Titre de l'écran-titre (visionné le 25 octobre 2023) / L'obésité est de plus en plus décrite comme une maladie neurocomportementale résultant d'une vulnérabilité neurologique combinée à un environnement obésogène. Depuis 2020, plusieurs organismes décrivent l'obésité comme une maladie chronique, complexe, évolutive et récidivante fort répandue se caractérisant par une accumulation anormale ou excessive de graisses corporelles nuisibles à la santé. De plus, il est maintenant connu que l'obésité est associée à des altérations de l'intégrité et de la densité des matières blanche et grise au niveau du cerveau. La chirurgie bariatrique est un bon modèle pour étudier ces altérations, puisqu'elle mène à une perte de poids significative et à des améliorations métaboliques. Nos études récentes ont démontré une augmentation de la densité de matière blanche et grise 4 et 12 mois après la chirurgie bariatrique dans plusieurs régions du cerveau. Nous avons aussi rapporté que la densité des matières blanche et grise dans ces régions est plus faible chez les participants présentant une obésité, suggérant une récupération des altérations de matière blanche et grise post-chirurgie. Il demeure toutefois incertain si ces changements persistent dans le temps. Le Chapitre 1 de ce mémoire présente les résultats d'une étude prospective visant entre autres à examiner la récupération de la densité des matières blanche et grise 24 mois après la chirurgie bariatrique. Nos résultats montrent des augmentations étendues de la densité des matières blanche et grise jusqu'à 24 mois après la chirurgie qui sont reliées à la perte de poids et à l'amélioration du profil métabolique. Nous avons aussi montré que des diamètres adipocytaires omentaux plus élevés sont significativement associés à de plus grandes augmentations de densité totale de matière blanche à 24 mois, et une tendance est observée avec le diamètre adipocytaire sous-cutané à 24 mois. Dans le futur, il sera intéressant d'étudier le lien entre les changements structuraux et la fonction cognitive, ainsi qu'examiner les changements à plus long terme après la chirurgie bariatrique. / Obesity is increasingly described as a neurobehavioral disease resulting from a neurological vulnerability combined with an obesogenic environment. Since 2020, several organizations have described obesity as a widespread, chronic, complex, progressive and relapsing disease characterized by abnormal or excessive accumulation of body fat that is detrimental to health. In addition, it is now known that obesity is associated with alterations in the integrity and density of white and grey matter in the brain. Bariatric surgery is a good model to study these alterations, since it leads to significant weight loss and metabolic improvements. Our recent studies have demonstrated widespread increases in white and gray matter density 4 and 12 months after bariatric surgery that spatially overlap with the brain alterations observed in participants with obesity, suggesting recovery from post-surgical white and gray matter alterations. However, it is not known whether these changes persist over time. Chapter 1 of this master thesis presents the results of a prospective study to examine among others the recovery of white and grey matter density 24 months after bariatric surgery. Our results show widespread increases in white and gray matter density up to 24 months after surgery that are related to weight loss and improved metabolic profile. We also show that higher omental adipocyte diameters are significantly associated with greater increases in total white matter density at 24 months, and a trend is observed for subcutaneous adipocyte diameter at 24 months. In the future, it will be interesting to study the relationship between structural changes and cognitive function, as well as examine longer-term changes after bariatric surgery.

Le principal objectif de ce mémoire consistait à développer une évaluation clinique de l'obésité démontrant la grande variabilité entre les individus obèses résistants à la perte de poids et à caractériser les facteurs potentiellement associés à l'obésité ainsi que la capacité individuelle à perdre du poids. Les variables étudiées incluaient une multitude de facteurs physiologiques, psychologiques et comportementaux chez des individus obèses résistants à la perte de poids. L'évaluation clinique a révélé une grande variabilité interindividuelle en ce qui a trait aux facteurs reliés à l'obésité, plusieurs individus déviant également des recommandations optimales visant une perte pondérale. Des phénotypes plus vulnérables ont été identifiés, notamment un profil de signaux de satiété perturbés. Les bons répondeurs à la perte de poids ont démontré une amélioration de plusieurs comportements alimentaires et de facteurs psychologiques en réponse à l'intervention. Cette évaluation offre donc la possibilité de personnaliser le traitement de perte de poids et un outil supplémentaire aux professionnels de la santé.

L’obésité est une pathologie complexe d’origine multifactorielle qui constitue un facteur de risque indépendant de maladies métaboliques dont le diabète de type 2. L’inflammation chronique qui accompagne l’obésité semble d’ailleurs contribuer au développement de la résistance à l’insuline. Ainsi, il a été montré que l’induction de iNOS, enzyme importante lors des réponses immunitaires, dans les tissus et cellules cibles de l’insuline était impliquée dans la pathogenèse de la résistance à l’insuline associée à l’obésité. Les résultats présentés dans cet ouvrage permettent d’approfondir les connaissances concernant l’implication de cette enzyme dans les troubles métaboliques ainsi que d’identifier des cibles cellulaires potentielles pouvant servir à contrecarrer les effets délétères associés à celle-ci. Dans la première étude, nous avons observé que le resvératrol pouvait inhiber l’induction de iNOS et la production de NO dans le muscle et le tissu adipeux des souris traitées avec l’endotoxine LPS. Ces effets ont été reproduits dans des modèles in vitro. Nous avons pu également déterminer que l’inhibition de iNOS par le resvératrol impliquait l’activation de la voie de l’AMPK plutôt que celle de SIRT1 dans les cellules musculaires. Dans la deuxième étude, nous avons généré des souris MYOnos2-KO, HEPnos2-KO et ADPnos2-KO, modèles dans lesquels l’expression de iNOS est invalidée spécifiquement dans les myocytes striés, les hépatocytes et les adipocytes respectivement. Nous avons pu remarquer que l’invalidation de iNOS dans les myocytes, les hépatocytes et les adipocytes ne semble pas suffire à contrer les effets délétères d’une diète obésogène sur la sensibilité à l’insuline ou la tolérance au glucose. Par contre, l’invalidation de iNOS dans les adipocytes semble améliorer le métabolisme lipidique. Finalement, dans notre troisième étude, nous avons pu démontrer que iNOS pouvait être induite dans des cellules adipeuses d’origine humaine et que l’expression de cette enzyme, dans le tissu adipeux, corrélait négativement avec les niveaux d’adiponectine plasmatique chez les sujets de la cohorte étudiée. L’ensemble de nos études nous permet de proposer des cibles plus spécifiques visant l’inhibition de iNOS ainsi que de contribuer à la compréhension du rôle potentiel de cette protéine dans le développement des troubles métaboliques chez l’homme. / Obesity is a complex pathology, with a multifactorial origin, as well as an independent risk factor for metabolic diseases such as type 2 diabetes. It has been suggested that obesity-associated chronic inflammation contributes to the development of insulin resistance. It has been shown that iNOS, an important enzyme involved in immune responses, has been implicated in the pathogenesis of obesity-associated insulin resistance. Results presented here contribute to better understand the implication of this enzyme in metabolic disorders and thus identify potential cellular targets that might counteract deleterious effects associated with its induction. In the first study, resveratrol was shown to inhibit iNOS induction as well as NO production in muscle and adipose tissue of LPS-treated mice. These effects were recapitulated in vitro. We have also demonstrated that iNOS inhibition by resveratrol involves AMPK but not SIRT1 activation in muscle cells. In the second study, we generated MYO-nos2-KO, HEPnos2-KO and ADPnos2-KO mice, where iNOS expression was specifically invalidated in myocytes, hepatocytes and adipocytes respectively. We have observed that iNOS deletion in myocytes, hepatocytes and adipocytes was not sufficient to counteract obesogenic-diet deleterious effects on insulin sensitivity and glucose tolerance. However, iNOS specific deletion in adipocytes seems to improve lipid metabolism. In our third chapter, we have shown that iNOS could be induced in adipose cells of human origin and that its expression in adipose tissue, was negatively correlated with plasma adiponectin levels of the subjects of the study. Overall, our results allow us to propose more specific targets where iNOS inhibition might be beneficial. Likewise, the results presented here contribute to the understanding of the potential role of this protein in the development of human metabolic disorders.

La dérivation biliopancréatique avec gastrectomie verticale et commutation duodénale (BPD/DS) est la chirurgie plus efficace pour traiter l'obésité. Les mécanismes par lesquels la BPD/DS affecte la balance énergétique ne sont pas bien précisés. En plus, BPD/DS comprend deux composantes, la gastrectomie verticale (SG) et commutation duodénale (DS), puis le rôle respectif de chaque composant n’est pas connu. Cette présente étude visait à étudier 1) les mécanismes par lesquels la BPD/DS régule la balance énergétique et 2) les contributions de la SG et la DS aux avantages métaboliques de la BPD/DS. Les chirurgies BPD/DS, SG et DS ont été réalisées chez des rats mâles nourris soit avec une moulée de laboratoire standard, soit un régime riche en graisse (high-fat, HF). Nous avons mesuré le poids corporel (body weight, BW), la prise alimentaire, la composition corporelle, l'énergie fécale, la sécrétion des hormones intestinales principales, et la dépense énergétique (energy expenditure, EE). Par rapport à Sham, les rats BPD/DS et DS présentaient beaucoup moins de BW et de graisse corporelle et une consommation d'énergie digestible réduite due à la malabsorption engendrée par la DS. Au contraire, la SG seulement n’a induit qu’une perte de BW transitoire. Les rats BPD/DS et DS ont montré des niveaux beaucoup plus élevés de glucagon-like peptide (GLP-1) et de peptide tyrosine-tyrosine (PYY), à la fois à jeun et ad libitum. Dans l'étude avec régime de HF, un groupe d'opération fictive (Sham) apparié pour le poids aux animaux BPD/DS (Sham-HF pair-weighed, PW) a été ajouté pour contrôler les effets de la BPD/DS sur le poids. Nous avons observé une diminution de l’EE chez les rats BPD/DS, DS et Sham-HF PW inférieure à celle des Sham HF. Cependant, les rats BPD/DS ont montré une EE supérieure à celle des rats Sham HF PW à jeun. Étonnamment, la BPD/DS et la DS ont réduit le volume et le métabolisme oxydatif du tissu adipeux brun de même que l'expression de gènes thermogéniques dans ce tissu. L’élévation postprandiale du GLP-1 et PYY a été observée suite à la BPD/DS et la DS. Ces deux chirurgies ont conduit à une réduction de l’EE postprandiale qui est associée avec diminution du BW. Nos données suggèrent que les avantages métaboliques de la BPD/DS sont principalement dues à une malabsorption et en partie liées à l’augmentation de l’EE. La DS est le principal facteur menant à la malabsorption et l'augmentation des niveaux d'incrétines anorexigènes GLP-1 et PYY. / Biliopancreatic diversion with vertical sleeve gastrectomy and duodenal switch (BPD/DS) is the most efficient surgery to treat obesity. The mechanisms whereby BPD/DS affects energy balance are not well clarified. Additionally, BPD/DS includes two components, vertical sleeve gastrectomy (SG) and duodenal switch (DS) and the respective role of each component is not known. This present study aimed to investigate the mechanisms whereby BPD/DS regulates energy balance and the contributions of SG and DS to the metabolic benefits of BPD/DS. BPD/DS, SG and DS were performed in two batches of rats: chow- and high-fat (HF) diet- fed male rats. We examined body weight (BW), food intake, body composition, fecal energy, main intestinal-gut hormones secretion, and energy expenditure (EE). Compared to Sham, BPD/DS and DS rats exhibited much less BW, percentage of body fat and digestible energy intake due to high malabsorption. In contrast, SG only induced an initial and transient BW loss. BPD/DS and DS rats showed much higher levels of glucagon-like peptide (GLP-1) and peptide tyrosine-tyrosine (PYY), both in fasting and ad libitum refed status. In the HF diet study, a pair-weighed, sham-operated (Sham-HF PW) group was added to match the BW of BPD/DS animals. We observed decreased EE in rats presenting similar BW (BPD/DS, DS and Sham-HF PW) than Sham HF rats. However, BPD/DS rats still showed higher EE than Sham HF PW rats in fasting state. Surprisingly, BPD/DS and DS reduced the volume, oxidative metabolism and expression of thermogenic genes in interscapular brown adipose tissue compared Sham HF controls. Postprandial elevation of GLP-1 and PYY was found in BPD/DS and DS rats. BPD/DS and DS led to a body-weight-decrease-associated reduction in postprandial EE. Our data suggested that the metabolic benefits of BPD/DS are mainly due to malabsorption and partially related to increased EE. DS is the main factor leading to malasbsorption and the increase in the levels of anorectic incretins GLP-1 and PYY.

L’obésité ne cesse d’augmenter avec l’adoption généralisée de la diète occidentale et atteint aujourd’hui des proportions pandémiques. Elle cause des désordres métaboliques néfastes pour la santé, augmentant ainsi les risques de développer du diabète de type 2 (DT2) et des maladies cardiovasculaires (MCV). Il est alors crucial de comprendre les effets des nutriments sur le développement de ces pathologies, car la nutrition représente un facteur clé de prévention. D’une part, la consommation excessive de sucres ajoutés est reconnue pour être néfaste pour la santé, mais ces sucres sont surconsommés du fait de leur omniprésence dans les aliments et boissons, notamment sous forme de saccharose. Afin de limiter leur consommation, il est important d’identifier des alternatives moins nocives. Les sucres naturels pourraient bien représenter une option intéressante de par les molécules autres que les sucres qu’ils contiennent. D’autre part, la consommation régulière de poissons protège du DT2 et des MCV. Afin de profiter au maximum de ces bienfaits, il serait pertinent d’identifier les nutriments bénéfiques des poissons et de les concentrer sous forme de nutraceutique ou d’aliment fonctionnel. Le saumon est notamment composé de plusieurs nutriments capables de moduler le développement de l’obésité et des désordres métaboliques associés. Il contient des oméga-3 (w-3) et de la vitamine D3 (VitD3) potentiellement bénéfiques pour la santé cardiométabolique. Il contient aussi des protéines de qualité dont nous avons isolé une fraction bioactive, appelée salmon peptide fraction (SPF). Toutefois, les effets de ces nutriments de saumon et leur combinaison ont été peu étudiés, et plusieurs de leurs effets et mécanismes d’action restent à élucider. Cette thèse avait donc pour ambition d’évaluer les effets cardiométaboliques des sucres naturels et des nutriments de saumon (w-3, VitD3, SPF) sur le développement de l’obésité et des désordres métaboliques associés. L’hypothèse générale est que « le remplacement du saccharose par des sucres naturels et la consommation des nutriments de saumon limitent le développement de l’obésité et de ses complications en modulant l’inflammation, la résistance à l’insuline et la santé intestinale ». Nous avons alors réalisé trois études évaluant les effets de la consommation chronique de ces différents nutriments sur le développement de l’obésité et des désordres métaboliques associés dans des modèles murins d’obésité induite par une diète riche en gras et en saccharose. Dans un premier temps, nous avons étudié les effets d’une supplémentation à faible dose de saccharose par rapport à du sirop d’érable, de la mélasse, du sirop de riz brun, du sirop d’agave, du sirop de maïs et du miel, ainsi qu’à du fructose, chez des rats Wistar initialement en santé pendant 8 semaines. Les résultats démontrent que remplacer le saccharose par des sucres naturels limite la résistance à l’insuline et l’inflammation hépatique. Dans une moindre mesure, le sirop d’érable, la mélasse et le sirop d’agave tendent aussi à protéger contre la stéatose hépatique. De plus, cette étude montre que le fructose n’est non seulement pas plus néfaste que le saccharose dans les doses utilisées, mais qu’il permet même d’atténuer la résistance à l’insuline et l’inflammation hépatique. Dans un deuxième temps, nous avons évalué les effets cardiométaboliques des nutriments de saumon, seuls ou en combinaison, dans deux études de 12 semaines. Nous avons d’abord étudié les effets de la VitD3 et des w-3 chez des souris C57BL/6J initialement en santé, puis les effets du SPF et de la VitD3 chez des souris LDLr-/-/ApoB100/100 à haut risque de développer des maladies cardiométaboliques. Les résultats démontrent que la supplémentation en VitD3 n’a pas d’effet chez les souris initialement en santé, ni n’améliore les effets bénéfiques des w-3. En revanche, elle prévient sensiblement le développement des désordres métaboliques associés à l’obésité chez les souris à haut risque de maladies cardiométaboliques. Elle réduit un facteur de risque de thrombose en circulation et l’inflammation dans l’iléon lorsqu’elle est seule, et la sensibilité à l’insuline lorsqu’elle est combinée au SPF. Finalement, nos travaux révèlent que le SPF limite l’obésité et ses complications notamment grâce à son action anti-inflammatoire sur le foie et le côlon. Cette thèse a donc permis d’élucider les effets de ces différents nutriments sur le développement de l’obésité et des désordres métaboliques associés, et à plus long terme du DT2 et des MCV, et de mieux comprendre leurs mécanismes d’action. / Obesity continues to increase with the widespread adoption of the Western diet and nowadays reaches pandemic proportions. It causes metabolic disorders that are harmful to health, increasing the risk of developing type 2 diabetes (T2D) and cardiovascular disease (CVD). It is therefore crucial to understand the effects of nutrients on the development of these pathologies because nutrition is a key preventive factor. On the one hand, excess consumption of added sugars is known to be harmful to health, but these sugars are over-consumed by their ubiquity in foods and beverages, especially in the form of sucrose. It is therefore important to limit their consumption and identify less harmful alternatives. Natural sugars may well be an interesting option for the molecules other than sugars they contain. On the other hand, regular fish consumption protects against T2D and CVD. In order to make the most of these benefits, it would be relevant to identify the beneficial fish nutrients and concentrate them as a nutraceutical or functional food. Salmon is notably composed of several nutrients able to modulate the development of obesity and associated metabolic disorders. It contains omega-3 (ω-3) and vitamin D3 (VitD3) potentially beneficial for cardiometabolic health. It also contains quality proteins from which we have isolated a bioactive fraction, called salmon peptide fraction (SPF). However, the effects of these salmon nutrients and their combination have been poorly studied, and many of their roles and mechanisms of action remain unclear. This thesis therefore aims to evaluate the cardiometabolic effects of natural sweeteners and salmon nutrients (ω-3, VitD3, SPF) on the development of obesity and associated metabolic disorders. The general hypothesis is that “the replacement of sucrose with natural sweeteners and the consumption of salmon nutrients limit the development of obesity and its complications by modulating inflammation, insulin resistance and intestinal health”. We then conducted three studies evaluating the effects of chronic consumption of these different nutrients on the development of obesity and associated metabolic disorders in murine models of diet-induced obesity. First, we studied the effects of a low-dose supplementation of sucrose compared to maple syrup, molasses, brown rice syrup, agave syrup, corn syrup and honey, as well as fructose, in Wistar rats initially healthy for 8 weeks. The results show that replacing sucrose with natural sweeteners limits insulin resistance and hepatic inflammation. To a lesser extent, maple syrup, molasses and agave syrup also tend to protect against fatty liver. In addition, this study shows that fructose is not only no more harmful than sucrose in the doses used, but it even helps to reduce insulin resistance and hepatic inflammation. In a second step, we evaluated the cardiometabolic effects of salmon nutrients, alone or in combination, in two 12-week studies. We first studied the effects of VitD3 and ω-3 in initially healthy C57BL/6J mice, then the effects of SPF and VitD3 in LDLr- / -/ApoB100/100 mice at high risk to develop cardiometabolic diseases. The results demonstrate that VitD3 supplementation has no effect in initially healthy mice, nor improves the beneficial effects of ω-3. In contrast, it slightly prevents the development of metabolic disorders associated with obesity in mice at high risk of cardiometabolic diseases. It reduces a thrombosis risk factor and inflammation in the ileum when it is alone, and insulin sensitivity when it is combined with SPF. Finally, our work reveals that the SPF limits obesity and its complications thanks to its anti-inflammatory action on the liver and colon. This thesis has thus allowed a better understanding of the effects of these different nutrients on the development of obesity and associated metabolic disorders, and in longer term T2D and CVD, and of their mechanisms of action.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2011-2012 / Les complications cardiovasculaires chez les patients diabétiques peuvent être expliquées en partie par l'obésité abdominale. Une altération des paramètres de la variabilité de la fréquence cardiaque est souvent observée chez les patients diabétiques et est associée à un mauvais pronostic. L'objectif principal du travail présenté dans ce mémoire était d'évaluer l'association entre les indices d'adiposité tels l'indice de masse corporelle, la circonférence de taille, les volumes de tissu adipeux viscéral et sous-cutané, et les indices de variabilité de la fréquence cardiaque chez des patients diabétiques ayant subi un pontage coronarien. Les résultats suggèrent que seul le niveau de graisse viscérale influence négativement la variabilité de la fréquence cardiaque chez ces patients. Plus précisément, une diminution de l'activité cardiaque parasympathique est associée à des niveaux plus élevés de graisse viscérale alors que les autres indices d'adiposité ne semblent pas être associés à la variabilité cardiaque lorsque la graisse viscérale est considérée.

L'objectif principal de ce mémoire consistait à identifier quels sont les facteurs modérateurs de l'intervention de la diététiste professionnelle dans un traitement visant une perte de poids saine et durable. Des facteurs biologiques, comportementaux et psychologiques ont été étudiés. Pourquoi ne sommes-nous pas tous égaux devant la perte de poids? Les résultats de recherche présentés dans ce mémoire ont permis de démontrer qu'il existe bel et bien une grande variabilité interindividuelle quant à la perte de poids et que celle-ci dépend des caractéristiques de chaque individu. Il semblerait qu'à l'instar de ce qui se trouve dans l'assiette et du nombre d'activité physique que nous faisons, les perturbations du sommeil et les comportements alimentaires pourraient venir moduler l’intervention de la diététiste professionnelle visant une perte de poids. Les résultats de la première étude nous démontrent que l’intervention diététique jumelée à de bonnes habitudes de sommeil a engendré des changements significatifs en ce qui a trait aux comportements alimentaires dans la direction attendue dans un contexte de perte de poids. Le profil de désinhibition de tous les participants et d’autant plus celui des sujets les plus vulnérables fut amélioré. Malgré que l’intervention ait engendré une augmentation de la restriction cognitive, seulement l’augmentation du contrôle flexible a favorisé une perte de poids significative. Quant aux résultats de la deuxième étude, ils nous démontrent que le traitement diététique de l'obésité combiné ou non à la ventilation en pression positive continue, a eu un impact significatif sur les marqueurs anthropométriques et de la qualité de vie des patients obèses atteints ou non du syndrome d'apnée obstructive du sommeil. Plus explicitement, le traitement combiné a eu des effets positifs plus marqués chez les apnéiques quant à l’amélioration de certains marqueurs de la qualité de vie. Les non apnéiques ont eu plus de succès quant aux changements morphologiques en réponse au traitement diététique. Le patient apnéique serait possiblement plus qu’un petit dormeur, mais serait aussi un moins bon répondeur à la perte de poids. Finalement, ce mémoire présente explicitement les résultats précédemment mentionnés tout en suggérant des moyens concrets et des perspectives de recherche pour améliorer les chances de succès d'un programme de perte de poids.

L’obésité, dont la prévalence ne cesse d’augmenter, est une préoccupation majeure des services de santé. Elle est associée à de nombreuses pathologies incluant la résistance à l’insuline, le diabète de type 2, la stéatose hépatique, la dyslipidémie, et les maladies cardiovasculaires. La stéatose hépatique non-alcoolique (NAFLD), caractérisée par une accumulation excessive de gras dans le foie, est elle-même associée à la résistance à l’insuline, à l’athérosclérose, et aux maladies cardiovasculaires. En contexte pathologique, le foie sécrète des facteurs nommés hépatokines, qui ont la capacité d’affecter le foie lui-même et les tissus périphériques. Ces facteurs représentent de potentiels biomarqueurs de la santé hépatique et/ou de potentielles cibles thérapeutiques de la NAFLD et des pathologies associées. Notre objectif a été d’identifier et de caractériser de nouvelles hépatokines exprimées et sécrétées en réponse à la stéatose hépatique en contexte d’obésité. Les travaux décrits dans cette thèse identifient Tsukushi (TSK) comme une nouvelle hépatokine exprimée et sécrétée majoritairement par le foie en réponse à l’obésité dans plusieurs modèles murins. TSK est associée à la quantité de triglycérides (TG) hépatiques indépendamment de l’obésité. Le stress du réticulum endoplasmique et l’inflammation, des conditions fortement associées à la NAFLD, régulent TSK. Les études réalisées montrent que TSK n’a pas de rôle dans le développement et la sévérité de la NAFLD. En revanche, des études chez la souris ont permis de mettre en évidence que la surproduction de TSK réduit les niveaux de cholestérol plasmatique et plus particulièrement les particules de haute densité (HDL, high-density lipoprotein), la synthèse d’acides biliaires et le transport inverse de cholestérol. Chez l’humain, l’expression de Tsk est augmentée chez les individus obèses ayant une forte quantité de TG hépatiques et une plus grande inflammation. De plus, TSK est fortement présente dans le plasma de patients souffrants de défaillance hépatique sévère induite par l’acétaminophène. Nous proposons un modèle dans lequel TSK est surproduite en réponse à la NAFLD indépendamment de l’obésité, et induit une réduction du transport inverse du cholestérol probablement dans le but de protéger le foie. Bien que l’effet initial de TSK puisse être bénéfique, une action soutenue dans l’obésité et la NAFLD pourrait contribuer à l’athérosclérose en limitant le transport inverse du cholestérol. L’ensemble de ces résultats montrent que TSK pourrait représenter un nouveau biomarqueur du stress hépatique liant la NAFLD à la dyslipidémie athérogène et à l’athérosclérose. / Obesity, whose prevalence is constantly increasing, is a major concern of the health services. It is associated with many pathologies including insulin resistance, type 2 diabetes, fatty liver disease, dyslipidemia and cardiovascular diseases. Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD), characterized by excessive accumulation of fat in the liver, is associated with insulin resistance, atherosclerosis and cardiovascular diseases. In a pathological context, the liver secretes factors called hepatokines, which have the ability to affect the liver itself and peripheral tissues. These factors represent potential biomarkers of liver health and / or potential therapeutic targets of NAFLD and its associated pathologies. Our objective was to identify and characterize new hepatokines expressed and secreted in response to fatty liver in the context of obesity. The work described in this thesis identifies Tsukushi (TSK) as a new hepatokine expressed and secreted mainly by the liver in response to obesity in several mouse models. TSK is associated with the amount of liver triglycerides (TG) regardless of obesity. Endoplasmic reticulum stress and inflammation, conditions strongly associated with NAFLD, regulate TSK. Studies show that TSK has no role in the development and severity of NAFLD. In contrast, studies in mice have shown that the overproduction of TSK reduces plasma cholesterol levels and more particularly high density lipoprotein (HDL), bile acid synthesis and reverse cholesterol transport. In humans, the expression of Tsk is increased in obese individuals with a large amount of hepatic TG and greater inflammation. In addition, TSK is strongly present in the plasma of patients with severe acetaminophen-induced liver failure. We propose a model in which TSK is overproduced in response to NAFLD regardless of obesity, and induces a reduction in reverse cholesterol transport likely to protect the liver. While the initial effect of TSK may be beneficial, sustained action in obesity and NAFLD may contribute to atherosclerosis by limiting the reverse cholesterol transport. All of these results show that TSK could represent a new biomarker of hepatic stress linking NAFLD to atherogenic dyslipidemia and atherosclerosis.

Le passage d'un mode de vie traditionnel à un mode de vie moderne a entraîné des changements concomitants dans tous les aspects de la vie, notamment l'introduction et la consommation croissante d'aliments industrialisés en masse. Ce changement a modifié, parmi d'autres, l'équilibre entre les acides gras oméga-3 et oméga-6, une balance qui peut être associée à une mauvaise santé cardiométabolique. Plusieurs études confirment les bienfaits des oméga-3 pour la santé, notamment les acides gras à longue chaîne tels que l'acide eicosapentaénoïque (EPA) et l'acide docosahexaénoïque (DHA). Ces acides gras peuvent avoir des effets bénéfiques sur la santé en modulant, en partie, l'endocannabinoïdome ainsi que le microbiome intestinal, qui sont tous les deux des régulateurs clés de plusieurs aspects de la santé cardiométabolique et de l'obésité. D'où l'intérêt d'incorporer des aliments riches en oméga-3 : qui sont accessibles, abordables et consommables par toute personne y compris les véganes, afin de corriger ce déséquilibre et de prévenir les complications métaboliques. Les graines de chanvre (Cannabis sativa) entières ont une valeur nutritionnelle exceptionnelle, étant très riches en acides gras essentiels (AGE) ainsi que les acides gras polyinsaturés (AGPI) dont les oméga-3. Il est aussi intéressant de noter que les graines de chanvre sont également une source riche d'acide stéaridonique (SDA), qui peut être converti en EPA. De plus, ces graines contiennent presque autant de protéines de qualité que le soja et elles sont également riches en vitamine E, en minéraux et en fibres. Cette thèse avait donc comme objectif d'évaluer, par rapport à une graine largement utilisée pour la prévention de la dyslipidémie « la graine de lin », les effets d'une supplémentation alimentaire en graines de chanvre entières sur le développement de l'obésité et des complications métaboliques dans un modèle de souris souffrant d'obésité induite par le régime alimentaire et de déterminer ses effets sur l'axe microbiome-endocannabinoïdome. L'hypothèse générale est que « les graines de chanvre améliorent les paramètres métaboliques chez les souris obèses en corrélation avec des niveaux circulants et tissulaires normalisés de médiateurs lipidiques de l'eCBome ainsi que des changements dans la composition du microbiote intestinal ». Dans un premier temps, et vu que notre partenaire industriel avait deux variétés de chanvre, nous avons étudié la composition nutritionnelle et cannabinoïde des graines Finola et X59 afin de choisir la meilleure variété, en point de vue nutritionnel, pour notre expérimentation in vivo. Les résultats démontrent que la variété Finola possède une meilleure composition qualitative en macro et micronutriment, par rapport à la variété X59, dont la plus importante est la composition en oméga-3. De ce fait, nous avons choisi les graines Finola pour la suite du projet. Dans un deuxième temps, nous avons évalué les effets de la supplémentation en graines de Finola mixées avec une diète High Fat High Sucrose (HFHS) dans une étude de 8 semaines chez des souris C57BL/6J, dont les groupes de contrôle étaient : HFHS, HFHS mixée avec les graines de Lin et Low Fat Low Sucrose (LFLS). Les résultats démontrent que la supplémentation en grains de chanvre produit une légère amélioration du profil métabolique et inflammatoire par rapport aux graines de lin et en comparaison avec le contrôle LFLS. En revanche, les deux graines changent sensiblement l'eCBome avec une augmentation des médiateurs oméga-3 (dont les précurseurs sont des acides gras oméga-3) et une diminution des médiateurs oméga-6, surtout dans le tissu adipeux, par rapport aux LFLS et HFHS. Exceptionnellement, le SDA et ses médiateurs ont augmenté considérablement dans le groupe des graines de chanvre. Dans un troisième temps, nous avons étudié la capacité des préadipocytes et des adipocytes 3T3-L1 traitées avec des acides gras oméga-3 ou des huiles de chanvre et de lin à produire leurs médiateurs eCBome respectifs. Les résultats démontrent que les préadipocytes et les adipocytes 3T3-L1 traités avec des acides gras oméga-3 étaient capables à produire leurs médiateurs eCBome respectifs et que le SDA était capable de se convertir en EPA ainsi que leurs médiateurs. Par conséquent, les modifications de l'endocannabinoïdome dans le tissu adipeux des souris observées dans le cadre du protocole in vivo sont probablement, au moins en partie, le résultat direct des graisses alimentaires sur ces types de cellules spécifiquement. Cette thèse a donc montré que les graines de chanvre, riche en SDA, pourraient provoquer des changements bénéfiques dans le métabolisme en altérant l'endocannabinoidome. / The shift from a traditional to a modern lifestyle has resulted in concomitant changes in all aspects of life, including the introduction and increasing consumption of mass-produced foods. This change has altered, among other things, the balance between omega-3 and omega-6 fatty acids (FAs), a balance that may be associated with poor cardiometabolic health. Several studies confirm the health benefits of omega-3 FAs, including long-chain fatty acids such as eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA). These FAs may have health benefits by, among other things, modulating the endocannabinoidome as well as the gut microbiome, both of which are key regulators of several aspects of cardiometabolic health and obesity. Hence the value of incorporating omega-3 rich foods that are: accessible, affordable and consumable by anyone including vegans to correct this imbalance and prevent metabolic complications. Whole hemp seeds (Cannabis sativa) have exceptional nutritional value, being very rich in essential fatty acids (EFAs) and other polyunsaturated fatty acids (PUFAs) including omega-3 FAs. It is also interesting to note that hemp seeds are also a rich source of stearidonic acid (SDA), which can be converted into EPA. In addition, these seeds contain almost as much quality protein as soybeans and are also rich in vitamin E, minerals and fiber. Therefore, the objective of this thesis was to evaluate, in comparison to a widely used seed for the prevention of dyslipidemia «flaxseed», the effects of dietary supplementation with whole hempseed on the development of obesity and related complications in a mouse model of diet-induced obesity and to determine its effects on the microbiome-endocannabinoidome axis. The overall hypothesis is that «hemp seeds improve metabolic parameters in obese mice in correlation with normalized circulating and tissue levels of eCBome lipid mediators as well as changes in gut microbiota composition. » As a first step, and since our industrial partner had two varieties of hemp, we studied the nutritional and cannabinoid composition of Finola and X59 hemp seeds in order to choose the best variety, from a nutritional point of view, for our in vivo experiment. The results show that the Finola variety has a better qualitative composition in macro and micronutrient, compared to the X59 variety, the most important of which is the omega-3 composition. Therefore, we chose Finola seeds for the rest of the project. In a second step, we evaluated the effects of Finola seeds mixed with a High Fat High Sucrose (HFHS) diet in an 8-week study in C57BL/6J mice, where the control groups were: HFHS, HFHS mixed with flaxseed and Low Fat Low Sucrose (LFLS). The results show that hemp seed supplementation produced a slight improvement in the metabolic and inflammatory profile compared to flax seed and the LFLS control. In contrast, both seeds significantly changed the eCBome by an increase in omega-3 mediators (whose precursors are omega-3 fatty acids) and a decrease in omega-6 mediators, especially in adipose tissue, compared with LFLS and HFHS. Exceptionally, SDA and its mediators were significantly increased in the hemp seed group. In a third step, we investigated the ability of 3T3-L1 preadipocytes and adipocytes treated with omega-3 fatty acids or hemp seed and flax seed oils to produce their respective eCBome mediators. The results show that preadipocytes and 3T3-L1 adipocytes treated with omega-3 fatty acids were able to produce their respective eCBome mediators and that SDA was able to convert to EPA as well as their mediators. Therefore, the endocannabinoidome changes in the adipose tissue of mice observed within the in vivo protocol is likely, at least in part, a direct result of dietary fats on these cell types specifically. This thesis therefore showed that hemp seeds, rich in SDA, could induce beneficial changes in metabolism by altering the endocannabinoidome.

Le statut de l’obésité a progressé au cours des dernières décennies à un niveau épidémique, exposant de plus en plus d’individus à diverses complications physiques et psychologiques. Dans un effort de mieux comprendre l’étiologie de cette condition, le construit de la dépendance alimentaire (DA) a été mis de l’avant pour représenter un ensemble de comportements alimentaires problématiques. Ce construit a subséquemment été opérationnalisé grâce au développement du Yale Food Addiction Scale (YFAS), un questionnaire basé sur les sept critères diagnostiques de la dépendance aux substances et qui permet d’obtenir un indice de sévérité (nombre des critères endossés) ou un diagnostic de DA (au moins trois critères endossés, en plus du critère évaluant la détresse cliniquement significative et/ou l’altération du fonctionnement). Le présent projet de recherche avait pour objectif principal de poursuivre l’exploration du construit de la DA auprès d’individus qui souffrent d’obésité sévère et qui sont en attente d’une chirurgie bariatrique. Un volet « mesure et évaluation » visait à valider la version française du YFAS et à investiguer le rôle du critère de détresse/dysfonctionnement dans l’établissement d’un diagnostic de DA, alors qu’un volet « descriptif » visait à comparer des individus qui souffrent de DA à des individus qui n’en souffrent pas sur la base de divers mécanismes et traits de personnalité et à explorer un possible facteur de risque dans le cadre de la DA, soit le stress tel que reflété par l’hormone cortisol. Pour ce faire, 146 individus (34 hommes et 112 femmes) présentant un âge moyen de 39,8 ans et un indice de masse corporelle moyen de 48,29 kg/m² ont été recrutés à l’Institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec et invités à remplir des questionnaires. Les résultats démontrent que la version française du YFAS présente de bonnes qualités psychométriques (structure à un facteur, excellent consistance interne, validité de construit satisfaisante) lorsqu’utilisée auprès d’un échantillon clinique, mais nécessite l’élimination de six items problématiques. Les résultats indiquent également que le critère de détresse/dysfonctionnement joue un rôle-pivot dans l’établissement d’un diagnostic de DA, comme 35 % du présent échantillon présentent une symptomatologie propre à la DA mais seulement 16 % répondent à ce critère et donc remplissent un diagnostic. En somme, les résultats de ce premier volet portent à croire que la DA est une problématique présente en contexte bariatrique. Bien que la version validée du YFAS puisse servir à son dépistage, il demeure important d’interpréter adéquatement les données issues de ce questionnaire afin d’identifier les individus qui pourraient bénéficier d’interventions psychologiques supplémentaires. De plus, les résultats montrent que les participants avec DA présentent davantage de difficultés à réguler leurs émotions, une plus grande tendance à éviter le danger et une moins grande autodétermination lorsque comparés aux participants sans DA. Il a aussi été observé que les difficultés à réguler les émotions est un médiateur significatif de l’association entre l’évitement du danger et le nombre de critères de DA endossés, alors que la sensibilité à la récompense est un médiateur significatif de l’association entre l’autodétermination et le nombre de critères de DA endossés. Enfin, les résultats ne démontrent aucune différence entre les participants avec et sans DA en ce qui concerne la sécrétion de l’hormone cortisol, mais indiquent que la DA est un modérateur significatif de l’association entre la sécrétion de l’hormone cortisol et les envies alimentaires intenses. Ainsi, le deuxième volet laisse entrevoir que certains mécanismes et traits de personnalité spécifiques sous-tendent un diagnostic de DA chez des candidats bariatriques et que deux voies de vulnérabilité peuvent amener un individu à présenter une symptomatologie de DA, soit une voie liée aux affects négatifs (grand évitement du danger et difficultés élevées à réguler les émotions) et une voie liée aux récompenses immédiates (faible autodétermination et sensibilité à la récompense accrue). Ce deuxième volet laisse également supposer que la DA pourrait influencer les relations qui existent entre la sécrétion de l’hormone cortisol et certains comportements alimentaires problématiques, quoique cette hypothèse demeure provisoire. Dans leur ensemble, les résultats issus de la présente thèse constituent une niche fertile d’informations qui pourront servir à mieux orienter la prévention et le traitement des comportements alimentaires problématiques en contexte bariatrique, permettant possiblement le maintien des effets de la chirurgie bariatrique à plus long terme. / The state of obesity has progressed throughout the last decades to an epidemic level, exposing more and more individuals to various physical and psychological complications. In an effort to better understand the aetiology of this condition, the concept of food addiction (FA) was put forward to characterize a set of problematic eating behaviours. This concept was subsequently operationalized with the development of the Yale Food Addiction Scale (YFAS), a questionnaire based on the seven substance dependence diagnostic criteria which can lead to a severity score (number of criteria endorsed) or a FA diagnostic (at least three criteria endorsed, in addition to the clinically significant distress/functional impairment criterion). The main purpose of the current research project was to further examine the concept of FA among individuals suffering from severe obesity and awaiting bariatric surgery. A « measurement and evaluation » section aimed to validate the French version of the YFAS and to investigate the role of the distress/impairment criterion in the establishment of a FA diagnostic, while a « descriptive » section aimed to compare individuals who suffer from FA from individuals who are free of FA in terms of various mechanisms and personality traits and to explore a possible risk factor in the context of DA, namely stress as reflected by the hormone cortisol. To do so, 146 individuals (34 men and 112 women) presenting a mean age of 39.8 years and a mean body mass index of 48.29 kg/m² were recruited at the Quebec Heart and Lung Institute and invited to complete questionnaires. Results show that the psychometric properties of the French YFAS were adequate (one-factor structure, excellent internal consistency, and satisfying construct validity) when used in a clinical sample, even though six problematic items had to be removed. Results also indicate that the distress/impairment criterion play a pivotal role in the establishment of a FA diagnostic, as 35% of the present sample exhibited FA symptomatology but only 16% endorsed this criterion and thus fulfilled a diagnostic. In sum, results from this first section support the idea that FA is an existing problem in bariatric context. While the validated YFAS can be used for screening, it remains important to adequately interpret data obtained with this questionnaire in order to identify individuals who would benefit from additional psychological interventions. Furthermore, results indicate that participants with FA reported more difficulties in emotion regulation, a higher tendency toward harm avoidance, and a lower self-directedness when compared with participants without FA. It was also observed that difficulties in emotion regulation is a significant mediator of the association between harm avoidance and the number of FA criteria endorsed, while reward sensitivity is a significant mediator of the association between self-directedness and the number of FA criteria endorsed. Lastly, results show no difference between participants with and without FA in terms of cortisol secretion, but allow the observation that FA is a significant moderator of the association between cortisol secretion and food cravings. Therefore, this second section highlights the fact that specific mechanisms and personality traits underlie a FA diagnostic among bariatric candidates and that two vulnerable paths can lead an individual to develop/maintain FA symptomatology, namely a path related to negative affect (high harm avoidance and great difficulties in emotion regulation) and a path related to immediate rewards (low self-directedness and heightened reward sensitivity). This second section also points to the idea that FA could influence the existing relationships between cortisol secretion and certain problematic eating behaviours, although this idea remains tentative. Altogether, the results of this thesis represent a unique source of information that can be used to better guide the prevention and treatment of problematic eating behaviours in the bariatric context, thus possibly allowing the effects of the surgical intervention to be more sustainable.