by 1) excess visceral fat accumulation; 2) adipocyte hypertrophy and impaired adipogenesis; 3) increased number of immune cells infiltrating adipose tissue; 4) changes in the cellular composition of adipose tissue; and 5) secretion of pro-inflammatory cytokines. The overall objective of this thesis is to examine functional and morphological characteristics of human abdominal adipose tissues in association with the pathophysiological impact of visceral obesity. To achieve our objective, we have developed approaches to target each aspect of adipose tissue dysfunction using omental and subcutaneous fat surgical samples obtained in lean to obese women. Body composition and fat distribution were measured by dual-energy x-ray absorptiometry (DEXA) and computed tomography, respectively. First, we found that excess visceral fat accumulation is a strong marker of dysfunctional adipose tissue, which is characterized by hypertrophic adipocytes of the large cell populations and increased proportion of small cells in both fat compartments. Furthermore, our results revealed that hypertrophic adipocytes in both fat compartments are characterized by alterations in adipocyte lipolysis and adipose tissue expression of genes coding for proteins involved in adipocyte metabolism or inflammation. We demonstrated that preadipocytes from the omental fat compartment released more PGF₂α in response to inflammatory stimuli compared to those from the subcutaneous fat, indirectly suggesting a predisposition of omental fat cells to respond to inflammation through this mechanism. As previously demonstrated in other models, we found that the aldose reductase AKR1B1 has a predominant role in PGF₂α synthesis by human preadipocytes. Our studies demonstrated that only collagen deposition around adipocytes, especially in the omental fat compartment, is associated with adipocyte measurements and cardiovascular risk variables. Our findings are consistent with the hypothesis that pericellular collagen accumulation may be more detrimental than total collagen accumulation and may contribute to adipose tissue dysfunction by limiting further adipocyte expansion. In conclusion, our studies show that many aspects of adipose tissue dysfunction are associated with visceral obesity and cardiometabolic alterations.

Chez l’humain, l’acyl-CoA : diacylglycérol acyltransférase (DGAT), une enzyme transmembranaire localisée au niveau du réticulum endoplasmique, joue un rôle important dans la synthèse des triglycérides puisqu’elle catalyse l’étape ultime de la synthèse de ces molécules lipidiques. Cette enzyme pourrait être impliquée dans la pathogénèse de l’obésité et dans le développement des complications métaboliques qui lui sont associées. Nous avons étudié les différences régionales dans l’activité de la DGAT dans des échantillons adipeux de femmes minces à obèses. Nous avons démontré que l’obésité abdominale n’est pas associée à des altérations dans l’activité de la DGAT lorsque cette dernière est exprimée par µg protéine ou par 1000 cellules. Par ailleur, un taux de synthèse défectueux des triglycérides était associé à un enrichissement en triglycérides des lipoprotéines sanguines, ainsi qu’à une plus grande adiposité lorsque l’activité de la DGAT était exprimée par mg lipide. / In humans, the acyl-CoA : diacyglycerol acyltranferase (DGAT), a transmembrane enzyme mainly found in the endoplasmic reticulum, plays an important role in triglyceride synthesis as it catalyses the final step in the synthesis of these lipid molecules. Studies in animals and humans have demonstrated that this enzyme is implicated in the pathogenesis of obesity. We examined the relationship between DGAT activity and total adiposity, as well as body fat distribution, adipocyte size and the metabolic profile, with a particular emphasis on blood lipoprotein composition. We found that abdominal obesity is not related to alterations in DGAT activity when expressed per g microsomal protein or 1000 cells. A defect in TG synthesis rate is predictive of adiposity and blood lipoprotein TG enrichment only when considering DGAT activity per tissue lipid mass.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / L'objectif de cette thèse était de mieux comprendre l'association entre les androgènes et la distribution régionale des graisses chez l'homme et la femme. Les résultats obtenus ont permis de clarifier les effets des androgènes sur le métabolisme des lipides et la différenciation adipocytaire de cultures primaires isolées à partir d'échantillons de tissu adipeux abdominal humain. Nous avons également étudié les facteurs responsables des discordances entre les différentes études chez la femme au niveau des associations entre les concentrations circulantes d'androgènes et la distribution régionale des graisses. Nous avons concentré nos efforts à étudier les enzymes impliquées dans le métabolisme local des androgènes dans le tissu adipeux abdominal sous-cutané et omental, chez l'homme et la femme. Parmi ces enzymes, nous avons déterminé que trois enzymes de la famille des aldocéto reductases 1C (AKR1C1, 2 et 3) pourraient avoir un rôle particulièrement important dans la modulation des concentrations locales d'androgènes actifs et pourraient potentiellement être impliquées dans l'étiologie de l'obésité viscérale. Les résultats obtenus permettent également de suggérer un lien entre le métabolisme local des glucocorticoïdes et le métabolisme local des androgènes par les enzymes AKR1C. / The objective of this thesis was to better understand the relationship between androgens and body fat distribution in men and women. The results obtained allowed to clarify the effects of androgens on lipid metabolism and adipocyte differentiation in primary cultures isolated from human abdominal adipose tissue. We also investigated the discrepancies observed in studies which have examined associations between circulating androgen levels and body fat distribution in women. We focused our efforts on the study of steroid-converting enzymes involved in local androgen metabolism in abdominal subcutaneous and omental adipose tissue, in men and women. We observed that three enzymes from the aldoketo reductase 1C family (AKR1C1, 2 and 3) may be of particular importance in the modulation of active androgen concentrations on a local basis and may also be involved in the development of visceral obesity. The results also suggest a potential crosstalk between local glucocorticoid and androgen metabolism by AKR1C enzymes.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / Le tissu adipeux, autrefois perçu comme un organe inerte voué au stockage de gras est maintenant reconnu comme un organe sécrétant de nombreux facteurs, nommés adipokines. Certains de ces facteurs – on en compte plusieurs dizaines – influencent le métabolisme de la même façon que des hormones plus connues comme l’insuline ou le glucagon peuvent le faire. Ce mémoire porte sur l’étude de deux adipokines en particulier, la protéine stimulant l’acylation (ASP) et la résistine, en relation avec l’obésité et ses co-morbidités. Le premier projet visait à étudier les adaptions du métabolisme hépatique dans des modèles murins ne possédant pas de voie de signalisation fonctionnelle de l’ASP, des modèles résistants à l’obésité. Cette étude a permis de démontrer l’absence de stéatose hépatique et de surproduction de lipoprotéines chez ces souris en plus de mettre en évidence une utilisation altérée des substrats énergétiques par le foie. Le second projet visait à étudier les corrélations entre la résistine plasmatique et de nombreux paramètres liés au syndrome métabolique dans une population d’enfants et d’adolescents chinois. Cette étude a démontré que la résistine n’y est pas corrélée avec la résistance à l’insuline, mais qu’elle y est retrouvée en plus grande concentration s’il y a présence d’obésité centrale. Globalement, ce mémoire met en lumière tant de façon fondamentale que clinique les implications physiologiques des deux adipokines étudiées – l’ASP et la résistine – et clarifie leur potentiel thérapeutique. / Adipose tissue has been recently recognized to function as an endocrine organ in addition to its fat storage capacities. Adipose tissue secretes a number of factors named adipokines. Some of these hormones influence metabolism similarly to other well-known factors such as insulin and glucagon. This thesis is the result of studies done on two particular adipokines, acylation stimulating protein (ASP) and resistin, as well as their relationship with obesity and its co-morbidities. The aim of the first project was to understand the adaptations of hepatic metabolism in murine models with ASP-C5L2 pathway deficiencies, models that are also obesity resistant. This study demonstrated the absence of hepatic steatosis or lipoprotein overproduction in these mice in addition to showing signs of altered substrate use by the liver. The second study evaluated correlations between plasma resistin and several parameters related to the metabolic syndrome in a population of Chinese children and adolescents. This study demonstrated that resistin does not correlate with insulin resistance, but that circulating levels of resistin are increased in the presence of central obesity. Globally, this thesis shows, from both a clinical and basic science perspective, the physiological implications of the two adipokines studied – ASP and resistin – and clarifies their therapeutical potential.

L'obésité est un fléau mondial. Il est démontré que le tissu adipeux abdominal viscéral (TAV) est plus néfaste à la santé que l'accumulation de tissu adipeux abdominal sous-cutané (TASC). Les recherches étudiant la réponse des différents compartiments adipeux à la suite d'une modification des habitudes de vie chez l'homme sédentaire sont presque inexistantes. Le présent ouvrage a pour objectif d'étudier les interrelations entre différents indices du tissu adipeux à la suite de l'amélioration des habitudes de vie pendant une année chez des hommes présentant une obésité abdominale. En réponse à l'intervention, contrairement à la mesure du tour de taille, la mesure des plis cutanés prédisait faiblement les variations dans la réponse du TAV ainsi que du TASC. Par conséquence, la pertinence clinique de la mesure des plis adipeux est donc remise en question. Notre étude ne suggère pas que le TASC profond et le TAV auraient le même comportement à la suite d'une perte de poids induite par un programme d'amélioration des habitudes de vie.

Many studies have shown that peroxisome-proliferator-activated receptor [gamma] (PPAR[gamma]) plays an important role in adipose tissue formation by activating genes implicated in adipogenesis. PPAR[gamma] heterodimerizes with retinoid X receptor [alpha] (RXR[alpha]), in the presence of ligand, on PPAR response elements (PPREs) in the promoter of target genes involved in adipocyte differentiation. General receptor for phosphoinositides 1 (GRP1) is a corepressor of thyroid hormone receptors (TRs), a nuclear receptor like PPAR[gamma]. GRP1 decreases TRs' transcriptional activity by lowering dimerisation on DNA. Since PPARs and TRs have important structural similarities and that GRP1 interacts with PPARs in vitro, we hypothesized that GRP1 could be a coregulator of PPARs and, thus be implicated in adipogenesis. To better understand GRP1's effect on PPAR[gamma]2, transcriptional activity assays have been done and show that increasing concentrations of GRP1 decrease the transcriptional activity of PPAR[gamma]2. We also studied GRP1 expression by Western blots of total protein extracts from 3T3-L1 cells at different times during differentiation: GRP1 is present in 3T3-L1 preadipocytes and its expression decreases during adipogenesis. According to those results, GRP1 may be a PPAR[gamma] corepressor. After those observations, GRP1 effects on adipogenesis were studied by modulating its expression with lentiviral particles. Interestingly, GRP1 knock-down before inducing 3T3-L1 differentiation, almost abrogates adipogenesis and adipocytes markers, PPAR[gamma] and aP2, while its overexpression increases lipid storage without affecting PPAR[gamma] expression. On the opposite, GRP1 modulation after differentiation induction shows that expression knock-down slightly promotes adipogenesis by increasing PPAR[gamma], aP2 and lipid accumulation and that overexpression weakly decreases lipid storage. Our results suggest that GRP1 implication during adipogenesis occurs at two distinct and precise moments. It seems to be a key factor in the early stages of adipocyte differentiation and to be implicated as a PPAR[gamma] transcriptional activity modulator as a corepressor. Future experiments will help detail modulation of protein expression and underlying mechanisms to better understand the role of GRP1 in adipogenesis and, eventually, comorbidities linked to obesity like cardiovascular diseases and type 2 diabetes mellitus.

This thesis focuses on a clientele who currently lives with both a lower life expectancy and a lower quality of life due to obesity. The goal of this thesis is to identify and validate effective interventions for people living in a family environment with intellectual disabilities or treated with antipsychotic medication. Methods. Covering a period of five years, this research includes two studies, each lasting two years, evaluating two interventions. The first is a control-group study involving 82 participants. It assesses the effectiveness of interventions aimed at patient self-control and identifies lifestyle factors related to obesity in this population. The second study includes 7 families (comprised of 36 individuals) and 30 public health care professionals. It assesses the effectiveness of interventions, this time targeting the offer of food by the cooks and the support of public health care professionals. Measures : Body mass index (BMI), waist circumference (WC), antipsychotic medication use, family, lifestyle factors (physical activity, consumption of fruits and vegetables, smoking, duration of sleep), survey of food offer and physiological parameters (blood pressure, fasting glucose and lipid). Results. The WC is a more sensitive measure than BMI to detect obesity, particularly in women, who have a higher incidence of abdominal obesity. The family is a determining variable of the variation in the incidence of obesity. The practice of physical activity and the daily consumption of vegetables (excluding potatoes) are associated with less obesity. Interventions aimed at self-control are ineffective with this population. However, interventions aimed at the cooks and the health care professionals are significantly effective in reducing BMI as well as WC and in increasing the frequency of physical activity and consumption of fruits and vegetables, while improving the quality of the food offered. These improvements are maintained after two years. Conclusion. It appears that interventions specifically targeting the cook and involving the health care professionals are an efficient way to help this clientele.This thesis also highlights the usefulness for health care professionals to change from an intervention model of being the"expert", previously used primarily with an institutionalized clientele, to a model of"non-expert" focusing on collaboration, best suited for interventions on lifestyle factors in family environments.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.