La prévention nutritionnelle du syndrome métabolique dont l'incidence ne cesse d'augmenter dans les pays industrialisés, entraînant des risques accrus de diabètes et de maladies cardiovasculaires, apparaît comme un enjeu important de Santé publique. La découverte récente des relations étroites entre l'insulinorésistance, signe majeur du syndrome métabolique et le stress oxydant, nous a conduit à considérer les nutriments, à la fois antioxydants et potentiellement insulino-sensibilisateurs, comme des facteurs nutritionnels de choix dans la stratégie de prévention du syndrome métabolique. Trois microconstituants de notre alimentation ont été étudiés: les polyphénols de la cannelle et du thé vert, le chrome III, oligoélément essentiel. Sur un modèle animal de syndrome métabolique, le rat fructose, les extraits de thé vert, riches en épigallocatéchine gallate EGCG, non seulement exercent une protection antioxydante sur les principales cibles impliquées dans les complications oxydatives du diabète (lipides, protéines et acides nucléiques) mais, sont également de puissants modulateurs des métabolismes glucidiques et lipidiques. Les extraits de thé vert activent la cascade de signalisation de l'insuline et modifient l'expression des gènes impliqués dans son métabolisme, et en particulier augmente l'expression des Glut-4 ce qui pourrait expliquer l'amélioration de la glycémie sur notre modèle de syndrome métabolique. Chez l'homme comme chez l'animal, les régimes comportant des extraits aqueux de cannelle, exercent une protection antioxydante, et une corrélation avec la régulation de la glycémie a été trouvée. En ce qui concerne le chrome III, nous apportons, sur cultures cellulaires, les preuves de son absence de génotoxicité à des doses très supérieures à celles utilisées dans les supplémentations chez l'homme, ainsi que des données nouvelles sur son mécanisme d'action antioxydant, impliquant un mécanisme moléculaire d'induction de l'expression de gènes modulant la défense antioxydante et la réparation de l'ADN. Ces premiers résultats sont expérimentaux. Ils démontrent la pertinence d'une association de nutriments antioxydants et insulino potentialisateurs dans la prévention du syndrome métabolique. Cependant, les nombreuses limites dues aux conditions expérimentales imposent de poursuivre ce travail par des études d'intervention chez l'homme, associant dans une supplémentation combinée, extraits de thé vert, extraits aqueux de cannelle et histidinate de chrome.

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De nombreuses études indiquent que la prématurité, qui représente 8 % des naissances, estassociée à des indices précoces de dysfonction vasculaire, d'élévation de la pression sanguineet de survenue de diabète de type 2. Les enfants nés prématurément sont plus sujets auxblessures oxydatives de par l'immaturité de leurs défenses antioxydantes et de leur expositionà des situations pro-oxydantes (exposition à l'air ambiant, à un supplément d'oxygène, ou àune exposition aux infections). Cependant, les conséquences à long terme des blessuresoxydatives induites par une exposition à l'oxygène en période périnatale restent méconnues.Le but de ce doctorat a été de mettre en évidence certains mécanismes pouvant relier lesdommages de la prématurité induits par l'oxygène, et le risque à long terme de développer desmaladies cardiovasculaires et métaboliques dans le concept global d'une programmationdéveloppementale de l'hypertension et des pathologies reliées au syndrome métabolique. Des ratons Sprague-Dawley (SD) ont été exposés à 80 % O2 (O2) vs air ambiant (AA) du 3èmeau 10ème jour de vie. Concernant les paramètres cardiovasculaires, nous avons mesuré aucours de la croissance, la pression sanguine à la queue (de la 4ème semaine à la 15ème semaine)et à l'âge adulte : la réactivité vasculaire à l'angiotensine II (AngII) et au carbachol (ex vivo,carotides) avec ou sans le tempol; la production d'oxyde nitrique (NO) en présence ou non Larginineet de L-sépiaptérine (aorte, immunohistochimie) ainsi que l'expression de la nitricoxyde synthase endothéliale (eNOS) (aorte, immunohistochimie et western blot); le stressoxydant vasculaire (aorte, chemiluminescence) par la mesure de la production d'anionssuperoxide en présence ou non des inhibiteurs de la nicotinamide-adenine-dinucleotide-phosphate (NADPH oxydase) et de la nitric oxyde synthase endotheliale (eNOS), l'apocynine,et N-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) respectivement, ainsi que le stress oxydantcirculant par la mesure des niveaux plasmatiques de malondialdéhyde (MDA, HPLC); ladensité microvasculaire a été évaluée au niveau du muscle tibial antérieur,immunohistochimie); la vitesse d'onde pulsée (VOP) (entre la valve aortique et juste avant labifurcation ilio-fémorale) a été mesurée par ultrason; le nombre de néphrons a été compté pardigestion acide. L'ontogenèse de la plupart de ces mécanismes a été regardée à l'âge de 4semaines.Concernant les paramètres métaboliques, le poids a été mesuré au cours de la croissance. Àl'âge adulte, la composition corporelle et la tolérance au glucose ont été évaluées. À l'âge de 4 semaines, aucune différence n'a été observée dans la pression sanguine, laréactivité vasculaire et le stress oxydant, mais chez les rats O2 vs AA, la densitémicrovasculaire est moindre, et des changements histologiques suggèrent la présence d'unerigidité artérielle augmentée.À l'âge adulte chez les rats O2 vs AA (n = 6-8 /groupe) : i) les pressions sanguines systoliqueset diastoliques sont augmentées; ii) la réactivité vasculaire à l'AngII est augmentée et celle aucarbachol est diminuée, le tempol prévient ces dysfonctions; iii) la production de NO est plusfaible au niveau basal et après stimulation par le carbachol, mais est restaurée après la préincubationavec L-arginine et L-sépiaptérine; iv) l'expression d'eNOS est diminuée parimmunohistochimie et augmentée par western blot; v) les niveaux d'anions superoxide, auniveau basal et en réponse à l'AngII, sont augmentés et sont induits par la NADPH oxydase etle non-couplage d'eNOS; vi) les niveaux plasmatiques de MDA sont augmentés; vii) Ladensité microvasculaire est moindre; viii) la VOP est augmentée; ix) le nombre de néphrons par rein est réduit; x) le poids est plus faible au cours de la croissance et un catch up estobservé à l'âge adulte; la composition corporelle n'est pas différente entre les groupes; xi) latolérance au glucose est diminuée. Ces résultats supportent l'hypothèse d'une programmation développementale des maladiescardiovasculaires et métaboliques à l'âge adulte à la suite d'un stress hyperoxique néonatal.

L’existence d’une relation entre les troubles cardio-métaboliques composant le syndrome métabolique et une hyperactivité sympathique est bien admise dans la littérature sans que la relation causale entre ces deux entités soit clairement définie. Nos travaux sur un modèle murin d’hyperactivité sympathique constitutive (délétion partielle et/ou complète du transporteur de recapture de la noradrénaline) ont permis de mettre en évidence le rôle de celle-ci dans le développement de troubles glucidiques : 1) Une augmentation de l’activité sympathique est un facteur suffisant pour le développement de troubles glucidiques précoces associant une intolérance au glucose à une hyperinsulinémie basale sans hyperglycémie. 2) Ces désordres seraient dus à un retard de sécrétion d’insuline en réponse au glucose, probablement consécutif à une sous-expression du transporteur GLUT2. Ces résultats montrent que l’hyperactivité sympathique chronique pourrait constituer un facteur pronostic permettant le diagnostic précoce de patients à risque de développer des troubles de l’homéostasie glucidique et ouvre des perspectives dans le traitement du diabète de type 2. / Several studies have established an association between cardiometabolic disorders composing the metabolic syndrome and sympathetic hyperactivity. The causal relationship is however not clearly defined. Our work on a murine model of constitutive sympathetic hyperactivity (partial and / or complete deletion of the norepinephrine reuptake transporter) highlights its role in the development of carbohydrate disorders: 1) An increase in the sympathetic activity is a sufficient factor for early carbohydrate disorders associating glucose intolerance with basal hyperinsulinemia without hyperglycemia. 2) These disorder are thought to be due to a delay in insulin secretion in response to glucose stimulation, probably consecutive to a decreased expression of the GLUT2 transporter. These results show that chronic sympathetic hyperactivity may constitute a prognostic factor allowing the early diagnosis of patients at risk to develop glucose homeostasis disorders and opens perspectives in the treatment of type 2 diabetes mellitus.

Les facteurs de risque cardiovasculaires et métaboliques qui caractérisent le syndrome métabolique (SM), y compris l'hypertension, l'obésité et l'intolérance au glucose, sont accompagnés d'hyperactivité sympathique. Dans cette étude, nous avons étudié les effets d'un traitement antihypertenseur chronique utilisant des médicaments d’action centrale sur les paramètres métaboliques et microvasculaires chez les rats soumis à un régime riche en gras et en sel. Pour cela, cinquante rats Wistar ont reçu un régime normal ou riche en gras pendant 20 semaines. Le groupe HFD a reçu clonidine par voie orale, rilmenidine, LNP 599 ou véhicule. La microcirculation fonctionnelle a été évaluée par vidéomicroscopie intravitale. La microcirculation structurale a été étudiée par analyse histochimique. Nous avons conclu que la modulation de l'activité sympathique corrige la raréfaction capillaire dans le muscle squelettique et le ventricule gauche dans un modèle expérimental de SM chez le rat. / Cardiovascular and metabolic risk factors that characterize the metabolic syndrome (MS), including high blood pressure, obesity and glucose intolerance, are accompanied by sympathetic hyperactivity. In this study, we investigated the effects of a chronic oral antihypertensive treatment using centrally-acting sympatho-inhibitory drugs on the metabolic and microvascular parameters in rats under long-term high-fat diet with salt supplementation. For that, fifty male adult Wistar rats were maintained under normal or high-fat diet during 20 weeks. The HFD group received oral clonidine, rilmenidine, LNP 599 or vehicle. Functional microcirculation was evaluated by intravital videomicroscopy and the structural was studied using histochemical analysis. We concluded that the modulation of sympathetic activity reverses the capillary rarefaction in the skeletal muscle and left ventricle in an experimental model of MS in rats.

La phytothérapie désigne la médecine fondée sur les extraits de plantes et les principes actifs naturels. Devant l’augmentation considérable du nombre de diabétiques, de nombreux chercheurs ont cherché à évaluer l’action pharmacologique de certaines plantes traditionnelle. Le jojoba (Simmondsia chinensis) est un arbuste de la famille des Simmondsiacées qui possède de nombreuses propriétés liées à une composition très riche et très diversifiée. Les objectifs poursuivis au cours de cette thèse étaient de valider l’utilisation du jojoba dans la prévention de diabète de type 2 et de ses complications en évaluant l’effet antioxydant in vitro d’un extrait aqueux de jojoba et en le comparant à un extrait purifié, la simmondsine, sur une lignée pancréatique, et démontrant l’efficacité de différents extraits de la graine de jojoba sur une lignée cellulaire hépatique suite à une hyperglycémie chronique et un hyperinsulinisme et enfin en validant in vivo l’efficacité du jojoba sur un modèle d’intolérance au glucose induit chez le rat à l’aide d’une alimentation riche en fructose et en graisse (HFHF). Les résultats in vitro ont montré que les différents extraits de la graine de jojoba testés ne possèdent aucune toxicité sur les lignées cellulaires mais permettent d’assurer une protection face à un stress oxydant induit par une hyperglycémie et un hyperinsulinisme. Cette protection semble être liée à l’inhibition en amont de l’expression de l’enzyme pro-oxydante p22phox. In vivo, l’étude sur le modèle de rat HFHF a permis de confirmer l’effet anorexigène du jojoba associé à un effet curatif sur les complications, notamment hépatiques et rénales, qui pourrait être lié à son pouvoir anti-oxydant. Cette étude a ainsi permis de démontrer l’efficacité des graines de jojoba dans le traitement du diabète et de ses complications. / Herbal medicine refers to medicine based on plant extracts and natural active ingredients. As the number of diabetic patient increase dramatically, many researchers have sought to evaluate the pharmacological action of several traditional plants. The jojoba (Simmondsia chinensis) is a shrub of the family Simmondsiaceae which has many properties linked to a very rich and diversified composition. The objectives pursued during this thesis were to validate the use of jojoba in the prevention of type 2 diabetes and its complications by evaluating in vitro the antioxidant effect of an aqueous extract of jojoba and compare this extract to a pure molecule, the simmondsin, on a pancreatic beta cell line, by demonstrating the efficacy of the various extracts of the jojoba seed on a hepatic cell line following chronic hyperglycemia and hyperinsulinemia and finally by validating in vivo the efficacy of jojoba on rat a model of glucose intolerance induced by high-fat high-fructose diet (HFHF). The results in vitro showed that the various extracts of the jojoba seed tested were not cytotoxic on the cell lines but provided protection against oxidative stress induced by hyperglycemia and hyperinsulinemia. This protection appears to be related to the inhibition of the expression of the p22phox pro-oxidant enzyme. In vivo, the study on the HFHF rat model confirmed the anorectic effect of jojoba combined with a curative effect on complications, in particular liver and kidney damage, which could be linked to its antioxidant properties. This study demonstrated the efficacy of jojoba seeds in the treatment of diabetes and its complications.

Le syndrome métabolique (SMet) est caractérisé par la conjonction de troubles cardiovasculaires et métaboliques. Une hyperactivité du système nerveux sympathique pourrait être impliquée dans le développement du SMet. Les récepteurs I1 des imidazolines (RI1) identifiés par notre équipe ont une action sympatho-inhibitrice et représentent donc une cible de choix pour le développement de nouveaux médicaments. Dans notre laboratoire, des études de pharmaco-chimie ont permis de synthétiser une série d’aminopyrrolines sélectives des RI1. Des études préliminaires nous ont permis de sélectionner un chef de file, le LNP599, qui diminue la pression artérielle et induit des effets métaboliques bénéfiques. Des effets périphériques additionnels liés à l’adiponectine ont également été remarqués. Le premier objectif de ma thèse a consisté au développement d’un modèle original de SMet chez le ouistiti pour y tester l’intérêt thérapeutique du LNP599. Le second objectif fut d’étudier les effets périphériques potentiels des ligands RI1. Ces études ont été menées chez le rat âgé, un modèle d’insulino-résistance modérée, et sur les cellules hépatocytaires HepG2. / Metabolic syndrome (MetS) can be defined as a combination of cardiovascular and metabolic disorders. Sympathetic nervous system overactivity may be involved in the development of MetS. I1 imidazoline receptors (I1R), identified by our team, have a sympatho-inhibitory action and therefore, represent a target for developing new drugs. In our laboratory, pharmaco-chemical studies led to the synthesis of I1R selectives aminopyrrolines. Preliminary studies allowed us to select a leader, the LNP599, which lowers blood pressure and induces beneficial metabolic effects. Additional peripheral effects related to adiponectin were also noted. The first aim of my thesis consisted in the development of an original model of MetS in marmoset in order to test the therapeutic benefit of LNP599. The second objective was to study the potential effects of peripheral I1R ligands. These studies were conducted in elderly rats, a model of moderate insulin resistance, and in the HepG2 cells.

Les dysfonctions cardiovasculaires et cérébrovasculaires constituent une des principales causes de morbidité et de mortalité à l’échelle mondiale. Ce travail s'inscrit clans une logique descriptive à finalité préventive, analysant les différents désordres physiologiques liés au syndrome métabolique (MetS), défini suivant les critères du NCEP, sur un échantillon de plus mille sexagénaires bien portants choisis dans la liste électorale de la ville de Saint-Etienne. A l’issue des différentes évaluations, il ressort que 1) le tour de taille, l'un des composants du MetS, constitue le principal lien d'association indépendant entre le MetS et un témoin de l'inflammation, la protéine c-réactive (CRP) 2) l'index de désaturation nocturne de l’oxyhémoglobine est le principal témoin des interactions entre le MetS et le syndrome d'apnées du sommeil ; 3) la sensibilité du baroréflexe est largement affaiblie par le MetS, et ce en fonction de sa sévérité 4) l'évaluation de la variabilité de la fréquence cardiaque à partir d'enregistrements de 24 heures, reste le meilleur témoin de sa diminution, plus encore chez les femmes ; 5) l'obésité évaluée par le body fat index, nouvel indice créé par notre équipe, explique mieux les associations avec la baisse de l'activité autonomique. Le MetS est un ensemble de facteurs interactifs responsables ou consécutifs aux dysfonctionnements métaboliques multiples. Dans cette optique, c’est souvent leur combinaison qui est le plus redoutable. Notre travail démontre la forte association entre le MetS et l'activité autonomique. Toutes ces observations apportent un complément d'information clans la compréhension des conséquences du MetS chez le sujet âgé / Cardiovascular and metabolic disorders represent today one of the main causes of morbidity and mortality in the world. We analysed different physiologic and metabolic disorders associated to metabolic syndrome, defined by NCEP criteria, within one thousand healthy aged subjects recruited from the electoral list of the town of Saint Etienne. Our main results are that 1) waist circumference presents the strongest relationship between metabolic syndrome and C-reactive protein (CRP), an inflammatory indicator; 2) nocturnal oxyhemoglobin desaturation index is the main marker of the relationship between metabolic syndrome and obstructive sleep apnoea ; 3) baroreflex sensibility is largely altered by the metabolic syndrome, in relation with its severity ; 4) the indices of heart rate variability evaluated by 24-hour ECG monitoring, constitute the best marker of autonomic activity decrease with metabolic syndrome ; 5) obesity, evaluated by Body Fat index, a new rnarker created in our laboratory, presents the best association with autonomic activity decrease. Metabolic syndrome is a cluster of interacting factors responsible of, or consecutive to muItiple metabolic dysfunctions. In that view, the combination of these factors worsens the autonomic nervous system deactivation, particularly in women. Our work demonstrates, globally, a strong degree of implication

Certains facteurs de risque, comme l’hyperlipidémie, l’hyper-agrégabilité des plaquettes sanguines et le stress oxydant favorisent la progression des maladies cardiovasculaires. L’objectif de ce travail est de comparer les effets des AGPI-LC issus de sources différentes (microalgue marine, huile d’argan et de poisson) sur l’installation du syndrome métabolique chez des rats soumis à un régime hyperlipidique. Les effets de l’huile d’argan sur la fonction plaquettaire et sur le bilan lipidique ont aussi été testés chez des patients dyslipidémiques. Une étude préliminaire sur des rats a été réalisée afin de rechercher la dose minimale de la microalgue (Odontella aurita) à incorporer dans le régime pour obtenir un effet positif sur les différents paramètres mesurés. Nous avons ensuite étudié l’effet du lyophilisat d’O. aurita sur les facteurs de risque cardiovasculaire induits par un régime hyperlipidique chez le rat. Les résultats ont montré, que l'apport d'O. aurita induit une diminution de la glycémie et des teneurs en lipides plasmatiques ainsi qu’une réduction de l'agrégation plaquettaire. Nous avons ensuite comparé les effets de cette microalgue avec l’huile de poisson. Pour cela une étude nutritionnelle a été réalisée chez des rats soumis à un régime hyperlipidique supplémenté ou non avec du lyophilisat d’O. aurita ou de l’huile de poisson. Il a ainsi été montré que la supplémentation en lyophilisat d’O. aurita et en huile de poisson diminue l’agrégation plaquettaire et le stress oxydatif. Nous avons par la suite comparé les effets de l’huile de poisson riche en oméga-3, et de l’huile d’argan riche en oméga-6 et oméga-9. Nos résultats montrent que les 2 sources diminuent l’agrégation plaquettaire et les facteurs de risque du syndrome métabolique mais leurs mécanismes d’action semblent être différent. En complément Nous avons sur l’huile d’argan, réalisé au Maroc une étude clinique pour rechercher l’effet antiagrégant et hypolipémiant chez des patients dyslipidémiques. Les résultats obtenus montrent une amélioration significative des lipides athérogènes chez les patients consommant de l'huile d’argan. Cette amélioration consiste en une baisse très significative des taux de cholestérol total et de LDL-cholestérol sériques auxquels s'ajoutent une diminution de l’agrégation plaquettaire et du stress oxydatif chez les patients consommant de l'huile d’argan. / Some risk factors, such as hyperlipidemia, hyperaggregability of blood platelets and oxidative stress promotes the progression of cardiovascular disease. The objective of this study was to compare the effects of LC-PUFA from different sources (marine microalgae, argan oil and fish oil) on installing the metabolic syndrome in rats fed high fat diet. The effects of argan oil on platelet function and lipid profiles were also tested in dyslipidemic patients. A preliminary study was conducted to find the minimum dose of microalgae (Odontella aurita) to be incorporated in the diet for a positive effect on the different parameters measured. We then studied the effect of lyophilized O. aurita on cardiovascular risk factors induced by a high fat diet in rats. The results showed that the addition of O. aurita induces a reduction in blood glucose and plasma lipid levels and a reduction in platelet aggregation. We then compare the effects of microalgae with fish oil. For this, a nutritional study was conducted in rats subjected to a high fat diet (HF) supplemented or not with the freeze-dried O. aurita (HFOA) or fish oil (HFFO). Supplementation lyophilized O. aurita and fish oil decreases platelet aggregation and oxidative stress.We subsequently compared the effects of fish oil rich in omega-3, and argan oil which is rich in omega-6 and omega-9. Our results show that 2 sources of LC-PUFA decrease platelet aggregation and the risk factors of metabolic syndrome, but their mechanism of action appears to be different.We have also conducted a clinical study in Morocco to investigate the antiplatelet and lipid lowering effect of argan oil in patients with dyslipidemia. The results show a significant improvement in atherogenic lipids in patients consuming argan oil for 3 weeks. This improvement consists in a very significant reduction in total cholesterol and serum LDL cholesterol, with a decreased platelet aggregation and oxidative stress in patients consuming argan oil.

Les travaux présentés dans ce mémoire ont pour objectif d’approfondir la compréhension de l’altération de la réponse à la stimulation des récepteurs β-adrénergiques dans plusieurs contextes physiopathologiques. La première étude confirme l’existence d’une dysfonction β-adrénergique à l’échelle du cardiomyocyte au cours de la sénescence. Elle met en lumière le rôle de la protéine MRP4 (multidrug resistance associated protein 4) dans cette diminution de réponse inotrope positive à l’isoprotérénol. La deuxième étude évalue la réponse à la stimulation des récepteurs β-adrénergiques dans le syndrome métabolique et montre que la dysfonction est modérée dans ce contexte même en cas de diabète associé à l’obésité. Ces résultats fonctionnels sont expliqués par la diminution d’expression des récepteurs β1- et β2-adrénergiques mais l’absence de surexpression du récepteur β3-adrénergique comme observée dans le diabète de type 1. La troisième étude analyse le rôle de l’atorvastatine sur la réponse β-adrénergique chez les diabétiques et les mécanismes de modulation de cette réponse par une étude du transcriptome cardiaque. Elle montre également que l’inhibition de la production d’oxyde nitrite améliore la réponse β-adrénergique. La quatrième étude a expliqué une part de la dysfonction β-adrénergique chez les diabétiques par la surexpression de MRP4. L’inhibition de MRP4 a permis de restaurer la réponse à l’isoprotérénol au cours de la cardiopathie diabétique. Au total, l’ensemble de nos travaux poursuit la description des mécanismes de la dysfonction β-adrénergique dans la sénescence et le diabète et souligne le rôle de MRP4. / The studies presented in this report looked for a better understanding of the altered response to stimulation of the β-adrenergic receptors in several physiopathological contexts. The first study confirms the alteration of the β-adrenergic response at the cardiomyocyte level in the senescent cardiomyopathy. The role of MRP4 (multidrug resistance associated protein 4) in the reduced inotropic response to isoproterenol is emphasized. The second study evaluates the response to β-adrenoceptors stimulation in the metabolic syndrome and shows mild dysfunction in this context even in obesity associate with diabetes. These functional results are explained by a reduced expression of β1- and β2-adrenergic receptors but no overexpression of β3-adrenoceptor as observed in type 1 diabetes. The third study analyzes the role of atorvastatin on the β-adrenergic response in the diabetic cardiomyopathy and the mechanisms involved by study of the cardiac transcriptome. The inhibition of nitrite oxide production improves the response to β-adrenoceptors stimulation in diabetic heart. The fourth study explained part of the β-adrenergic dysfunction in the diabetic cardiomyopathy by the overexpression of MRP4. The inhibition of this protein restored the response to isoproterenol during diabetic cardiomyopathy. All together the present results carry on with description of the mechanisms involved in the β-adrenergic dysfunction in aging and diabetes and underline the role of MRP4.