Plusieurs études montrent que les acides gras (AG) oméga-3 sont bénéfiques pour la santé cardiovasculaire. Une étude antérieure dans notre laboratoire a montré que l’administration des acides gras oméga-3 réduit la taille de l'infarctus du myocarde (IM). Cependant, la question demeure de savoir si les deux principaux acides gras oméga-3 à longue chaîne, l'acide eicosapentaénoïque (EPA) et l'acide docosahexaénoïque (DHA) possèdent la même efficacité à réduire la taille de l'infarctus. Le but de ce projet sera de déterminer l’efficacité relative de chacun de ces acides gras oméga-3 à protéger le cœur dans un modèle d’ischémie/reperfusion et d’étudier certaines voies de cardioprotection. Des rats mâles adultes Sprague-Dawley ont été nourris pendant 14 jours avec une diète comprenant l'un: 1- aucun AG oméga-3; 2- 5 g d'EPA / kg de nourriture; 3- 5 g de DHA / kg de nourriture; 4- 2,5 g de chaque oméga-3 AG / kg de nourriture; 5- 5 g chaque AG oméga-3 / kg de nourriture. Par la suite, les animaux ont été soumis à une ischémie pendant 40 minutes, causée par l'occlusion de l'artère coronaire gauche descendante. Au bout de 24 heures de reperfusion, la taille de l'infarctus est déterminée. Dans un sous-groupe d'animaux, l'activité d’Akt et des caspase-3 sont mesurées dans la région ischémique après 30 minutes de reperfusion. Finalement, à 15 minutes de reperfusion, l'ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondriale mPTP est déterminée dans un autre sous-groupe. Les résultats indiquent que les diètes EPA ou DHA réduisent de manière significative la taille de l'infarctus par rapport à la diète sans AG oméga-3, tandis que la combinaison de deux acides gras oméga-3 n'a pas montré de diminution de la taille de l'infarctus. L'activité de la caspase-3 est réduite pour le groupe DHA puis, l'activité d'Akt est augmentée avec les diètes EPA et DHA seules. Finalement, en présence d’une diète enrichie uniquement de DHA, l'ouverture des mPTP est retardée comparativement aux autres diètes. / Several studies show that fatty acids (FA) Omega-3 are beneficial for cardiovascular health. A previous study in our laboratory has shown that omega-3 intake AG reduced the size of the myocardial infarction. However the question remains whether the two main omega-3 long chain eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) are also effective in reducing infarct size. The purpose of this project is to determine the mechanisms by which one or other of the FA Omega-3 act to protect the myocardium. For this purpose, Sprague-Dawley adult male rats were fed for 14 days with diets comprising one of: 1- Any FA omega-3; 2- 5 mg EPA / kg diet; 3- 5 mg DHA / kg feed; 4- 2.5 mg of each omega-3 AG / kg diet; 5- 5 mg each AG omega-3 / kg of feed. Thereafter, the animals were subjected to ischemia for 40 minutes, caused by occlusion of the left coronary artery descending. At 24 hours of reperfusion, the infarct size is determined. In a subgroup of animals, the activity of caspase-3 and the activation levels of Akt are measured in the ischemic region to 30 minutes of reperfusion. And finally at 15 minutes of reperfusion, the opening of the permeability transition pore mitochondrial mPTP is determined. The results indicate that diets EPA or DHA significantly reduce the infarct size compared to the diet without FA omega-3 while the combination of two FA omega-3 did not show reduction of the infarct size. The activity of caspase-3 is reduced to the DHA group, then AKT activity is increased with EPA and DHA diets and DHA individually confers a resistance to the opening of the pore mPTP. EPA and DHA are individually effective in reducing infarct size while the combination of 2 FA is not at low concentrations.

L’obésité est un état physiopathologique d’origine multifactorielle caractérisé par une accumulation excessive de tissu adipeux (TA). Elle est associée à une augmentation du risque de développer une insulino-résistance (IR), un syndrome métabolique et, à terme, un diabète de type 2. L’altération des fonctions du TA au cours de l’obésité joue un rôle central dans l’apparition des troubles métaboliques, tels qu’une accumulation ectopique de graisse et une IR périphérique, notamment dans le muscle. Dans ce contexte, la qualité des apports énergétiques et plus précisément en lipides pourrait jouer un rôle important dans l’adaptation des tissus au cours de l’obésité. Ainsi le palmitate (PAL), un acide gras saturé (AGS) est pro-lipogénique, pro-inflammatoire et lipotoxique, ce qui favorise l’apparition d’une IR. Les acides gras polyinsaturés oméga-3 (3) auraient des effets antagonistes au PAL et donc potentiellement protecteurs vis-à-vis des perturbations métaboliques associées à l’obésité. Parmi les 3, les effets spécifiques des trois principaux acides gras alimentaires, les acides alpha-linolénique (ALA), éicosapentaénoïque (EPA) et docosahexaénoïque (DHA), ont été très peu décrits.L’objectif principal de ce travail de thèse a été d’étudier les effets propres de l’ALA, de l’EPA et du DHA sur les altérations métaboliques induites en situation d’obésité. Des explorations mécanistiques ont été réalisées sur les cellules musculaires C2C12 dans lesquelles l’IR a été induite par le PAL et sur des adipocytes 3T3-L1 pour étudier l’impact des AGPI 3 sur la différenciation adipocytaire. Les effets des AGPI 3 ont ensuite été étudiés in vivo, en supplémentant des souris C57BL/6 sauvages ou déficientes en leptine (ob/ob) lors de la consommation d’un régime obésogène riche en lipides et en sucrose (mimant un régime occidental).Dans les cellules musculaires C2C12, les trois 3 co-incubés avec le PAL ont induit de façon comparable une diminution du contenu en composés lipotoxiques et une amélioration de la captation du glucose, mais seuls l’EPA et le DHA ont restauré la -oxydation du PAL et l’activation de la voie de signalisation de l’insuline. De plus, l’EPA et le DHA ont eu un effet protecteur supérieur à l’ALA vis-à-vis de l’inflammation induite par le PAL. Dans le modèle in vivo, seul la supplémentation en EPA a amélioré l’homéostasie du glucose en comparaison avec les supplémentations en ALA et en DHA. Alors que l’EPA a réduit la prise de masse grasse, le DHA a induit une hypertrophie des cellules adipeuses associée à une augmentation de la sécrétion de leptine et une baisse de la sécrétion d’adiponectine. Dans un modèle d’adipocytes 3T3-L1 en culture, le DHA a accéléré la différenciation des préadipocytes en comparaison avec l’ALA et l’EPA, pouvant expliquer son effet hypertrophique in vivo.En conclusion et dans nos conditions expérimentales, les 3 ALA, EPA et DHA ont bien des effets communs sur le métabolisme lipidique et glucidique in vitro mais également des effets propres qui ont permis de montrer qu’une supplémentation nutritionnelle en EPA serait plus intéressante pour limiter l’IR in vivo par rapport au DHA ou à l’ALA. Le DHA a quant à lui favorisé l’hypertrophie du TA, perturbant ainsi la sécrétion des adipokines participant à la régulation de la sensibilité à l’insuline des tissus périphériques, comme le muscle squelettique. / Obesity is characterized by an excess of adipose tissue (AT) mass and may be caused by multiple factors. It is associated with an increased risk of the development of insulin-resistance (IR) and metabolic syndrome, leading to type 2 diabetes. The impairment of lipid storage in the AT play a central role in obesity-associated disorders, as it leads to ectopic lipid accumulation and peripheral IR notably in muscles. In this context, the quality of dietary lipids may play a role in the regulation of AT and muscle metabolisms. In fact, palmitic acid (PAL), a saturated fatty acid (SFA) induces lipogenesis, inflammation and lipotoxicity favoring IR in many tissues. On the contrary, omega-3 polyunsaturated fatty acids (3) have protective effect against obesity-associated disorders. Among them, linolenic (ALA), eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic (DHA) specific effects remained partially described.This work aimed at exploring the specific effects of 3 on metabolic disorders and the development of obesity. Mechanisms were studied in C2C12 muscle cells during PAL-induced IR and in 3T3-L1 adipocytes to determine the impact of 3 on adipocyte differentiation. In vivo, the effects of 3 were investigated by supplementating C57BL/6 wild-type or leptin-deficient (ob/ob) mice with ALA, EPA or DHA during a high fat / high sucrose diet (mimicking a western diet).In C2C12 muscle cells, co-incubation of 3 with PAL induced a similar decrease in the content of lipotoxic compound and improved glucose uptake, whereas only EPA and DHA restored -oxidation and insulin signaling activation. Furthermore, EPA and DHA were more potent to reduce PAL-induced inflammation compared to ALA. In mice, only EPA improved whole body glucose homeostasis compared to ALA and DHA. While EPA reduced body fat gain, DHA induced hypertrophy in AT, increased leptin secretion and decreased those of adiponectine. In cultured 3T3-L1 adipocytes, preadipocyte differentiation was also induced by DHA compared to ALA and EPA and might explain the hypertrophy observed in mice.In conclusion and in our experimental conditions, ALA, EPA and DHA have common effects on in vitro lipid and glucose metabolism but also specific effects, demonstrating that EPA would be more interesting to limit IR in vivo compared to DHA or ALA. DHA favored hypertrophy of AT and disturbance of adipokine secretion involved in peripheral regulation of insulin sensitivity, notably in muscle.

Le méthylmercure (MeHg), un des contaminants environnementaux les plus dangereux dont la principale source d'exposition est le poisson, est reconnu pour ses effets sur le système nerveux. Plusieurs études ont montré les effets neurotoxiques de l'exposition au mercure (Hg) chez des enfants et des adultes, et ce, à des niveaux inférieurs à ceux où l'on a observé les premiers signes cliniques francs. Pour les communautés riveraines de l'Amazonie dont l'alimentation dépend du poisson, la présence du MeHg représente un problème de santé publique. Depuis 1994, le projet Caruso utilise une approche écosystémique à la santé humaine pour examiner les sources de Hg, sa transmission, son absorption et sa toxicité pour les communautés consommatrices de poissons de la rivière Tapajos en Amazonie brésilienne. Les niveaux de Hg de cette population continuent d'être parmi les plus élevés actuellement documentés. De plus, de récentes études ont montré des niveaux élevés de sélénium (Se) et de plomb (Pb) chez certaines communautés de la région du Tapajos et des bas niveaux d'acides gras oméga-3. De plus, une interaction entre le Hg et le Se sur certaines fonctions visuelles et caractéristiques oculaires a été observée. Alors que les études ont jusqu'à maintenant démontré les effets neurotoxiques liés au MeHg, peu d'études ont rapporté quantitativement les effets bénéfiques de l'alimentation des riverains d'Amazonie. Même si le poisson est le principal véhicule de transmission du Hg à l'humain, il est aussi la principale source d'oméga-3, des acides gras essentiels au bon fonctionnement de l'organisme. L'alimentation locale des riverains du Tapajos est de plus une importante source de sélénium (Se), un nutriment essentiel au maintien du métabolisme. Finalement, il a récemment été suggéré qu'une source potentielle de Pb pourrait être la farine de manioc (farinha). Aucune étude approfondie n'a encore évalué les effets combinés du Hg, du Pb, des oméga-3 et du Se sur les fonctions visuelles. Le système visuel est particulièrement vulnérable aux expositions toxiques et plusieurs éléments sont essentiels à son bon fonctionnement. L'intégrité de la rétine, des voies neuro-optiques et du cerveau déterminent les performances visuelles. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié l'acuité visuelle, la sensibilité aux contrastes et la vision des couleurs chez une population consommatrice de poissons. Les hypothèses à la base de cette thèse sont les suivantes : (i) plusieurs fonctions visuelles (acuité visuelle de près et de loin, sensibilité aux contrastes visuels de près, vision des couleurs) sont affectées négativement par l'exposition au Hg; (ii) même après une réduction de l'exposition au Hg, certaines fonctions visuelles continuent à se détériorer en lien avec l'exposition passée; (iii) des nutriments présents dans l'alimentation traditionnelle locale, tels les acides gras oméga-3 et le Se, peuvent avoir un effet bénéfique sur les fonctions visuelles; (iv) l'exposition au Pb peut avoir un effet négatif sur les fonctions visuelles; (v) à partir d'un certain âge, le Hg pourrait interférer avec les mécanismes naturels du vieillissement. Les objectifs de cette étude sont : (i) évaluer la santé oculaire et des fonctions visuelles pouvant être affectées par l'exposition au Hg chez une population vivant le long de la rivière Tapajos; (ii) mesurer le Hg total et le Se total dans les cheveux, le sang, le plasma et l'urine, le Pb total dans le sang et les niveaux d'acides gras oméga-3 dans les phospholipides du plasma; (iii) examiner la relation entre les fonctions visuelles et les niveaux de Hg, de Pb, d'acides gras oméga-3 et de Se, en prenant en compte les co-variables, comme l'âge, le sexe, la consommation d'alcool et de tabac, les cataractes et les ptérygions; (iv) explorer les interactions possibles entre l'âge, le Hg, le Pb, les acides gras oméga-3 et le Se sur les fonctions visuelles; (v) pour les personnes ayant participé aux études précédentes et pour qui nous avons des données sur l'acuité visuelle de près et de loin, la vision des couleurs, ainsi que des niveaux de Hg, examiner ces fonctions visuelles et la santé oculo-visuelle en relation avec l'âge, ainsi que l'exposition passée et présente au Hg. Notre équipe a évalué la consommation de poissons, les niveaux de Hg dans les cheveux et les fonctions visuelles et motrices à trois reprises (1995, 2000 et 2006) dans le village de Brasilia Legal dans la région du Tapajos. En 2006, une étude épidémiologique à l'échelle régionale a été réalisée auprès de 448 personnes âgées de 15 à 87 ans, dans 12 communautés de la région. Les niveaux de Hg et de Se ont été mesurés dans le sang, le plasma, les cheveux et l'urine et les niveaux de Pb ont été mesurés dans le sang. Les acides gras oméga-3 ont été mesurés dans les phospholipides du plasma chez un sous-groupe de 349 participants. Des questionnaires ont permis de recueillir des données sociodémographiques, sur les fréquences de consommation de poissons, sur la présence des symptômes de toxicité du Hg et sur l'histoire médicale des participants. Tous les participants ont également subi un examen oculo-visuel complet et réalisé une batterie de tests visuels. Le suivi d'un groupe de 31 personnes du village de Brasilia Legal ayant participé aux études du projet Caruso portant sur la santé en 1995, 2000 et 2006 montre les étapes de recherche et l'intervention communautaire visant à maximiser l'apport nutritionnel de l'alimentation traditionnelle tout en minimisant les risques toxiques. La consommation totale de poissons, similaire en 1995 et 2000, a diminué en 2006. La consommation de poissons carnivores a diminué entre 1995 et 2000, puis est restée stable, tandis que la consommation des poissons non carnivores a d'abord augmenté, puis diminué. Les niveaux de Hg dans les cheveux ont diminué, passant de 17,6 μg/g à 11,13 μg/g puis à 7,8 μg/g. Les fonctions visuelles ont montré une diminution significative au fil du temps, la perte étant plus importante chez les gens qui avaient plus de Hg dans les cheveux en 1995 (≥ 20 μg/g). Les fonctions motrices ont montré une amélioration initiale, puis les performances sont retournées au niveau de 1995. Bien qu'il puisse exister une certaine réversibilité des déficits moteurs, les capacités visuelles pourraient diminuer progressivement en fonction de l'exposition avant l'intervention. Pour l'ensemble du groupe, une perte d'acuité visuelle de près a été positivement associée au Hg dans les cheveux et négativement associé avec le %DHA dans les phospholipides plasmatiques, avec un terme d'interaction LogH-Hg*âge hautement significatif. La stratification pour l'âge a montré que, si les jeunes ont une bonne acuité, chez les personnes d'âge moyen (40-66 ans), la presbytie clinique est associée avec le Hg dans les cheveux Hg (OR = 3,93 [1,25 à 14,18]) et le %DHA (OR = 0,37 [0,11 à 1,11]). Une tendance similaire liée à l'âge a été observée pour l'acuité visuelle de loin par rapport au Pb dans le sang, mais l'association s'est montrée plus faible. Une réduction de la sensibilité aux contrastes à toutes les fréquences spatiales a été associée aux biomarqueurs de Hg, les associations étant plus fortes pour le Hg urinaire. Le %EPA+DHA a été associé à de meilleures fonctions visuelles, indépendamment de Hg. Une fréquence spatiale intermédiaire de la sensibilité aux contrastes (12 cpd) a été corrélée négativement avec le Pb sanguin et positivement avec le Se plasmatique. La perte acquise de vision des couleurs a augmenté avec les biomarqueurs de Hg et diminué avec le Se plasmatique et dans une moindre mesure avec le %EPA+DHA. Cette thèse démontre que l'alimentation locale des communautés riveraines d'Amazonie brésilienne comporte à la fois des risques et des bénéfices pour la santé. Nous avons documenté des effets neurotoxiques du Hg et du Pb sur des fonctions visuelles et des effets bénéfiques des acides gras oméga-3 et du Se sur celles-ci. Cette thèse est la première à montrer des effets neurotoxiques du Pb sur des fonctions visuelles de la population riveraine du Tapajos et à quantifier les effets bénéfiques des oméga-3 et du Se sur des fonctions visuelles de cette population. Plus d'études sont nécessaires pour comprendre les sources de Pb pour cette population afin de prévenir une exposition pouvant entraîner des effets neurotoxiques. Plus d'études sont également nécessaires pour comprendre quels oméga-3 agissent à quels niveaux du système visuel. Des études visant à caractériser les profils lipidiques des poissons de la région seraient aussi requises afin de permettre de formuler des recommandations pour la consommation de poissons qui minimisent l'ingestion de Hg et maximisent l'apport en acides gras oméga-3. Les décisions de santé publique appropriées pourraient bénéficier de plus d'information à propos de la modification potentielle des effets néfastes de l'exposition au MeHg, que ce soit par des nutriments provenant du poisson et d'autres aspects de l'environnement social. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Mercure, plomb, oméga-3, sélénium, fonctions visuelles, consommation de poissons, alimentation locale, Amazonie brésilienne

Chez l'Homme, le vieillissement de la rétine peut aboutir à des pathologies telles que la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) ou la rétinopathie diabétique (RD). Il semble qu'une alimentation riche en acides gras polyinsaturés à longue chaîne (AGPI-LC), notamment en oméga-3 comme l'EPA et le DHA, soit potentiellement protecteur vis-à-vis du développement de la DMLA et de l'insulinorésistance (IR), principal facteur de risque de la RD. Dans ce contexte, nous avons tenter d'évalué 1- l'impact de facteurs endogènes et environnementaux générateurs de stress oxydatif, de produits terminaux de glycation (PTG) ou d'insulinorésistance sur la fonction et le vieillissement de la rétine, et 2- l'adaptation de la rétine à un régime riche en AGPI-LC oméga-3 dans modèle murin de vieillissement de la rétine humaine, la souris ApoB100,LDLR-/-.Les animaux soumis à un stress oxydatif et à des PTG présentent une altération de la fonction rétinienne associée à une accumulation de cellules microgliales et/ou macrophages dans la rétine externe. L'IR induit une modulation de gènes impliqués dans le métabolisme des lipides, l'inflammation et dans la synthèse de facteurs nucléaires. Une alimentation riche en AGPI-LC oméga-3 induit une amélioration de l'incorporation d'acides gras oméga-3 dans la rétine et la modulation du gène codant le récepteur aux LDL dans la rétine neurosensorielle.En conclusion, nos travaux montrent une adaptation de la rétine d'une part à des conditions propices au vieillissement de la rétine et l'insulinorésistance, et d'autre part à un régime alimentaire riche en acides gras oméga-3 et pauvre en oméga-6, reconnu comme protecteur du vieillissement de la rétine

Bien que le régime méditerranéen (MED) soit considéré comme le meilleur régime alimentaire pour prévenir les maladies cardiaques, on ignore toujours si l'adoption de MED résulte en une amélioration de la résistance du myocarde à l'ischémie et la reperfusion et en une prévention des arythmies ventriculaires. En conséquence, nous avons mené deux études : (1) vérifier si un profile lipidique de type MED; faible en gras saturés et en acides gras oméga-6 (ω6) et riche en acides gras oméga-3 (ω3) d'origines végétale et marine; peut réduire la taille d'infarctus et une meilleure récupération de la fonction ventriculaire gauche (FVG) dans un modèle de rat. Les rats MED ont été comparés avec des rats recevant des régimes riches en acides gras saturés ou en acides gras ω6. Les résultats montrent une grande accumulation des ω3 et une diminution de l'acide arachidonique dans le plasma, les membranes des cellules cardiaques et dans les mitochondries. Pareillement, les rats MED avaient une taille infarctus plus réduite par rapport aux deux autres groupes, tandis que FVG récupération n'était pas différente dans les trois groupes. La deuxième étude épidémiologique a été menée au Centre Hospitalier Universitaire de Grenoble pour déterminer une éventuelle corrélation entre les oméga-3 et la survenue de complications rythmiques. Deux cent trente huit patients porteurs de défibrillateurs automatiques implantables (DEF) ont été inclus. La composition en acides gras des globules rouges a été analysé et l'index oméga-3 a été calculée à partir de l'acide eicosapentaénoïque et acide docosahexaénoïque. Aucune différence significative entre les acides gras oméga-3 (ALA, EPA et DHA) ou l'index oméga-3 et la survenue d'événements n'a été observée entre quartiles. Néanmoins, l'index oméga-3 chez ces patients était déjà à des niveaux qui ont été démontrés avoir un pouvoir cardioprotecteur (8.6±1.59 à 8,8±1.76).

Il existe deux populations d’adipocytes thermogéniques, les adipocytes bruns du tissu adipeux bruns et les adipocytes ‘’brites’’ qui apparaissent au sein du tissu adipeux blanc. Récemment, la caractérisation d’adipocytes bruns et brites fonctionnels chez l’homme adulte a permis d’envisager de nouvelles approches nutritionnelles et thérapeutiques pour traiter l’obésité. Mon projet de thèse a porté sur l’étude des effets des acides gras polyinsaturés ω6 et ω3 d’origine alimentaire sur la conversion des adipocytes blancs en brites, d’abord chez l’homme in vitro puis chez les rongeurs in vivo. Nous avons pu ainsi démontrer que l'acide arachidonique ω6 à l’origine de nombreux métabolites oxygénés, exerce 1) un effet inhibiteur sur la formation des adipocytes brites grâce aux prostaglandines E2 et F2α, et 2) un effet inducteur via la prostacycline. En effet, celle-ci active la conversion des adipocytes blancs en brites par une voie impliquant le récepteur membranaire IP et les récepteurs nucléaires PPARs. En nous basant sur les recommandations nutritionnelles actuelles chez l’Homme, qui ont pris en considération l’insuffisance de l’apport en acides garsω3 par rapport à l’excès des ω6, nous avons pu montrer chez la souris qu’une supplémentation en acides gras ω3 dans le régime alimentaire était capable d’inhiber l’effet néfaste des acides gras ω6 et d’activer le tissu adipeux brun. Nos résultats démontrent l’importance de la biodisponibilité de l’acide arachidonique dans la biologie du tissu adipeux et permettent de renforcer l’idée que le rééquilibrage du ratio ω6/ω3 est un outil de choix dans la prévention du surpoids et de l’obésité et les maladies métaboliques associées / There are two types of thermogenic adipocytes able to use fatty acids and glucose to produce heat. We distinguish brown adipocytes from the brown adipose tissue and ‘’brite’’ adipocytes which occur into the white adipose tissue. Recently, the characterization of functional brown and brite adipocytes in adult humans has led to the consideration of their use to treat obesity by increasing energy expenditure. My thesis project was to study the effect of dietary polyunsaturated fatty acids, on the conversion of white into brite adipocytes, in vitro and in vivo, in humans and rodents respectively. We demonstrated that arachidonic acid ω6, precursor of prostaglandins, has 1) an inhibitory effect on the recruitment of brite adipocytes via prostaglandins E2 and F2α and 2) an activatory effect via prostacyclin. In fact, prostacyclin induces the conversion of white into brite adipocytes through the IP receptor and the PPARs signaling pathways. Based on human present nutritional recommendations, we demonstrated that a supplementation of ω3 fatty acids in mice diet was able to inhibit the negative effect of ω6 fatty acids and activate brown adipose tissue. Our data highlights the importance of arachidonic acid bioavailability on the biology of adipose tissue and reinforce the idea that an equilibrate ω6/ω3 ratio is a tool that can be used to prevent overweight obesity and associated metabolic disorders

Chez l’Homme, le vieillissement de la rétine peut aboutir à des pathologies telles que la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) ou la rétinopathie diabétique (RD). Il semble qu’une alimentation riche en acides gras polyinsaturés à longue chaîne (AGPI-LC), notamment en oméga-3 comme l’EPA et le DHA, soit potentiellement protecteur vis-à-vis du développement de la DMLA et de l’insulinorésistance (IR), principal facteur de risque de la RD. Dans ce contexte, nous avons tenter d’évalué 1- l’impact de facteurs endogènes et environnementaux générateurs de stress oxydatif, de produits terminaux de glycation (PTG) ou d’insulinorésistance sur la fonction et le vieillissement de la rétine, et 2- l’adaptation de la rétine à un régime riche en AGPI-LC oméga-3 dans modèle murin de vieillissement de la rétine humaine, la souris ApoB100,LDLR-/-.Les animaux soumis à un stress oxydatif et à des PTG présentent une altération de la fonction rétinienne associée à une accumulation de cellules microgliales et/ou macrophages dans la rétine externe. L’IR induit une modulation de gènes impliqués dans le métabolisme des lipides, l’inflammation et dans la synthèse de facteurs nucléaires. Une alimentation riche en AGPI-LC oméga-3 induit une amélioration de l’incorporation d’acides gras oméga-3 dans la rétine et la modulation du gène codant le récepteur aux LDL dans la rétine neurosensorielle.En conclusion, nos travaux montrent une adaptation de la rétine d’une part à des conditions propices au vieillissement de la rétine et l’insulinorésistance, et d’autre part à un régime alimentaire riche en acides gras oméga-3 et pauvre en oméga-6, reconnu comme protecteur du vieillissement de la rétine / With advanced age, aging of the human retina can evolve into pathological forms, age-related macular degeneration (AMD) or diabetic retinopathy (DR). Meanwhile, epidemiological studies suggest that a diet rich in long-chain omega-3 polyunsaturated fatty acids (LC-PUFA) such as EPA and DHA, potentially protects against the development of AMD and insulin resistance, the main risk factor for DR. Within this context, our research objectives were to assess: 1 - the impact of endogen and environmental factors, known to trigger oxidative stress, advanced glycation end-products (AGEs) or insulin resistance, on the function and aging of the retina, and 2 - the response of the retina to a omega-3 LC-PUFA-enriched diet in a murine model of aging of the human retina, the ApoB100,LDLR-/- mouse.The animals exposed to oxidative stress and AGEs showed an alteration of the retinal function associated with an accumulation of microglial cells and/or macrophages in the outer retina. The insulin resistance induced a modulation of the expression of genes coding proteins involved in lipid metabolism, inflammation and nuclear factors. An omega-3 LC-PUFA-enriched diet improved the incorporation of omega-3 LC-PUFA in the retina and modulated the expression of the LDL-receptor gene in the neurosensory retina.In conclusion, our works reported the adaptive response of the retina to environmental and endogenous factors known to promote aging of the retina. It included the impairment of the retinal function, and the modulation of gene expression. Our data also gave a better understanding of the effects of omega-3 LC-PUFA against aging of the retina

Ce projet de maîtrise a été effectué dans le but de déterminer l'impact d'un supplément quotidien de gélatine de poisson ajouté à un supplément d'acides gras polyinsaturés oméga-3 (AGPI n-3) d'origine marine (O+GP) sur la sensibilité à l'insuline et la tolérance au glucose. Seize hommes et femmes obèses ou en surpoids et résistants à l'insuline ont consommé un supplément d'AGPI n-3 avec ou sans gélatine de poisson pendant deux périodes de huit semaines dans un contexte de vraie vie, selon un modèle de chassé-croisé. Cette étude montre qu'un supplément de gélatine de poisson améliore la tolérance au glucose chez des sujets en surpoids ou obèses et résistants à l'insuline consommant un supplément d'AGPI n-3 d'origine marine, et que cet effet peut être en partie causé par la consommation de gélatine de poisson et une diminution de la consommation des glucides.

L’objectif principal des études présentées dans cette thèse était d’étudier les effets physiologiques et mécanistiques d’une fraction de peptides de saumon (SPF) de faible poids moléculaire (molecular weight, MW) combinée ou non avec une huile riche en oméga-3 (fish oil, FO), dans un contexte d’obésité induite par une diète riche en gras et en sucre (high-fat and sucrose diet, HFS). Le modèle de souris utilisé en était un du syndrome métabolique (metabolic syndrome, MetS), la souris LDL-/-/ApoB100/100. Dans l’étude de 3 mois (JN, 2015), nous avons montré que les souris nourries avec le SPF ou à la combinaison (SPF+FO) étaient plus tolérantes au glucose. Elles présentaient également des améliorations de plusieurs conditions généralement associées avec le MetS, soit un meilleur profil lipidique, une diminution de l’inflammation du tissu adipeux épidydimaire et une amélioration de la voie de signalisation de l’insuline hépatique. Ces effets étaient associés à une légère diminution du poids corporel, du poids du foie et de l’efficience alimentaire. Les effets observés in vivo du SPF ont ensuite été validés dans 3 lignées cellulaires. Deuxièmement, nous avons voulu valider les effets du SPF au niveau de la tolérance au glucose après 3 mois de diète. Puis, nous avons exploré les mécanismes derrière les effets bénéfiques du SPF et du FO en analysant le métabolome plasmatique des acylcarnitines (AC) et l’expression de gènes hépatiques. Les niveaux d’adiponectine ainsi que l’expression de plusieurs gènes impliqués dans l’homéostasie du glucose, des lipides, dans l’inflammation et dans la β-oxydation mitochondriale et peroxisomale étaient modulés par le SPF et le FO. Le profil en AC a démontré plusieurs changements causés par le SPF et le FO autant au niveau des AC à courte chaîne qu’à moyenne et longue chaîne. Troisièmement, nous avons une fois de plus validé les effets du SPF au niveau de la tolérance au glucose, mais sur une période de 6 mois. Nous nous sommes concentrés sur le profil métabolomique des acides aminés (AA) plasmatiques et avons tenté de comprendre les changements importants survenus après 6 mois de diète en faisant l’analyse par immunobavardage des protéines et enzymes régulant le catabolisme des acides aminés à chaîne ramifiée (branched-chain amino acids, BCAA). L’utilisation du plasma obtenu au sacrifice à l’état de jeûne et post prandial de notre cohorte de souris nourries pendant 3 mois nous a permis d’évaluer l’association entre la signature métabolomique des AA et les effets physiologiques du SPF. Ces études démontrent le potentiel du SPF jumelé ou non avec le FO dans la prévention de complications reliées à l’obésité, comme l’intolérance au glucose, l’inflammation de bas degré et la dyslipidémie. / The main objective of this thesis was to evaluate the metabolic and mechanistic effects of a low-molecular-weight salmon peptide fraction (SPF) combined or not with omega-3-rich fish oil (FO) in the context of diet-induced obesity (DIO) in a murine model of the metabolic syndrome (MetS), the LDL-/-/ApoB100/100 mouse. In the first study, we have shown that mice fed the SPF alone or in combination with FO (SPF+FO) were more glucose tolerant and had marked improvements in their plasma lipid profile, adipose tissue inflammation and hepatic insulin signaling pathway. These effects were associated with a small reduction in body weight, liver weight and energy efficiency. These in vivo effects were then validated in 3 cell lines. Secondly, we validated once again the beneficial impact of SPF on glucose tolerance after 3 months of diet. We aimed to explore its mechanisms of action by doing an extensive assessment of the acylcarnitine (AC) plasma metabolome and the hepatic gene expression of the mice. We found that adiponectin levels and many hepatic genes involved in inflammation, in glucose and lipid homeostasis and in mitochondrial and peroxisomal β-oxidation were altered with SPF and FO. The AC profile was modified upon dietary treatment with FO and SPF, with significant changes in short-, medium- and long-chain AC. Thirdly, we validated the beneficial effects of SPF on glucose tolerance over a 6- month period, and decided to concentrate on the metabolomic profile of plasma amino acids (AA). We aimed to understand the important alterations that occured after 6-months on diet in the SPF-fed animals. Then we also looked at changes in the proteins and enzymes regulating branched-chain amino acids (BCAA) catabolism in liver, skeletal muscle and epidydimal adipose tissue by Western blotting. The metabolomic analyses of plasma obtained after 3 months of diet in our other cohort of mice gave us the opportunity to evaluate the association between the AA signature and the physiological effects of SPF. These studies show the potential of SPF combined or not with FO as a nutraceutical for the prevention of obesity-related complications, such as glucose intolerance, low-grade inflammation and dyslipidemia.

Ce projet d’intervention nutritionnelle avait pour but d’étudier la variabilité interindividuelle observée dans la réponse métabolique des facteurs de risque des maladies cardiovasculaires (MCV) à une supplémentation en acides gras polyinsaturées (AGPI) oméga-3 (n-3). Deux-cent dix participants (97 hommes et 113 femmes) ont complété la période de supplémentation de 6 semaines avec cinq grammes d’huile de poisson, dont 3 grammes d’oméga-3 par jour (1.9 à 2.2g EPA + 1.1g DHA). Suite à l’intervention, une diminution significative des niveaux de triglycérides (TG) sanguins a été observée. De plus, les résultats de cette étude suggèrent que l’âge, le sexe, l’indice de masse corporelle (IMC) et le génotype de l’APOE peuvent être identifiés comme étant des facteurs importants de la modulation des concentrations plasmatiques des facteurs de risque de MCV suite à une supplémentation en AGPI n-3. / The goal of this nutritional intervention was to test the interindividual variability observed in the metabolic response to an omega-3 (n-3) polyunsaturated fatty acids (PUFA) supplementation. Two hundred and ten subjects (97 men and 113 women) completed the intervention. A supplementation with five grams of fish oil, providing 3 grams of n-3 per day (1.9 to 2.2g EPA + 1.1g DHA) has been administered for a 6-week period following a 2-week run-in period where nutritional recommendations were established. After the intervention, a significant decrease in blood triglyceride (TG) levels was observed. In addition, the results of this study suggest that age, sex, body mass index, and APOE genotype may be identified as potential contributions to important cardiovascular disease risk factors in response to an n-3 PUFA supplementation.