Le syndrome métabolique (SMet) est un ensemble de perturbations métaboliques pouvant entrainer le développement de maladies inflammatoires telles que les maladies cardiovasculaires (MCV) ou le diabète de type 2 (DT2). L’un des critères de définition du SMet est la présence d’une obésité abdominale. Etant donné que l’obésité abdominale est très fréquemment associée au SMet, il est important d’approfondir les connaissances sur les mécanismes reliant ces deux conditions. L’obésité et le SMet sont accompagnés d’une inflammation chronique. L’alimentation est un moyen efficace de moduler l’état inflammatoire d’un individu. L’objectif général de ce projet de doctorat est d’étudier le phénomène inflammatoire lié à l’obésité grâce à l’utilisation de diverses méthodes « OMIQUES ». Dans le cadre de cette thèse, un échantillon d’individus comprenant 65 personnes non-obèse et sans SMet, 83 personnes obèses sans SMet ainsi que de 46 personnes obèses avec le SMet a été sélectionné. Une analyse des métabolites plasmatiques a été réalisée. Les personnes obèses, indépendamment de la présence du SMet avaient un profil en métabolites différent des individus non-obèses. La présence du SMet semblait cependant empirer le profil métabolomique des patients obèses. Par la suite, nous avons entrepris de tester les effets des acides gras n-3 sur l’inflammation. L’action anti-inflammatoire des acides gras n-3 d’origine marine, l’acide éiocsapentaénoique (AEP) et l’acide docosahexaénoique (ADH), est reconnue. La consommation de ces derniers est associée à des effets bénéfiques sur les maladies inflammatoires chroniques. Cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents aux effets anti-inflammatoires de ces acides gras n-3 sont encore peu connus. Nous avons donc testé l’effet de différentes doses d’EPA et de DHA, sur l’expression de gènes inflammatoires, dans des macrophages de type THP-1. Globalement les résultats suggèrent que l’EPA et le DHA modulent l’expression des gènes de l’inflammation de manière spécifique et dose dépendante. / The metabolic syndrome (MetS) is a cluster of metabolic disorders, which are associated with an increased risk of type 2 diabetes and cardiovascular diseases. One of the MetS criterions is the presence of abdominal obesity. Since abdominal obesity is associated with MetS, it is important to understand the mechanisms that link these two conditions. A chronic inflammatory state is common among people suffering from obesity and MetS. Modulating the diet is an effective way of reducing this chronic inflammation. The overall global purpose of this PhD project was to study the inflammatory process using OMICs. The sample of participants was composed of 65 subjects of normal weight (NW) without MetS, 83 overweight/obese (Ov/Ob) subjects without MetS and 46 subjects of Ov/Ob with MetS. An analysis of plasma metabolites was done for each participant. Ov/Ob participants, independently of their MetS status had a different metabolite profile from NW participants. The MetS seems to worsen metabolite profiles.Then, we tested the effects of n-3 fatty acids (FAs) on inflammation. The anti-inflammatory action of n-3 FAs eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) are well known. However, their mechanism of action is not fully understood. We tested the effect of different doses of EPA and DHA on the expression of genes involved in inflammation in THP-1 macrophages. The results suggest that EPA and DHA regulate the expression of genes involved in inflammation in a dose and FAs n-3 dependant manner.

Selon les données de l'Organisation mondiale de la Santé (OMS), l'obésité a atteint des proportions pandémiques dans le monde entier, avec plus d’un milliard d'adultes qui présentent un surpoids (indice de masse corporelle (IMC) > 25 kg/m ) dans le monde entier, et au moins 300 millions cliniquement obèses (IMC > 30 kg/m2). L'obésité est un trait complexe qui ne suit pas un mode de transmission mendélienne classique, ce qui implique qu'elle est influencée par l'interaction entre les gènes, l'environnement et le mode de vie. L'obésité est également reconnue pour être associée à une composante inflammatoire caractérisée par une production anormale de cytokines et l'activation de voies de signalisation inflammatoires dans le tissu adipeux. Le gène CX3CR1 code pour le récepteur de la fractalkine (CX3CR1) et possède deux polymorphismes nucléotidiques simples (Single Nucleotide Polymorphisms : SNPs), V249I et T280M, situés dans une région codante, et qui ont été associés à un risque moins élevé de présenter certaines maladies inflammatoires telles que les maladies coronariennes et l'asthme. Dans le but de déterminer si CX3CR1 est associé à l'obésité, nous avons procédé au génotypage des polymorphismes V249I et T280M du gène CX3CR1 chez des sujets ayant un IMC > 30 'y 9 kg/m et des témoins non obèses avec un IMC <30 kg/m". Les analyses ont révélé que le génotype 280MM est associé à l'obésité (p = 0,022). Pour les deux polymorphismes, et ce de manière indépendante, les femmes portant deux copies de l'allèle mineur avait un tour de taille qui était en moyenne significativement plus élevé que celles qui ne portent qu'une seule copie de l'allèle mineur (MM> TM, P = 0,031; II> VI, P = 0,013), ou celles qui étaient homozygotes pour l'allèle majeur (MM> TT, p = 0,005; II> VV, P = 0,006). Nous avons également observé un tour de taille en moyenne significativement supérieur chez les hommes portant une copie de l'allèle mineur par rapport à ceux qui étaient homozygotes pour l'allèle majeur pour le polymorphisme T280M (TM> TT, P = 0,029). Cette étude suggère que CX3CR1 constitue une cible potentielle d’investigation sur le rôle de l'inflammation dans l'expression de phénotypes de l'obésité.

La sténose valvulaire aortique (SA) est la maladie valvulaire la plus fréquente. Elle est aussi l'atteinte cardiovasculaire la plus fréquente après la maladie coronarienne et l'hypertension artérielle dans les pays développés. À ce jour, il n'existe aucun traitement pharmacologique pour ralentir la progression de cette maladie et le seul traitement efficace est le remplacement valvulaire aortique (RVA). Les études et publications récentes sur le sujet ont démontré que la SA n'est pas une conséquence directe et inévitable du vieillissement, mais plutôt un processus actif présentant certaines similitudes avec l'athérosclérose vasculaire. À cet effet, notre groupe a démontré que les altérations métaboliques associées à l'obésité viscérale, souvent désignée sous le terme de syndrome métabolique (SMet), sont associées avec une progression plus rapide de la sténose valvulaire. L'hypothèse principale à l'origine de ce travail de maîtrise était que le SMet prédispose au développement de l'hypertrophie et la dysfonction ventriculaire gauche chez des patients avec SA. L'objectif principal de cette étude était donc d'examiner la relation entre le SMet et la géométrie et la fonction ventriculaire gauche chez des patients atteints de SA asymptomatique. Pour cette étude, nous avons utilisé les données de l'essai clinique ASTRONOMER. Parmi les 268 patients randomisés dans cet essai clinique, aucun ne présentait d'hypercholestérolémie, de diabète ou de maladie coronarienne. Cependant, 57% des patients avaient de l'hypertension artérielle systémique et 27% avaient le SMet. Les résultats ont montré que le SMet est indépendamment associé avec une hypertrophie ventriculaire gauche concentrique plus prononcée et une altération de la fonction diastolique et systolique du ventricule gauche (VG) chez les patients avec SA. Ces données suggèrent que les altérations métaboliques liées à l'obésité viscérale peuvent non seulement accélérer la progression de la sténose valvulaire mais peuvent aussi prédisposer à une détérioration plus rapide de la géométrie et de la fonction ventriculaire gauche. L'obésité viscérale devrait être considérée comme une nouvelle cible thérapeutique chez les patients avec SA. Avant-propos Qui aurait cru, il y a de cela à peine 10 ans, que l'Abitibienne en moi terminerait sa course d'étudiante avec des études supérieures en médecine? Ayant toujours été curieuse de nature, mon cheminement scolaire particulier m'a amené à toujours vouloir en savoir plus et me fixer des buts tous plus élevés les uns que les autres. Ce désir de performer s'est développé et amplifié dès mes premières années de CEGEP où j'ai eu la chance de côtoyer des professeurs extraordinaires, disponibles et impliqués, qui se sont investis avec moi et ont partagé mes réussites. Attirée par les sciences, j'ai dû quitter les êtres qui m'étaient le plus chers et la plus belle région éloignée du Québec pour venir parfaire mes connaissances à l'Université Laval. Après trois années d'études universitaires intensives, j'ai terminé avec fierté mon baccalauréat en biochimie. Ce tremplin m'a permis de nourrir de plus belle ma curiosité grandissante et mon désir de pouvoir expliquer les phénomènes de la vie au niveau cellulaire et moléculaire. Les expériences que j'avais pu vivre grâce à mon parcours étaient gratifiantes et non moins satisfaisantes, mais pas complètes. J'ai donc envisagé les études de deuxième cycle avec un but précis : faire de la recherche clinique! Ayant déjà expérimenté le travail de terrain dans le domaine de l'environnement et le travail de scientifique en laboratoire, le côté humain en milieu de santé m'attirait particulièrement. Mes recherches m'ont guidé vers le Dr Philippe Pibarot, DVM, PhD, FAHA, FACC qui est sans aucun doute, selon moi, le plus grand chercheur que j'ai eu la chance de rencontrer. Avec des centaines de publications à son actif et tout autant de participations à des congrès prestigieux partout à travers le monde, le Dr Pibarot n'en demeure pas moins un homme simple, humble et compréhensif. Toujours disponible malgré son horaire chargé à bloc, il a su être un mentor hors pair dans ma formation et chacune de nos rencontres n'auraient pu être plus formatrices qu'elles ne l'ont été de par ses milliers de choses à partager. L'équipe de travail multidisciplinaire du laboratoire en valvulopathies de l'Institut Universitaire de Cardiologie et de Pneumologie de Québec (IUCPQ) a aussi contribué grandement au succès de ma maîtrise.

Les individus avec obésité sévère ont souvent une circonférence et une morphologie de leur bras qui nuisent au positionnement adéquat du brassard pour la mesure de la pression artérielle. Ce geste simple, complexifié en présence d’obésité sévère, a été le sujet principal de cette thèse. Notre hypothèse principale était que la mesure de la pression artérielle à l’avant-bras allait être valide chez des patients obèses sévères. Nos recherches dans le domaine de la mesure de la pression artérielle nous ont conduits à mieux comprendre deux problématiques distinctes impliquant l’installation du brassard. Une revue de littérature a été produite (1er article: « Measuring blood pressure: thoughts about arms »). L’objectif était de rassembler les évidences scientifiques sur: 1) la mesure de la pression artérielle au bras du même côté qu’une mastectomie et, 2) le choix du bras lors de l’installation d’un appareil de monitorage ambulatoire de la pression artérielle (MAPA). Nos travaux ont fait ressortir l’inexistence de preuve scientifique justifiant l’interdiction de mesurer la pression au bras du côté d’une mastectomie. Nous avons également voulu mettre l’emphase sur l’importance de déterminer l’existence ou non d’un écart de mesure de pression artérielle entre les bras pré-installation du brassard de l’appareil de MAPA. En effet, si une différence de pression systolique ≥10 mmHg est constatée, tous les suivis tensionnels subséquents devront être réalisés sur le bras ayant la mesure la plus élevée. Dans le 2ème article («Blood pressure assessment in severe obesity; validation of a forearm approach ») nous avons expérimenté une solution alternative à la mesure de la pression artérielle usuelle chez des patients obèses sévères en positionnant le brassard à l’avant-bras. Nous avons comparé les mesures de la pression artérielle obtenues au bras et à l’avant-bras avec celles prises avec une canule artérielle. Au total, 51 patients obèses sévères ont participé. Comparées aux mesures intra-artérielles, la méthode à l’avant-bras a surestimé la pression systolique et diastolique (5/5 mmHg) tandis que la méthode au bras a sous-estimé la pression systolique et surestimé la pression diastolique (-8/9 mmHg). Dans le 3ème article («Sensitivity, specificity, and predictive values of a forearm blood pressure measurement method in severe obesity») nous avons déterminé la sensibilité, la spécificité, et les valeurs prédictives de la méthode à l’avant-bras pour diagnostiquer l’hypertension artérielle en y incluant 25 patients. Comparativement à la méthode de mesure au bras, la méthode à l’avant-bras a révélé une meilleure sensibilité (0, 98 vs. 0, 68) et une valeur prédictive positive similaire (0, 93 vs. 0, 98) pour diagnostiquer l’hypertension artérielle. Cette découverte est prometteuse et laisse entrevoir le potentiel d’utiliser la méthode à l’avant-bras comme outil diagnostique. Ayant obtenu des écarts de mesures plus acceptables entre la méthode de mesure à l’avant-bras et la canule artérielle, nous avons poursuivis nos travaux en variant la position de l’avant-bras pour vérifier si cette nouvelle méthode est aussi valide dans d’autres contextes. Dans le 4èmearticle intitulé « Blood pressure measurement inseverely obese patients; validation of the forearm approach in different arm positions », l’objectif a été de comparer les mesures de pression artérielle obtenues avec la canule artérielle et la méthode à l’avant-bras dans 4 positions: 1) décubitus dorsal, 2) semi-assise, l’avant-bras au niveau du cœur, 3) semi-assise, l’avant-bras pendant le long du lit et, 4) semi-assise, le bras surélevé au-dessus de la tête. Au total, 33 patients obèses sévères et 21 témoins ont participé. Le principal résultat de cet article est celui-ci: dans le groupe d’obèses sévères, des écarts acceptables ont été constatés pour la pression systolique seulement, en position de décubitus dorsal (-4/12 mmHg) et en position semi-assise, l’avant-bras pendant le long du lit (2/21 mmHg) . Ce projet doctoral a mis en évidence la problématique de la mesure de la pression artérielle en obésité sévère. Les travaux réalisés lors de mon parcours ont révélé que la méthode à l’avant-bras permettait d’obtenir des valeurs plus précises que la méthode usuelle. On recommande de mesurer la pression artérielle à l’avant-bras lorsque la méthode au bras est techniquement problématique chez des patients obèses sévères installés en position de décubitus dorsal. / Severely obese patients has frequently arm circumference exceeding the limits of available cuff size for blood pressure measurement. Taking their blood pressure may be technically challenging as the cuff of the device may not fit adequately around their upper-arm. This problematic was the main interest of this thesis. Our general hypothesis was that the blood pressure measurement taken with the cuff at forearm will agree with the gold standard. Our research in the field of blood pressure measurement lead us to a better understanding of two different situations about the choice of arm for cuff installation prior blood pressure assessment (1st article:« Measuring blood pressure: thoughts about arms ») . First, we searched if there was a scientific rational to avoid blood pressure measurement on the same side as previous mastectomy, particularly if the patient has undergone lymph node removal or radiation therapy. No scientific rational justified this recommendation. Secondly, we searched on which arm the ambulatory blood pressure monitoring (ABPM) cuff should be installed. Interarm blood pressure differences should be assessed for each patient during their first evaluation. If the interarm differences exceeds 10 mmHg, the arm with the highest value should be considered for blood pressure mesurement follow-up, incudind ABPM device installation, even if this arm is the dominant one. In the 2nd article («Blood pressure assessment in severe obesity; validation of a forearm approach ») we validated an alternative to the usual blood pressure measurement with the cuff positioning at forearm in severely obese patients in dorsal decubitus position. We compared upper-arm and forearm blood pressure measurements to blood pressure taken with the gold standard (intra-arterial). Fifty-one severely obese patients participated. Compared to the intra-arterial method, the forearm blood pressure measures overestimated systolic and diastolic blood pressure (5/5 mmHg) whereas the usual method underestimated systolic and overestimated diastolic blood pressure (-8/9 mmHg). In the 3rdarticle (« Sensitivity, specificity, and predictive values of a forearm blood pressure measurement method in severe obesity ») we assessed the sensitivity, specificity and predictive values of the forearm approach to diagnose systemic hypertension in 25 severely obese patients. When compared to the upper-arm method, the forearm approach showed a better sensitivity (0, 98 vs. 0, 68) and a similar predictive positive value (0, 93 vs. 0, 98) for hypertension diagnosis. Our findings are promising and has the potential to integrate forearm blood pressure measurement method in a near future to diagnose hypertension. Then we followed our experimentation of the forearm blood approach in different body and forearm positions to have a better overview of this method in different contexts. In the 4tharticle (« Blood pressure measurement in severely obese patients; validation of the forearm approach in different arm positions ») the main objective was to compare blood pressure measurement taken with the gold standard method with the forearm method in 4 positions: 1) dorsal decubitus, 2) semi-fowler, forearm at heart level, 3) semi-fowler, forearm downward and, 4) semi-fowler, arm raised over the head. Thirty-three severely obese patients and 21 controls participated. Main results were that: systolic blood pressure (but not diastolic) measured using the forearm approach in the supine (-4/12 mmHg) and the semi-fowler positions with forearm downward (2/21 mmHg) showed the best agreement when compared to the gold standard. Forearm radial systolic blood pressure consistently agreed with the gold standard in the supine position. This thesis highlighted the problematic associated to the blood pressure measurement challenge in severely obese patients. The magnitude of differences between intra-arterial and forearm method was less than differences between intra-arterial and upper-arm method. This method can be of use in clinical settings when upper-arm measurement is challenging in severe obesity with patient in dorsal decubitus position.

L'obésité, particulièrement l'obésité abdominale, constitue l'un des principaux enjeux socioéconomiques majeurs des prochaines décennies avec l'accroissement de sa prévalence tant dans les pays industrialisés que ceux en développement et par les coûts en soins de santé reliés à ses comorbidités. Cette condition physique est multifactorielle, provenant tant de l'environnement que du comportement et de la génétique. Beaucoup de recherches ont été effectuées ces dernières années pour comprendre et traiter cette condition, cependant aucun traitement pharmacologique n'est parvenu à offrir des résultats satisfaisants pour contrer cette épidémie. Récemment, l'obésité fut caractérisée comme une condition inflammatoire chronique de faible ampleur avec une augmentation des niveaux circulants de cytokines pro-inflammatoires et une élévation de l'infiltration de macrophages dans le tissu adipeux. L'un des premiers mécanismes qui intervient dans l'inflammation est l'activation du système du complément. Ce dernier système est bien caractérisé pour ses implications dans l'immunité acquise et innée de l'organisme, cependant des études récentes suggèrent une dualité dans sa fonction dans le tissu adipeux. Outre ces rôles immunitaires, ce système aurait aussi des fonctions importantes dans le métabolisme énergétique et l'homéostasie de l'organisme. Le facteur le plus connu agissant sur le métabolisme, la protéine stimulant l'acylation ou ASP, est un dérivé de la voie alterne du système du complément qui stimule la synthèse des triglycérides dans le tissu adipeux et favorise le transport du glucose. Les travaux présentés dans cette thèse matérialisent de façon évidente la dualité de fonction du système du complément, spécifiquement la voie alterne. L'implication de l'ASP et de sa voie de signalisation dans l'inflammation chronique rencontrée en obésité ainsi que le rôle d'un nouveau médiateur dans le métabolisme lipidique, nous ouvrent la voie vers de nouvelles avenues de recherche pour comprendre et traiter l'obésité et les pathologies qui lui sont associées.

Les mécanismes par lesquels la chirurgie bariatrique permet la rémission du diabète ne sont pas encore précisément définis. Ce phénomène étant en partie indépendant de la perte de poids, les modulations hormonales induites par la chirurgie sont une piste potentielle. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à la protéine de liaison aux facteurs de croissance analogues à l'insuline (IGFBP) - 2, une hormone positivement impliquée dans le métabolisme énergétique et glucidique. Chez l'humain, ses niveaux circulants sont significativement augmentés suite à la chirurgie bariatrique de type dérivation biliopancréatique avec commutation duodénale (BPD-DS), suggérant un possible rôle d'IGFBP-2 dans les effets bénéfiques de la chirurgie. L'objectif de cette étude était donc d'évaluer la contribution d'IGFBP-2 dans les effets métaboliques de la chirurgie bariatrique. Nous avons tout d'abord démontré chez l'humain l'augmentation rapide et soutenue des niveaux plasmatiques d'IGFBP-2 suite aux chirurgies restrictives (Sleeve gastrectomie (SG)) et malabsorptives (dérivation gastrique en Roux-en-Y (RYGB) et BPD-DS). Cependant, cette augmentation était deux fois plus importante suite à la BPD-DS, comparée à la RYGB et la SG, suggérant un mécanisme dépendant des modifications intestinales. Indépendamment du statut diabétique du patient, les niveaux circulants d'IGFBP-2 post-chirurgie étaient corrélés positivement à l'amélioration de la sensibilité à l'insuline évaluée par clamp euglycémique hyperinsulinémique, par l'insulinémie et par l'index HOMA-IR. Chez la souris et le rat, les chirurgies malabsorptives ont également haussé les niveaux plasmatiques d'IGFBP-2 en stimulant son expression et sa production hépatique. Dans un modèle de souris déficientes pour Igfbp2, nous avons démontré qu'IGFBP-2 était nécessaire pour une perte de poids complète, notamment celle de la masse grasse. Indépendamment de cette perte de poids, IGFBP-2 était nécessaire à l'amélioration précoce de la tolérance au glucose, mais pas celle à long terme. Notre étude démontre donc qu'IGFBP-2 est une protéine clef dans les effets métaboliques de la chirurgie bariatrique, autant chez l'humain que dans un modèle murin. Les mécanismes de modulation d'IGFBP-2 par la chirurgie ainsi que les mécanismes d'action d'IGFBP-2 dans ce contexte restent cependant inconnus. / Mechanisms by which bariatric surgery favors the remission of type 2 diabetes (T2D) are yet to be defined. As T2D remission is partly independent of loss of weight, we studied the possible contribution of metabolic hormones that are modulated upon bariatric surgery. In this context, we investigated the insulin growth factor binding protein (IGFBP) - 2, a hormone positively implicated in energy and glucose metabolism. In humans, its circulating levels increased significantly after biliopancreatic diversion with duodenal switch (BPD-DS), suggesting a potential role of IGFBP-2 in the improvements seen after bariatric surgery. Thus, the objective of the present study was to evaluate the contribution of IGFBP-2 in the metabolic effects associated with bariatric surgery. We first demonstrated in obese humans a rapid and sustained increase of IGFBP-2 circulating levels after restrictive (sleeve gastrectomy, SG) and malabsorptive surgeries (Roux-en-Y gastrectomy, RYGB and BPD-DS). However, the rise was 2-fold higher after BPD-DS than after RYGB or SG, suggesting intestinal-dependent mechanisms of modulation. Independently of diabetic status, post-surgery IGFBP-2 levels correlated positively with the correction of insulin sensibility, measured by euglycemic-hyperinsulinemic clamp, fasting insulinemia and the homeostatic assessment of insulin resistance (HOMA-IR) index. In mice and rats, malabsorptive surgeries also increased plasma IGFBP-2 levels by stimulating hepatic synthesis. Interestingly, using Igfbp2-deficient mice, we observed that IGFBP-2 was necessary for a full effect of surgery on weight loss, especially on adiposity. In addition, IGFBP-2 was necessary for early but not long-term improvements in glucose homeostasis. In conclusion, this study demonstrates the importance of IGFBP-2 modulation by bariatric surgery for mediating metabolic effects, in humans as in murine models. Despite our findings, the mechanisms modulating IGFBP-2 and its effects of in insulin-sensitive cells still need to be determined.

La prévalence de l'obésité et de ses complications, qui touchent un large éventail de systèmes physiologiques, augmente rapidement et nécessite un effort collectif accru afin de diminuer son incidence et sa progression. D'après les données recueillies à partir d'une kyrielle d'études, il est proposé que la dysfonction du tissu adipeux est déterminante dans le développement de plusieurs maladies non transmissibles telles que le diabète de type 2, l'hypertension, la stéatose hépatique non alcoolique, certaines dyslipidémies et le cancer du sein. Bien qu'il soit documenté que l'obésité puisse favoriser le cancer par une myriade de mécanismes, y compris par une sécrétion hormonale altérée, les données sont peu nombreuses sur le lien entre la dérégulation locale du tissu adipeux non desmoplasique et les facteurs pronostiques du cancer du sein, dont le phénotype tumoral et individuel ainsi que les aspects comportementaux des individus. Les données sont peu exhaustives sur la quantité de stéroïdes présents dans les tissus adipeux en particulier leur rôle et leur pertinence physiologique, au-delà du lien bien connu entre l'expression et l'activité de l'aromatase et la production des œstrogènes. L'objectif global de cette thèse était de décrire la dysfonction du tissu adipeux, en particulier ses aspects hormonaux et inflammatoires dans le cancer du sein et dans l'obésité sévère. Afin de brosser un portrait plus exhaustif de la portée des altérations induites par l'obésité, les caractéristiques de la tumeur, les phénotypes d'adiposité et les marqueurs d'habitudes de vie ont été combinés à une évaluation morphologique, des marquages cellulaires in situ et des données d'expression génique, ce qui nous a permis de représenter de façon détaillée la dysfonction du tissu adipeux local. À ce titre, dans le cadre de cette thèse, une multitude de nouvelles méthodes pour décrire le dysfonctionnement du tissu adipeux in situ ont été développées. Tout d'abord, un protocole a été mis au point pour caractériser les marqueurs de dysfonction des tissus adipeux congelés instantanément par des techniques de coloration tissulaires et des approches basées sur la reconnaissance antigénique, ce qui permet de tirer profit des échantillons provenant des biobanques. Un nouveau profil d'analyse de stéroïdes par spectrométrie de masse en tandem couplée à la chromatographie liquide dans le tissu adipeux mammaire a été adapté en appliquant une approche innovante de dérivatisation pour le défi que représente la détection et la quantification des œstrogènes pertinents dans un contexte biologique. Notre profil a été élargi afin de caractériser plus en détail le métabolome stéroïdien dans les tissus adipeux sous-cutanés et viscéraux dans l'obésité sévère et après une perte de poids induite par la chirurgie bariatrique. Les résultats suggèrent que les caractéristiques du tissu adipeux mammaire local sont associées aux marqueurs pronostiques du cancer du sein, c'est-à-dire, les marqueurs associés au mode de vie, l'adiposité et les caractéristiques tumorales autant chez les femmes pré- que post-ménopausées. Les quantités d'hormones stéroïdiennes sont associées à la sévérité des lésions mammaires, tout comme l'inflammation, représentée par l'infiltration des cellules inflammatoires et l'hypertrophie adipocytaire. Une amélioration du profil stéroïdien après une perte de poids substantielle a également été observée, ce qui met l'accent sur la capacité d'adaptation du tissu adipeux. En somme, les résultats présentés dans cette thèse soulignent le rôle de la dérégulation hormonale dans le tissu adipeux qui joue probablement un rôle de premier plan dans l'obésité, dans les altérations associées à l'obésité et dans le cancer du sein et révèlent que la dysfonction du tissu adipeux n'est que partiellement renversée par la chirurgie bariatrique. / Obesity and its complications, which affect a wide array of organ systems, are rapidly increasing and require our increased collective efforts in order to limit its incidence and progression. Data gathered from a plethora of studies show that the dysfunction of adipose tissue is decisive for the development of several noncommunicable diseases, such as type 2 diabetes mellitus, hypertension, non-alcoholic fatty liver disease, certain dyslipidaemias, and breast cancer. Although it is well documented that obesity may foster cancer through a constellation of mechanisms, including detrimental hormonal secretion, data are scarce on the link between non-desmoplastic local adipose tissue dysregulation and breast cancer prognostic factors encompassing tumour and individual phenotypes along with behavioural aspects. There is also a scarcity of data concerning white adipose tissue steroid profile and its role in severe obesity and breast cancer. The physiological relevance of adipose tissue steroids beyond the aromatase and oestrogens nexus in the breast cancer paradigm remains largely unexplored. The overall objective of this thesis was to characterise adipose tissue dysfunction, in particular hormonal and inflammatory aspects of local adipose tissue in the context of both breast cancer and severe obesity. Tumour characteristics, adiposity phenotypes, and life style factors were assessed in order to paint a more complete picture of the roles of obesity-mediated alterations. Various techniques were applied to allow for a comprehensive assessment of local adipose tissue dysfunction. As such, in the framework of this thesis, new methods have been developed to describe adipose tissue dysfunction in situ. First, a protocol has been developed to characterise flash-frozen adipose tissue dysfunction markers by general staining and antibody recognition taking advantage of large biobanks. A new liquid chromatography-tandem mass spectrometry steroid profile has been tailored for breast adipose tissue by applying an innovative derivatisation approach for the complex detection and quantification of bioactive oestrogens. Our profile has been expanded in order to characterise in more intricate details the steroid metabolome in subcutaneous and visceral adipose tissues in severe obesity before and after surgery-induced weight loss. The results suggest that local breast adipose tissue features are associated with breast cancer prognostic markers, namely lifestyle, adiposity, and tumour features, in both pre- and postmenopausal women. Steroid hormone amounts were associated with the severity of the breast lesions as was inflammation, assessed by inflammatory cell infiltration and adipocyte hypertrophy. An improvement in steroid profile after substantial weight loss has also been observed which emphasises adipose tissue adaptability. Taken together, results displayed in this thesis underline the role of hormonal dysregulation in adipose tissue, which likely plays a significant role in obesity, obesity-associated alterations and in breast cancer, and unveil that adipose tissue dysfunction is only partially reversed by bariatric surgery.

Les études utilisant l'analyse de médiation sont peu nombreuses, plus spécifiquement, celles portant sur l'investigation des mécanismes influençant la susceptibilité génétique à l'obésité. Ces mécanismes ont été explorés au sein des participants de la cohorte CARTaGENE. Certaines habitudes alimentaires et du mode de vie ont été identifiées comme étant des médiateurs partiels, pouvant atténuer ou accroitre l'effet délétère d'un profil génétique défavorable sur le risque de surpoids. Cependant, un effet suppresseur était présent dans l'un de nos modèles de médiation, ce qui suggère que des variables indépendantes n'ont pas été identifiées dans notre modèle de médiation et peuvent influencer nos résultats. Cela illustre également le fait que d'autres mécanismes pouvant influencer la susceptibilité génétique à l'obésité doivent être étudiés dans de futures études. / There are few studies using mediation analysis, particularly those investigating the mechanisms influencing genetic susceptibility to obesity. These mechanisms were explored with in the participants of the CARTaGENE cohort. Certain dietary and lifestyle habits have been identified as partial mediators, which may attenuate or increase the deleterious effect of an unfavorable genetic profile on the risk of overweight. However, a suppressor effect was present in one of our mediation models, suggesting that independent variables were not identified in our mediation model and may influence our results. It also illustrates that other mechanisms may influence genetic susceptibility to obesity need to be investigated in further studies.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La grossesse est une période déterminante pour la santé de la personne enceinte et celle de l'enfant, à court et à long terme. L'obésité et le diabète gestationnel sont les conditions les plus fréquentes chez les personnes enceintes et peuvent entraîner plusieurs complications. Afin d'éviter des issues périnatales défavorables, une homéostasie du glucose adéquate est essentielle chez toutes les personnes enceintes. Bien que la communauté scientifique s'intéresse de plus en plus à l'alimentation en contexte gestationnel et à ses associations avec diverses complications de grossesse, force est d'admettre que la littérature offre des données limitées quant aux associations entre l'alimentation et la santé métabolique chez la mère en contexte gestationnel. De plus, malgré l'importance de l'alimentation durant cette période, l'adoption de saines habitudes alimentaires représente un défi auprès des personnes enceintes, notamment chez celles présentant un embonpoint ou une obésité avant leur grossesse. Il apparaissait ainsi nécessaire de mieux documenter la santé métabolique en contexte gestationnel et ses associations avec la qualité alimentaire. Par conséquent, l'objectif général de ce mémoire est de caractériser les associations entre la qualité alimentaire en début de grossesse, l'adiposité abdominale, l'homéostasie du glucose et d'autres variables métaboliques, notamment les concentrations de fructosamine sérique, tout au long de la grossesse. Les principaux résultats découlant de cette recherche mettent en évidence qu'une alimentation de meilleure qualité chez les personnes enceintes dès le début de la grossesse est associée à un plus faible niveau d'adiposité abdominale et une meilleure homéostasie glycémique pendant la grossesse. Ce mémoire démontre également l'influence partielle que peuvent avoir le statut pondéral avant la grossesse et le profil adipeux sur de nombreux paramètres métaboliques, comme le contrôle glycémique et la résistance à l'insuline, de même que sur leurs associations avec la qualité alimentaire pendant la grossesse. Ces résultats contribuent, d'une part, à enrichir la littérature relative à la santé métabolique des mères pendant la grossesse et, d'autre part, confirment le besoin d'une prise en charge nutritionnelle dès le début de cette période charnière. / Pregnancy is a critical window which can influence both the health of the mother and the child, in the short and long term. Obesity and gestational diabetes mellitus are the most frequent conditions among pregnant individuals and can lead to multiple gestational complications. Thus, adequate glycemic homeostasis is essential in all pregnant individuals since it is associated with lower risks of several adverse perinatal outcomes. Although the scientific community is increasingly interested in diet during pregnancy and its associations with various gestational complications, the literature is limited regarding the associations between diet and metabolic health in the gestational context. Furthermore, despite the importance of healthy eating during pregnancy, the adoption of a high quality diet is a challenge for pregnant individuals, particularly those who were overweight or obese prior to pregnancy. It was therefore necessary to better document the metabolic health in pregnancy and its associations with diet quality. Therefore, the overall objective of the present thesis is to characterize the associations between diet quality in early pregnancy, abdominal adiposity, glycemic homeostasis, and other metabolic variables, including serum fructosamine concentrations, throughout pregnancy. The main results from this research highlight that a higher quality diet in early pregnancy is associated with lower levels of abdominal adiposity and better glycemic homeostasis during pregnancy. This work also demonstrates the partial influence that pre-pregnancy weight status and adipose profile can have on metabolic parameters, such as glycemic control, insulin resistance, as well as their associations with diet quality during pregnancy. These results contribute to the literature on the metabolic health of individuals during pregnancy and confirm the need for nutritional counseling at the beginning of this important period.

La voie de signalisation insuline/IGF-1 est l'un des déterminants du vieillissement et des maladies liées au vieillissement. IGF binding protéine 2 (IGFBP2) est sécrétée par les adipocytes blancs. De plus, la surexpression d'IGFBP2 chez la souris améliore la sensibilité à l'insuline, et une étude récente a montré que IGFBP2 contribue fortement à l'effet bénéfique de la leptine sur le métabolisme du glucose. Cependant, les niveaux d'expression d'IGFBP2 dans les conditions de résistance à l'insuline, et les facteurs physiologiques et moléculaires qui contrôlent les niveaux de IGFBP2 dans ce contexte ne sont pas bien établis. Le travail présenté dans cette thèse montre que dans le tissu adipeux blanc viscéral (vWAT), mais non le sous-cutané, les niveaux d'ARNm d'IGFBP2 étaient significativement plus faible chez les souris âgées ainsi que dans des modèles génétique (ob/ob, db/db) nutritionnels d'obésité comparés à ceux de leurs témoins jeunes et maigres. Chez la souris, l'expression d'IGFBP2 dans le vWAT était significativement associée au taux d'IGFBP2 circulants, ce qui suggère une contribution importante de ce tissu. L'effet négatif du vieillissement sur le taux d'ARNm d'IGFBP2 dans le vWAT a été confirmé chez les hommes obèses. Ces résultats démontrent que la transcription du gène IGFBP2 est modulée de façon dépôt spécifique chez les souris et les hommes. Nous avons également démontré que l'insuline augmente significativement l'expression d' IGFBP2 dans les adipocytes 3T3L1. Cet effet a été fortement réduit dans les adipocytes insulino-résistants. Le co-traitement avec la wortmannine et la rapamycine diminue les effets de l'insuline, ce qui suggère la contribution de la PI3K et de mTOR dans la stimulation d'IGFBP2 par l'insuline. En outre, les niveaux d'ARNm d'IGFBP2 étaient considérablement augmentés lorsque les adipocytes étaient invalidés pour les gènes TORC2 ou 4EBP1, qui sont les régulateurs en aval de la voie de signalisation de l'insuline. L'incubation des adipocytes avec de l'insuline a déclenché le recrutement de C/EBPa à la région proximale du promoteur IGFBP2, malgré l'absence d'impact notable sur les niveaux de C/EBPa per se. Ces résultats indiquent que la voie de signalisation de l'insuline régule la transcription d'IGFBP2. Puisque les niveaux d'IGFBP2 sont positivement corrélés avec la sensibilité à l'insuline, les méthodes pour accroître la production d'IGFBP2 par cette voie pourraient améliorer les caractéristiques associées au syndrome métabolique. Nous avons exploré cette possibilité dans un contexte clinique, dans lequel nous avons quantifié les taux d'IGFBP2 circulants par ELISA chez les patients obèses ayant perdu du poids et de la graisse corporelle, soit par une chirurgie de diversion biliopancréatique (DBP), ou par les changements de mode de vie (régime alimentaire et exercice physique modéré). Dans les deux cas, les niveaux circulants d'IGFBP2 ont été fortement augmenté par ces interventions. Par ailleurs, les niveaux d'IGFBP-2 étaient corrélés positivement avec la sensibilité à l'insuline et de cholestérol HDL. Ces résultats suggèrent l'implication d'IGFBP2 dans l'amélioration de la sensibilité à l'insuline et dans le métabolisme lipidique. Nous suggérons qu'IGFBP2 est un facteur critique qui est entre autre produit par le tissu adipeux en fonction de la résistance à l'insuline, et que la stimulation de son expression est associée à des effets favorables sur la sensibilité à l'insuline, le métabolisme du glucose et l'accumulation de masse grasse.