Des données épidémiologiques indiquent qu’une dénutrition maternelle prénatale (DMP) induit un retard de croissance intra-utérin (RCIU) et prédispose la descendance au développement d’un syndrome métabolique (SM). Afin de comprendre les mécanismes impliqués dans la mise en place du SM, nous avons développé un modèle de restriction alimentaire de 70 % chez le rat pendant toute la gestation : le modèle FR30. Nos travaux montrent que la DMP augmente la sensibilité de la descendance mâle au développement de certains traits du SM tels qu’une hypertension modérée, une hyperleptinémie sans phénotype d’obésité, une hypercorticostéronémie, une perturbation de la régulation de la glycémie, une hyperphagie et de subtiles altérations des projections neuronales à POMC. Notre objectif a été ensuite d’identifier les mécanismes programmés par la DMP chez la descendance mâle FR30 adulte au niveau de l’axe hypothalamo-adipocytaire (HA). Basé sur la théorie de la programmation fœtale, nous avons tenté d’exacerber les perturbations métaboliques observées et/ou silencieuses par un régime hyperlipidique (HF) dès le sevrage. Bien que la DMP n’exacerbe pas les traits de SM induits par le régime HF, les rats FR30HF ont une prise de poids plus importante, une masse de dépôts adipeux augmentée, un taux de leptine plus important et une absence d’augmentation des glucocorticoïdes circulants suite au jeûne. Nous avons montré que le tissu adipeux présente de fortes variations d’expression génique différentes en fonction des dépôts adipeux, contrairement à l’hypothalamus. Nos travaux suggèrent donc que l’axe HA constitue l’une des cibles privilégiées de la programmation fœtale suite à une DMP. / Epidemiological studies have shown that maternal undernutrition during pregnancy (MU) leads to intrauterine growth retardation and may predispose individuals to the development of metabolic syndrome. In order to better understand the underlying mechanisms, we have developed a model of prenatal maternal 70% food-restricted diet throughout gestation in pregnant female rats called FR30. Our results show that MU increases the vulnerability to some metabolic syndrome features in adult male rat offspring such as mild hypertension, hyperleptinemia without obesity, hypercorticosteronemia, impaired glucose intolerance and hyperphagia and subtle alterations of POMC hypothalamic neurons projections. Our goal was then to identify tissue mechanisms programmed by MU in FR30 adult male offspring hypothalamic-adipose axis (HA). Based on the developmental origins of the metabolic syndrome, we attempted to heighten visible and/or silent metabolic alterations observed under standard diet by feeding FR30 rats a high fat (HF) diet since the weaning. Although MU does not worsen the metabolic syndrome features induced by postnatal HF feeding, FR30 adult rats gain more weight, exhibit greater body fat content, a rise of serum leptin levels and a blunted increase of corticosterone levels. FR30 MU does not significantly affect the hypothalamic mRNA levels whereas it leads to marked gene expression variation in WAT in depot-specific and diet-specific manners. Our results suggest that the HA tissue axis is one of the key targets of MU fetal programming in adult male rat offspring.

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

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

L’exposition foetale à l’hyperglycémie maternelle (HGM), ainsi qu’un poids à la naissance aux deux extrémités du spectre (petit ou grand poids en fonction de l’âge gestationnel) sont deux conditions associées à un risque accru de développer des maladies cardiovasculaires et/ou métaboliques, tels l’obésité ou le diabète de type II, plus tard dans la vie. Le système IGF {Insulin-like growth factor) est un important régulateur du métabolisme et de la croissance foeto-placentaire. Une perturbation moléculaire précoce du système IGF pourrait donc être impliquée dans la programmation métabolique foetale. Les objectifs de cette étude étaient donc d’évaluer l’impact d’une exposition foetale à l’HGM sur le profil de méthylation de l’ADN et d’ARNm des gènes IGF1R {Insulin-like growth factor 1 receptor), IGFBP3 {Insulin-like growth factor binding protein 3), IGFI {Insulin-like growth factor 1) et INSR {Insulin receptor) dans le placenta, puis d’évaluer les possibles associations entre le profil épigénétique des gènes de ce système et les indices de développement foeto-placentaire. L’HGM (incluant l’intolérance au glucose et le DGM) a été diagnostiquée selon les critères de l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS; HGM: n=34; normo-glycémie matemelle (NGM): n=106). Une hypométhylation de l’ADN des gènes IGF1R et IGFBP3 a été démontrée dans les placentas exposés à l’HGM comparé à ceux exposés à la NGM (respectivement -4,3%; p=0,02 et -2,5%; p= 0,01). Les niveaux de méthylation de l’ADN d’IGFIR et d'1GFBP3 étaient aussi corrélés négativement à la glycémie 2h post-HGOP (respectivement r=-0,23; p= 0,01 et r=-0,20; p= 0,03). Le poids du nouveau-né à la naissance était associé au niveau d’ARNm d’IGFIR dans le placenta (r=0,20; p=0,03). Ces résultats supportent la fonction régulatrice de croissance du système IGF au cours du développement foeto-placentaire et suggèrent une dérégulation du profil de méthylation de l’ADN des gènes IGF1R et d'IGFBP3 dans les placentas exposés à l'HGM. Cette étude suggère également un effet compensatoire du système IGF placentaire pouvant contribuer à limiter les effets promoteurs de croissance liés à l’hyperinsulinémie foetale associé à l’HGM. Les gènes IGF1R et IGFBP3 pourraient être impliqués dans la programmation foetale des maladies métaboliques chroniques.

Résumé: Le surpoids et l’obésité dans la population pédiatrique sont des préoccupations grandissantes à l’échelle mondiale. Actuellement, au Canada, près de 21 % des jeunes Canadiens âgés de 2 à 5 ans présentent un surpoids et malheureusement, 6 % d’entre eux souffrent d’obésité. De plus, 80 % de ces enfants risquent d’être obèses à l’âge adulte, ce qui mène à plusieurs impacts sur la santé. Afin de prévenir l’obésité infantile, il est important d’identifier des facteurs de risques, notamment ceux se produisant tôt dans la vie. Plusieurs études ont démontré l’importance de l’environnement fœtal dans l’établissement de la santé métabolique à long terme. Le poids à la naissance a souvent été utilisé comme marqueur de l’exposition prénatale. Cependant, le poids à la naissance n’est qu’un marqueur grossier. L’adiposité à la naissance a été identifiée comme un facteur de risque plus important puisqu’elle permet de prédire de l’adiposité durant l’enfance. Les deux déterminants maternels majeurs de la croissance fœtale sont le statut pondéral et la glycémie maternelle. Récemment, une adipokine a été suggérée comme un déterminant potentiel dans la programmation fœtale de l’obésité. La leptine, qui est produite par les adipocytes, joue un rôle important dans la balance énergétique, mais elle semble aussi importante dans le développement de l’obésité postnatale. Durant la grossesse, le placenta produit une large quantité de leptine et la majorité est sécrétée du côté maternel. Appuyés par le fait que la leptine maternelle circulante est le reflet de la sécrétion placentaire de leptine, nous avons émis l’hypothèse que la leptine maternelle serait associée à l’adiposité du nouveau-né, et ce, indépendamment de la glycémie maternelle. Nous avons étudié la leptine durant l’hyperglycémie provoquée par voie orale (HGPO) chez les femmes enceintes au 2e trimestre. Nous avons montré, chez les femmes en surpoids ou obèse, qu’une plus haute leptine maternelle était lié à une adiposité néonatale augmentée à la naissance. D’un autre côté, chez les femmes minces, une glycémie élevée était liée à une adiposité néonatale augmentée. Ces associations sont indépendantes de la parité, du statut tabagique, du gain de poids durant la grossesse, des triglycérides maternels, du mode d’accouchement, du sexe du nouveau-né et de l’âge gestationnel à la naissance. Ces résultats suggèrent une régulation différentielle entre ces deux marqueurs métaboliques maternels et l’adiposité néonatale, selon le statut pondéral pré-grossesse. / Abstract: Worldwide, overweight and obesity in the pediatric population is a growing concern. Almost 21% of Canadian children aged 2 to 5 years are overweight and unfortunately, 6% of them are obese. Among those children, 80% will remain obese in adulthood leading to several health impacts. To prevent childhood obesity, we need to identify risk factors especially those occurring early in life. A particular importance was given to the fetal environment in establishing long-term metabolic health. Therefore, birth weight was often used as a marker of prenatal exposure. However, birth weight is a fairl y crude marker, and neonatal adiposity was previously identified as a stronger predictor of childhood adiposity. Two of the most important maternal determinants of fetal growth are maternal weight status and glycaemia during pregnancy. Recently, an adipoki ne have been suggested as a potential contributor to prenatal programming of obesity. Leptin is produced by adipocytes and plays an important role in energy balance and maybe on programming of postnatal obesity. During pregnancy, the placenta produces large amounts of leptin and 80% is secreted to the maternal side. Support ed by the fact that circulating maternal leptin levels reflects the placenta leptin production, our hypothesis was that maternal leptin levels are associated with neonatal adiposity, inde pendently of maternal glycaemia. We investigated levels of leptin over the course of an oral glucose tolerance test (OGTT) in pregnant women at 2nd trimester. We showed that higher maternal leptinemia is associated with greater adiposity in newborns of mot hers who were overweight/obese when entering pregnancy. While in lean women, higher glycaemia is associated with greater adiposity in newborns. These associations are independent of parity, maternal smoking status, maternal gestational weight gain, maternal triglyceride levels, delivery mode, neonate sex and gestational age at delivery. Those results suggest a differential regulation two important maternal metabolic marker and neonatal adiposity, according to maternal weight status.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

L'exposition in utero au diabète maternel aboutit à des changements cardiovasculaires permanents en lien avec des altérations de la fonction vasculaire. En effet, alors que le rat exposé in utero à l'hyperglycémie maternelle modérée (DMO) développe une hypertension artérielle à 6 mois, une altération spécifique de la vasodilatation induite par la prostacycline dans l'aorte est présente dès l’âge de 3 mois. La prostacycline jouant un rôle clé dans le contrôle du tonus vasculaire dans les artères de résistance, nous avons émis l'hypothèse que la programmation foetale du tonus vasculaire suite à l'hyperglycémie maternelle pouvait jouer sur la régulation de la pression artérielle chez les DMO. Notre étude montre que la relaxation induite par la prostacycline est diminuée dans les artères mésentériques aussi bien à 3 mois qu’à 18 mois; de plus, une dysfonction endothéliale tardive associée à une augmentation de l'activité contractile des cellules musculaires lisses (tonus myogénique) est observée à 18 mois. Le tonus vasculaire est étroitement lié au remodelage vasculaire ; aussi nous avons étudié l'effet du diabète maternel sur le remodelage vasculaire après altération chronique de la pression ou du flux. Chez les DMO âgés, l'hypertension n’induit aucun remodelage de l'aorte, ni des artères mésentériques.Chez les jeunes DMO, la réduction du flux carotidien gauche (ligature) induit un remodelage constrictif ; la carotide droite subissant, quant à elle, un remodelage expansif en réponse à l’augmentation de flux. Par contre, la ligature des artères mésentériques n’entraîne aucun remodelage en réponse à la diminution de flux chez les DMO, alors que le remodelage expansif suite à l’augmentation de flux est maintenu. Ces résultats mettent en évidence une programmation foetale du système vasculaire en réponse au diabète maternel,qui pourrait être impliquée dans le développement de l'hypertension à plus long terme. / Cardiovascular alterations including hypertension are lifelong consequences of in utero exposure to maternal diabetes. One possibility was that hypertension could be caused by alterations of vascular function. Preliminary studies demonstrated that rat exposed in utero to moderated maternal hyperglycemia (DMO) developed hypertension around 6 months of age, associated with a specific alteration of prostacyclin-induced vasodilation in aorta. Because prostacyclin plays a key role in the control of vascular tone in resistance arteries, we aimed to determine whether maternal hyperglycaemia could affect this parameter in offspring. We hypothesized that fetal programming of vascular tone could impact regulation of arterial pressure in DMO. We found that prostacyclin induced relaxation was reduced in resistance arteries both at 3- and 18-month of age ; endothelium-mediated relaxation was reduced in 18-monthold DMO although an increase of contractile activity of smooth muscle cells (myogenic tone) was measured at the same age. Secondly, because vascular tone is closely linked to vascular remodeling, we studied the effect of maternal diabetes on vascular remodeling after chronic alteration of pressure or flow. In old DMO, hypertension did not induce inward remodeling neither in aorta nor in mesenteric arteries. In young DMO, the reduction of left carotid flow (induced by ligation) induced an inward remodeling ; the right carotid underwent an increased flow involving outward remodeling. Conversely, in mesenteric arteries, after 1 or 3 weeks of ligation, DMO did not exhibitin ward remodeling in response to low-flow although outward remodeling in high-flow arteries is maintained.These results evidenced a fetal programming of vascular system in adult rats exposed in utero to maternal diabetes, which may be involved in the development of hypertension.

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

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