La prévalence de l’obésité sévère ne cesse d’augmenter. La problématique associée à l’obésité sévère est la présence possible de nombreuses comorbidités qui peuvent coexister et altérer le système cardiovasculaire, pulmonaire, endocrinien, articulaire et même favoriser le développement de certains cancers. L’excès de poids, plus particulièrement l’excès de tissu adipeux, sont tous deux liés au développement de ces comorbidités. Aucune donnée n’est disponible quant au rôle de la déposition ectopique du tissu adipeux. Considérant le caractère morbide de l’obésité sévère, la mortalité de toute cause augmentée et l’espérance de vie réduite, à ce jour le seul traitement dit efficace à long terme pour le traitement de l’obésité sévère est la chirurgie bariatrique. L’efficacité est définie par la perte de poids, le maintien à long terme de cette perte de poids ainsi que par l’amélioration ou la résolution des comorbidités. L’intérêt clinique et scientifique pour la chirurgie bariatrique est grandissant. Un nombre important d’études s’intéresse aux mécanismes sous-jacents de la résolution des comorbidités. Le diabète de type 2 est la comorbidité la plus étudiée et peu d’études se sont intéressées aux déterm meil.inants de la résolution de l’hypertension artérielle et de l’apnée obstructive du som Comme premier objectif, cette thèse visait à caractériser les différences de la composition corporelle et de la distribution du tissu adipeux de patients obèses sévères avec ou sans diagnostic de diabète de type 2, d’hypertension artérielle et d’apnée obstructive du sommeil. Le deuxième objectif de cette thèse visait à comparer l’évolution postopératoire suite à une chirurgie bariatrique sur les changements de la composition corporelle et de la distribution du tissu adipeux selon le statut de résolution du diabète de type 2, de l’hypertension artérielle et de l’apnée obstructive du sommeil. De plus, considérant le peu d’évidences dans la littérature au sujet des déterminants de la résolution de l’hypertension artérielle et de l’apnée obstructive du sommeil, l’évaluation du profil inflammatoire, des adipokines et de l’activité du système nerveux autonome ont aussi été caractérisés. Premièrement, nous avons documenté qu’en présence d’obésité sévère, la déposition ectopique du tissu adipeux était plus importante chez les patients avec un diabète de type 2, une hypertension artérielle et une apnée obstructive du sommeil comparativement à ceux n’ayant pas ces comorbidités. Nous avons par la suite montré que la résolution du diabète de type 2 et de l’hypertension artérielle était caractérisée par une réduction plus importante du tissu adipeux viscéral. Au contraire, la résolution de l’apnée obstructive du sommeil était plutôt caractérisée par une réduction plus importante du tissu adipeux sous-cutané à la mi-cuisse et par une tendance à une perte de poids plus élevée. De plus, nous avons observé que chez les patients qui n’avaient pas résolu leur diabète de type 2, leur hypertension artérielle et leur apnée obstructive du sommeil, la quantité de tissu adipeux viscéral, à 12 mois suivant la chirurgie bariatrique, était plus importante comparativement à celle mesurée chez les patients n’ayant pas résolu ces comorbidités. Spécifiquement à l’évaluation du profil inflammatoire et des adipokines, nous avons observé que chez les patients obèses sévères, la présence de l’hypertension artérielle et de l’apnée obstructive du sommeil n’était pas caractérisée par un profil altéré au niveau des marqueurs inflammatoires et des adipokines. Également, nous n’avons pas observé de changements majeurs qui pouvaient expliquer, en partie, la résolution de l’hypertension artérielle et de l’apnée obstructive du sommeil. Quant à l’activité du système nerveux autonome, nous avons observé une faible activité du système nerveux parasympathique chez les patients obèses sévères avec hypertension artérielle et apnée obstructive du sommeil. Nous avons également documenté que la résolution de l’hypertension artérielle et de l’apnée obstructive du sommeil était associée à une tendance à une augmentation plus importante de l’activité parasympathique du système nerveux autonome. Les résultats obtenus au cours de ce doctorat supportent l’importance de la déposition ectopique du tissu adipeux en situation d’obésité sévère, particulièrement le rôle du tissu adipeux viscéral, dans le développement du diabète de type 2, de l’hypertension artérielle et de l’apnée obstructive du sommeil ainsi que dans la résolution de ces comorbidités suivant une chirurgie bariatrique. D’autres recherches devront davantage s’intéresser à la mobilisation des dépôts ectopiques de tissu adipeux comme un déterminant important dans la résolution à plus long terme de ces comorbidités. / Prevalence of severe obesity has risen considerably. Severe obesity is associated with many deleterious health effects that can impact on the cardiovascular, pulmonary and endocrine systems, and to promote the development of cancers. Excess weight, especially excess fat, are both related to the development of comorbidities. However, no data is available on the role of ectopic fat deposition in promoting the development of associated comorbidities. Considering the morbidity of severe obesity and also the increased mortality and the decreased life expectancy, the only treatment that allows significant weight loss, long-term maintenance of weight loss and improvement or cure of comorbidities is bariatric surgery. The interest for bariatric surgery is growing and a significant number of studies focus on mechanisms underlying resolution of comorbidities. Type 2 diabetes is the comorbidity the most commonly studied whereas few studies have examined the determinants of hypertension and obstructive sleep apnea resolution. The first objective of this thesis aimed to characterize the difference in body composition and body fat distribution of severely obese patients with or without type 2 diabetes, hypertension and obstructive sleep apnea. The second objective of this thesis was to compare the postoperative changes in body composition and body fat distribution according to the resolution of type 2 diabetes, hypertension and obstructive sleep apnea. Moreover, considering the lack of evidence in the literature regarding the determinants of the resolution of hypertension and obstructive sleep apnea: the inflammatory profile, adipokines and autonomic nervous activity have also been characterized. We have documented that in the presence of severe obesity, ectopic fat deposition was higher in patients with type 2 diabetes, hypertension and obstructive sleep apnea compared to those without these comorbidities. Also, we have shown that resolution of type 2 diabetes and hypertension was characterized by a greater reduction in visceral adipose tissue. This is in contrast with obstructive sleep apnea, where the resolution was characterized by a greater reduction of mid-thigh subcutaneous adipose tissue and a trend toward higher weight loss. In addition, we have observed that patients who had not resolved their type 2 diabetes, hypertension and obstructive sleep apnea had higher amounts of visceral adipose tissue than those who have experienced their resolution. Specifically, regarding the changes in the inflammatory profile and adipokines, we showed that in severely obese patients, hypertension and obstructive sleep apnea were not characterized by altered inflammatory markers and adipokines concentrations, compared to severely obese patients without these comorbidities. Also, we did not observe any major changes in these variables that could explain the hypertension and obstructive sleep apnea resolution. As for the autonomic nervous system activity, we showed low parasympathetic nervous system activity in severely obese patients with hypertension and obstructive sleep apnea and documented that hypertension and obstructive sleep apnea resolution were characterized by a trend toward greater increases in parasympathetic nervous system activity. The results obtained support the importance of the concept of ectopic fat deposition in severe obesity, especially the role of visceral adiposity in type 2 diabetes, hypertension and obstructive sleep apnea and in their resolution following bariatric surgery. More researches is needed and should focus on the mobilization of ectopic fat depots as an important mechanism implicated in the longer-term resolution of these comorbidities.

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

Les 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 augmente de façon similaire dans les pays industrialisés par rapport aux pays en voie de développement. La classe définissant l'obésité morbide s'accroît plus rapidement que l'obésité en général. Cette classe d'obésité engendre de plus grands risques pour la santé que la prise de poids ou l'obésité de moindre importance. Les Inuit sont une nation aborigène unique qui vivent sur les côtes nordiques, incluant la région du Nunavik du Québec (Canada). Dans les dernières décennies, les Inuit ont vécu de grands changements sociaux. Ils bénéficiaient d'une santé pratiquement exempte de maladies cardiovasculaires; malheureusement ceci n'est plus le cas car les changements nutritionnels mettent cela en péril. À l'aide de deux sondages effectués antérieurement chez les Inuit du Nunavik, la présente étude analyse la prévalence augmentée de l'obésité morbide chez cette population et l'impact sur la santé cardiovasculaire en regard des profils métaboliques et anthropométriques. La prévalence de l'obésité morbide a augmenté de 80%. Entre 1992 et 2004, aucune différence n'a été observée pour l'insulinémie (155 vs 115 pmol/L), le cholestérol total (5,4 vs 5,1 mmol/L), le cholestérol LDL (3,4 vs 2,9 mmollL), le cholestérol HDL (1,3 vs 1,4 mmollL), les triglycérides (1,6 vs 1,7 mmol/L) ainsi que dans les pressions artérielles systoliques (132 vs 130 mmHg) et diastoliques (81 vs 79 mmHg) ainsi que pour le ratio taillelhanche (0,95 vs 0,99) respectivement. Une augmentation significative est observée pour la circonférence de taille (109 vs 121 cm, p = 0,039) et une diminution significative est remarquée pour le glucose sanguin à jeun (7,7 vs 5,8 mmol/L, p < 0,001). La prévalence du diabète est demeurée stable à environ 40% de la population. Malgré l'augmentation de la prévalence de l'obésité morbide, le profil métabolique de cette population Inuit semble demeurer comparable. Néanmoins, les mécanismes derrière l'amélioration métabolique, malgré une prise de poids, restent à être élucidés, et ces résultats doivent être interprétés avec précaution.

A. Background<p><p>Skin wound healing (WH) is a dynamic and extremely determinate process of cellular, humoral and molecular mechanisms which begins directly after wounding and can last for years. WH is described as is an intricate process in which the skin (or another organ-tissue) repairs itself after injury. The process of skin WH occurs through the actions of an interplay of cells, growth factors and cytokines leading to wound closure.<p><p>WH occurs in three precisely and highly programmed phases: the inflammatory phase (day 0 to day 7) followed by the proliferative phase or vasculogenic phase (day 7 to day 21) and finally the remodeling phase (2 days - up to 2 years). For a successful healing, all three phases must occur in the proper sequence and time frame.<p><p>Many factors can interfere with one or more phases of the WH process, thus causing improper or impaired healing. The proliferation phase, in particular, requires the participation of various cells types such as fibroblasts, endothelial cells (ECs) and endothelial progenitor cells (EPCs), to produce a healthy well-vascularized granulation tissue for epithelization and wound closure.<p><p>A.1 Wound Healing And Obesity<p><p>In 2008, over 1.4 billion adults, 20 and older, were overweight. Of these, obesity has been shown to affect over 500 million people (OMS website). Moreover, the prevalence of obesity continues to rise, and by 2018, it is estimated that obesity will cost $ 347 billion annually.<p><p>Each year, in the US, approximately 33 million overweight and obese patients undergo surgery. Obesity causes a number of known health problems and increased post-surgical complications such as wound infection, dehiscence, hematoma and seroma. Surgeons anecdotally report WH complications among obese patients; however, little research has been conducted to investigate the mechanisms mediating impaired obesity-related WH. <p><p>Some previous work on diabetic patients and diabetic mice showed an imbalance between pro-oxydant and anti-oxydant genes as well as impaired EPCs proliferation and tube formation during the WH process. More then a hundred cytologic factors have been found to impair WH in the type 2 diabetic patient. It is a very complex and multifactorial problem involving decreased growth factors secretion, impaired keratinocyte and fibroblast functions, impaired EPs function, alteration of the macrophage function and granulation tissue synthesis, etc. <p><p>Based on these findings and because obesity is associated with the development of type 2 diabetes, we hypothetize that, impaired balance between pro-apoptotic/anti-apoptotic and pro- oxydant /anti-oxydant genes is involved in impaired WH. Furthermore, we hypothetize that impaired EPCs function leads to the perturbation of the proliferation phase of obesity impaired WH.<p><p>A.2. Wound Healing and Age<p><p>The world population is aging; by 2030, nearly 20% of Americans, (± 72 million people), will be 65 years old and older. In 2010, 17% of the European population was over the age of 65. By 2060, it is projected that the share of those aged 65 and over will rise to 30%, accounting for more then 150 million people. (ec.europa.eu) These aging subjects undergo an increasing number of surgical procedures: in the past two decades, the percentage of surgeries in patients over 65 has doubled to nearly 40%.<p>As a corollary, it is well established knowledge that elderly WH is impaired. However, little is known about the underlying mechanisms of age-related impaired WH.<p><p>As previously mentioned, adult BM-derived EPCs contribute to peripheral tissue repair and regeneration. In light of the abundant literature suggesting that neovascularization is impaired in the elderly, we characterize a novel model of senile cutaneous WH and investigate the role that vasculogenesis plays in the pathogenesis of age related impaired WH.<p>Aged mice colonies have traditionally been the model for aged small mammalian research, however, the ability to use a readily-available transgenic mouse model with features of accelerated aging would aid in the exploration of targeted therapies and a great number of age-related investigations.<p><p>We hypothesize that the Hutchinson-Gilford Progeria Syndrome (HGPS) Zmpste24 deficient (Zmpste24-/-) mouse mimics physiological ageing and can be used as a novel model for the study of senescent WH. We further hypothetized that impaired balance between pro-apoptotic/anti-apoptotic and pro-oxydant /anti-oxydant genes as well as impaired EPCs function are responsible for the impairment of the proliferative phase, leading to overall impaired WH.<p><p>A.3 Aims<p><p>Recently, a great deal of research has been directed at understanding the critical factors inducing poorly healing wounds. However, a lot remains unclear.<p><p>It is now well accepted that new blood vessel formation occurs not only by angiogenesis (blood vessels formation from a preexisting network of capillaries), but also by vasculogenesis (blood vessels formation from BM SCs recruitment) and that EPCs contribute to as much as 25% of new blood vessels formed in healing tissues4. They are mobilized from the BM in response to injury and production of local cytokines, are incorporate into wounds and play an integral role in systemic tissue repair. <p><p>Based on this finding, we hypothesized that co-morbidities related impaired WH may be due, in part, to decreased EPCs number, migration/homing, and/or function resulting in impaired vasculogenesis. Because age and/or obesity have been shown to be one of the most common predictors of altered WH, we decided to focus on these two parameters.<p><p>Following a bedside to bench approach the purpose of this work was to 1) develop coherent and translatable models of co-morbidity digging in the physiologic/pathologic mechanisms underlying altered healing in obese and senile mice; 2) develop targeted therapeutics to improve impaired WH.<p><p>B. Material and Methods<p><p>B.1 Human Model<p><p>Since obesity impairs WH and BM EPCs are important for tissue repair, we hypothesize that obesity- impaired WH is due, in part, to impaired EPCs mobilization, trafficking, and function. Peripheral blood was obtained from non diabetic, obese (BMI > 30, n = 25), and non obese (BMI < 30, n = 17) subjects. Peripheral blood human EPCs were isolated, quantified, and functionally assessed.<p>As for aged impaired WH, EPCs of aged subjects have already been found to have decreased adhesion, migration and proliferative properties as well as being decreased in number in elderly patients undergoing surgery compared to younger patients.<p><p>B.2. Mice Models<p><p>Two models of WH were developed and characterized.<p>In order to isolate the effect of obesity on EPCs and WH, OB non-diabetic female TallyHo/JngJ mouse were selected (Female mice don’t express hyperglycemia and hyperinsulinemia). Female SWR/J non-OB mice were used as control mice. In order to limit variables, TallyHO/JngJ obese mice were selected over other OB mice that exhibit a polygenic type of obesity (Jackson Laboratory Website). By selecting this mouse model, we have excluded in our selection of the ideal model common confounding factors such as hyperglycemia, hyperinsulinemia, immune disorders.<p><p>Zmpste24 is a metalloproteinase involved in the maturation of lamin A (LmnA), an essential component of the nuclear envelope. When Zmpste24 or LmnA are knocked-out, mice exhibit profound nuclear architectural abnormalities and histopathological defects that phenocopy an accelerated aging process. Of crucial importance, the lamin-A dependent nuclear alterations seen in Zmpste24-deficient mice have also been found in human physiological aging. We defined the utilization of the Hutchinson-Gilford Progeria Syndrome (HGPS) Zmpste24 deficient (Zmpste24- /-) mouse as a novel model for the study of senescent WH (controls used were C57BL/6J mice).<p><p>B.3. Wounding Model and Data Collection<p><p>All mice group underwent wounding using a stented wound model developed in our laboratory and previously published. Briefly, paired 6-mm circular, full-thickness wounds extending through the panniculus carnosus were made on the dorsal skin of the mouse. An O-ring, 12-mm splint made of silicone sheeting was then sutured to the skin around the wound. To minimize wound contraction and reliably recapitulated the granulation and re-epithelialization seen in human WH by secondary intention. Time to wound closure was measured using standardized digital photographs taken on days 0, 7, 14, and 21. Wound closure was calculated as a percentage of the original wound.<p><p>For each model, EPCs were harvested, quantified by flow-cytometry and their function tested. Wounds were harvested at various time points and RNA, DNA and protein analysis were conducted. Finally immunohistochemistry to assess epidermal thickness, vascularity and WH were also realized.<p><p>In a second step, after characterization of the models, local (using targeted siRNA gel) and systemic therapies (using AMD3100, a PC mobilizer) were applied on the wounds and compared to controls. WH was monitored. We conducted the previously mentioned analysis (RT-PCR, ELISA and DNA analysis) on the harvested samples.<p><p>All values are expressed as a mean ± standard error of mean (SEM). The number of mice per treatment group was determined using G*Power (G*Power©, Melbourne, Australia) to provide a power greater than 0.80. Student T test was realized to compare two groups among each other.<p><p>C. Results<p><p>C.1. Human EPCs Have Impaired Function<p><p>There was no difference in the number of baseline circulating human EPCs in non-diabetic OB and non-OB<p>subjects, but EPCs from OB subjects had impaired adhesion (p<0.05), migration (p<0.01), and proliferation (p<0.001).<p><p>C.2. Obesity and Wound Healing<p><p>TallyHo/JgnJ OB mice demonstrated significantly impaired healing when compared to SWR/J control mice. They healed at an average of 28 ± 2 days (p<0.05). Post-wounding circulating EPCs were quantified and wounds were analyzed. Circulating EPCs recruitment is impaired in wounded TallyHo/JngJ mice and their wounds shown significantly decreased new blood vessel formation through decreased HIF-1α/SDF-1α signaling (p<0.05). Their wounds are characterized by increased apoptosis, increased DNA damage and impaired pro-/anti-oxydant balance. Immunonistochemistry and histology showed decreased vascular vessels in TallyHo/JngJ wounds and thinner epidermal thickness.<p><p>In the local treatment phase, local p53 silencing consistently improved WH to a nearly normal healing time (wounds healed in 18 ± 2 days, p<0.05). sip53 treatment showed a significant decrease in pro-apoptotic markers (p53, Bax, PUMA p<0.05) and a significant increase in angiogenic markers (VEGF, SDF-1α, HIF-1α) with increased blood vessel formation and decreased DNA damage.<p><p>C.3. Age and Wound Healing<p><p>In these experiments, we show that not only is Zmpste24-/- WH impaired when compared to C57BL/6J mice (Zmpste24-/- mice healed at average 40 days ± 2 days p<0.05) at all time points but that they also showed decreased vascularity and proliferation in the wound bed (p<0.05).<p><p>Histological analysis was performed utilizing hematoxylin and eosin staining to assess epidermal thickness, CD31 immunofluorescence to assess vascular density, p53 and caspase 3 to assess apoptosis, 8’OHdG staining to assess DNA damage and PCNA to assess proliferation. Epidermal thickness was significantly decreased in Zmpste24-/- animals compared to WT as well as vascular density, and proliferation in Zmpste24-/- wound tissue (p<0.05). <p><p>Circulating vasculogenic EPCs recruitment was impaired in Zmpste24-/- mice and their wounds showed significantly decreased new blood vessel formation through decreased HIF-1α/SDF-1α signaling (p<0.05). Zmpste24-/- wounds are characterized by increased apoptosis and an abnormal rise in ROS.<p>In the treatment phase, local p53 silencing consistently improved healing by more then a two fold (18 ± 2 days). VEGF production was significantly increased and pro-apoptotic factors were significantly downregulated in siRNA-treated Zmpste24-/- mice (p<0.05). DNA damage due to ROS production was also shown to be significantly decreased following treatment. Our results suggest a vasculogenic dysfunction in wound closure and showed that the specific knock down of p53 significantly improves WH.<p><p>Because EPCs showed impaired function, lower peripheric blood counts and impaired SDF-1α/HIF-1α signaling, we hypothesized that improving their mobilization by using a progenitor cell mobilizer, AMD3100, known to mobilize SCs from the BM, in a systemic treatment phase will improve WH. Peripheral blood counts were significantly increased and time to wound closure significantly decreased (20 days ± 2, p<0.05). Vasculogenic markers and anti- apoptotic molecules were upregulated compare to non-treated animals.<p><p>D. Conclusions<p><p>Obesity impaired wound closure is a complex problem with many contributory factors. Our results suggest that obesity impairs the BM-derived EPCs response to peripheral injury and this, in turn, impairs wound closure. This impairment is associated with decreased new blood vessel formation and increased DNA damage leading to an increase in the p53 pathway. We also demonstrate that targeted siRNA therapy can partially rescue impaired WH due to obesity. Based on these results we support the encouraging argument that, WH and closure has the potential be improved through specific local and systemic therapies in vivo in our rodent model and that further studies are needed to support this in a clinical environment.<p><p>Impaired WH due to ageing is a complex phenomenon that is partially understood. We demonstrate that the Zmpste24-/- transgenic knockout mouse provides a model for age-related WH investigation. Zmpste24-/- animals heals their wounds with significant delays, showed impaired EPCs mobilization following wounding through an impaired HIF-1α/SDF-1α pathway and increased apoptosis. Furthermore, WH can be improved through specific local siRNA therapy and systemic stem cell mobilization therapies.<p><p>Our results suggest strong similar patterns between obesity and ageing in the way they mediate WH impairments trough (premature) ageing. Our encouraging endeavor to bring WH back to baseline in these diseased models underlines the possibility to reverse the microenvironment alterations and improves EPCs contribution to the WH process. Because EPCs are involved in virtually every tissue repair process happening in the human body, we hope that this work will lead the way for new research in various fields in medicine to improve wound care and quality of life of patients. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le but de cette étude est l’estimation du coût direct médical annuel de l’excès de poids corporel chez la population adulte qui a reçu une assistance médicale au sein de l'Institut Mexicain de la Sécurité Sociale (IMSS) pendant l'année 2006. Méthodes. Une analyse épidémiologique, au niveau national, a été effectuée à partir d’une population adulte mexicaine ayant demandé en 2006 une aide médicale à l'Institut Mexicain de la Sécurité Sociale. Nous avons utilisé la base de donnée informatique « DataMart-2006 » fournie par la DTISS (Division Technique d’Information Statistique en Santé) pour estimer la prévalence de l’excès de poids corporel : surpoids 25kgm2 ≤ IMC <30kgm2, obésité IMC ≥ 30 kgm2 et la fraction de la population attribuable (FAP) atteinte d'hypertension artérielle (HTA), de diabète mellites de type 2 (DM2) ou de dyslipidémie. On a utilisé l’analyse de régression logistique pour estimer les risques appelés odds ratio, également désignée comme rapport des chances. Le coût direct médical de l’hypertension artérielle et du diabète mellites de type 2 a été établi pour l’exercice de l’année 2002 et mis à jour pour l’année de l’étude, à savoir l’année 2006. Le coût direct médical annuel attribué à l’excès de poids corporel a été calculé en multipliant le coût de chaque maladie par la FAP [...] Conclusion. Il y a un pourcentage élevé des patients qui souffrent d’excès de poids corporel, et par conséquent la répartition de patients souffrant de cette maladie par catégorie de personnel de santé, pour s’occuper globalement de la prévention, du traitement et du contrôle, est aussi élevée. Alors, il est nécessaire, d’établir des stratégies afin de diminuer et contrôler ce problème de santé publique au Mexique. Ainsi donc, comme on vient de le voir, le pourcentage élevé de cette maladie affect directement les dépenses au sein de l’IMSS. Finalement les résultats confirment que le coût direct médical annuel par patient, qui souffre d’obésité au sein de l'Institut Mexicain de la Sécurité Sociale, est plus élevé que dans les autres pays. / The aim of this study is the assessment of the yearly direct medical cost due to excess body weight among the adult population who received medical assistance from the Mexican Institute of Social Security (IMSS) in 2006. Methods. An epidemiological analysis on a national scale has been carried out taking into account an adult population who asked the Mexican Institute of Social Security for medical assistance in 2006. We have used a database “DataMart-2006” provided by DTISS (Technical Division of Health Statistical Information) in order to assess the prevalence of excess body weight: excess weight 25kgm2 ≤ BMI (Body Mass Index) < 30kgm2, obesity BMI ≥ 30 kgm2 and the fraction of related population affected by arterial hypertension (HTA), type 2 diabetes mellitus (DM2) or dyslipidemia. We have used logical regression analysis to evaluate risks called odds ratio also dubbed occurrence ratio. The direct medical cost of arterial hypertension and type 2 diabetes mellitus was established for year 2002 and updated for the year of this study, namely 2006. The yearly medical cost ascribed to excess body weight has been calculated by multiplying the cost of each disease by the fraction of related population [...] Conclusion. There is a high percentage of patients suffering from excess body weight and as a result the distribution of patients suffering from this disorder per health personnel category dealing with prevention, treatment and control is also high. Then it is necessary to devise strategies so as to restrain and keep a check on this issue of public health in Mexico. Thus, as we have seen it, the high occurrences of this illness directly impact IMSS expenditures. Finally, for the Mexican Institute of Social Security, results confirm that the direct yearly medical cost per patient affected by obesity is higher compared to estimated yearly expenses in other countries.

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Le récepteur mélanocortine de type 4 (MC4R) est un récepteur couplé aux protéines G impliqué dans la régulation de la prise alimentaire et de l’homéostasie énergétique. Quatre-vingt pour cent des mutants du MC4R reliés à l’obésité morbide précoce (OMP) sont retenus à l’intérieur de la cellule. Le système de contrôle de qualité (SCQ) est probablement responsable de cette rétention, par la reconnaissance d’une conformation inadéquate des mutants. Le rétablissement de l’expression à la surface cellulaire et de la fonctionnalité de ces mutants est donc d’intérêt thérapeutique. Dans cette optique, des composés lipophiles spécifiques pour le MC4R ont été sélectionnés sur la base de leur sélectivité. Nous avons démontré qu’ils agissent à titre de chaperone pharmacologique (CP) en rétablissant l’expression à la surface cellulaire et la fonctionnalité des récepteurs mutants S58C et R165W, et qu’ils favorisent leur N-glycosylation complexe (maturation). Le suivi par BRET du site d’action des CP du MC4R suggère une action en aval de l’interaction calnexine-MC4R. De manière générale, une CP peut avoir un effet différent selon le mutant traité en induisant des conformations distinctes du récepteur plus ou moins aptes à se dissocier du SCQ et à activer la voie de signalisation, et un mutant peut répondre différemment selon la CP utilisée par des différences d’affinité pour le ligand, la CP et les effecteurs. Une meilleure compréhension du mode d’action des CP pourrait aider au développement de nouvelles approches thérapeutiques non seulement pour l’OMP, mais aussi pour d’autres maladies conformationnelles causées par le mauvais repliement de protéines. / The MC4R is a G-protein coupled receptor involved in the central regulation of food intake and energy homeostasis. Eighty percent of childhood obesity-related MC4R mutants are retained intracellularly, probably via the quality control system acting on misfolded receptors. Thus, rescuing cell surface targeting and functionality of these mutant receptors could be of therapeutic value. Cell permeable MC4R selective ligands have been tested and were able to restore cell surface expression and signalling activity of S58C and R165W MC4R mutants. Those compounds, according to their mode of action, are described as pharmacological chaperones (PC). The MC4R-PCs also helps to rescue the glycosylation pattern (maturation) of the MC4R mutants. The site of action of MC4R-PCs of the MC4R mutants monitored by BRET suggests an action downstream of the calnexin-MC4R interaction, most likely at the level of the Golgi apparatus. Generally, a CP can have different effects according to the mutant by stabilizing distinct conformations of the receptor that are more or less able to exit the quality control system and to activate the signaling pathway, and a mutant can respond differently according to the CP used by its distinct affinity to the ligand, the CP itself and the effectors. A better understanding of PCs’ mode of action could help in the design of novel therapeutic approaches not only for early-onset morbid obesity (EOMO) but also for other conformational diseases resulting from protein misfolding.

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