L’obésité abdominale est associée à de nombreuses complications métaboliques, telles que la résistance à l’insuline, le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires. Récemment, il a été suggéré que ces anomalies métaboliques sont étroitement associées à la taille des adipocytes, cellules constitutives du tissu adipeux. En effet, plusieurs travaux suggèrent que plus les adipocytes sont gros, plus ils produisent des adipokines pro-inflammatoires, responsables de l’inflammation chronique associée à l’obésité. Dans ce contexte, le but de ce travail de thèse était, dans un premier temps, d’établir les répartitions en fréquences de tailles des adipocytes dans différentes situations physiologiques et physiopathologiques et dans différents dépôts adipeux à l’aide du Multisizer IV Coulter counter et dans un second temps de corréler la taille des adipocytes à leurs fonctions physiologiques. D’une part, nous avons montré que quels que soient les dépôts adipeux, les répartitions en fréquences de tailles des adipocytes ont toutes le même profil, elles sont bimodales avec une population de petits adipocytes (diamètre < nadir) et une population de gros adipocytes (diamètre > nadir). La privation en insuline (diabète de type I) entraînant une diminution de 60% de la masse du tissu adipeux, altére profondément la répartition bimodale en fréquences de tailles des adipocytes. La supplémentation en insuline de ces animaux diabétiques restaure la cellularité du tissu adipeux et la répartition en fréquences de tailles des adipocytes, suggérant un rôle régulateur majeur de l’insuline sur ces paramètres. La restriction calorique partielle, nous a permis de mettre en évidence un phénomène d’hystérésis dans certains tissus adipeux. De plus, à partir des données de restriction calorique prolongée il a été possible d’établir un modèle prédisant la cinétique des changements de tailles des adipocytes et de la répartition en fréquences de tailles. D’autre part, après avoir séparé les adipocytes en deux populations : les gros (diamètre > 50 µm) et les petits adipocytes (diamètre < 50 µm) nous avons montré que les petits adipocytes sont plus sensibles à l’insuline que les gros. Nous avons aussi constaté que les gros adipocytes sont plus lipolytiques que les petits adipocytes. Ces données sont en accord avec le modèle établi montrant que les échanges avec le micro-environnement tissulaire sont surtout dépendants de la surface des membranes cellulaires. Ainsi, nos résultats mettent en évidence que si la quantité de tissu adipeux est importante, sa qualité, dont la répartition en fréquences de tailles des adipocytes, est également importante et pourrait servir de paramètre prédictif du développement des désordres métaboliques. / Abdominal obesity is associated with several metabolic complications such as insulin resistance, type 2 diabetes and cardiovascular diseases. Recently, it has been suggested that these metabolic abnormalities are closely related to the size of adipocytes, cells constituting adipose tissue. Indeed, numerous studies suggested that the more adipocytes are larger, the more they produce pro-inflammatory adipokines which are responsible for obesity-associated chronic inflammation. In this context, the aim of this work was, in the first time, to establish the size frequency distributions of adipocytes in different physiological and pathological situations and in different fat depots using the Coulter counter Multisizer IV, and in the second time to correlate the size of the adipocytes to their physiological functions. On the one hand, we have shown that, all adipocyte size frequency distributions have the same profile regardless of fat depots, they are bimodal with both the population of small adipocytes (diameter < nadir) and the population of large adipocytes (diameter > nadir). Deprivation of insulin (type I diabetes) resulting in a decrease of 60% of adipose tissue mass, profoundly alters the bimodal distribution of adipocyte size frequency. Insulin supplementation of these diabetic animals restores cellularity of adipose tissue and the size-frequency distribution of adipocytes, suggesting a major regulatory role of insulin on these parameters. Partial caloric restriction has allowed us to a hysteresis phenomenon in some adipose tissues. In addition, following data from extended caloric restriction it has been possible to develop a model predicting the kinetic of changes concerning both the size of adipocytes and the frequency distribution. On the other hand, after separating the adipocytes in two populations: large (diameter > 50 microns) and small adipocytes (diameter < 50 microns), we have shown that small adipocytes are more insulin-sensitive than large ones. We also observed that larger adipocytes are more lipolytic than smaller ones. These data are in agreement with the established model showing that the interactions with the tissue microenvironment are mainly dependent on the surface of cell membranes. Thus, our results show that if the amount of adipose tissue is important, the quality which noticed by the adipocyte size frequency distributions is also important and could be used as a marker to predict the development of metabolic disorders.

Les cellules sont la plus petite forme de vie individuelle qui forme un organisme. La structure et la santé de tous les organismes est essentiellement définie par le nombre, le type et la taille de leurs cellules. Composé d'environ 30 trillions de cellules, l'homme possède des cellules aux fonctions et aux tailles remarquablement variées, allant d'un neurone pouvant atteindre un mètre à une cellule lymphoïde d'environ 16 µm de diamètre. Il est connu que la taille est fondamentalement l'équilibre entre la croissance cellulaire et la division cellulaire. Néanmoins, les questions sur les réseaux moléculaires qui contrôlent et déterminent le maintien de la taille optimale des cellules restent à déchiffrer. D'innombrables travaux ont caractérisé mTORC1 comme une voie régulatrice majeure de la croissance cellulaire jouant un rôle central, intégrant des stimuli intra et extracellulaires. Ce travail porte sur l'investigation et la caractérisation des acteurs moléculaires et des processus qui orchestrent la taille des cellules humaine déterminées par l'épistase chimique. J'ai entrepris une bibliothèque CRISPR / Cas9 à inactivation prolongée (EKO) dans NALM-6 (lignée cellulaire de lymphome pré-B), suivie d'un fractionnement de la taille des cellules par élutriation à contre-courant en présence de rapamycine (inhibiteur de mTOR), et comparé aux données non publiées données du laboratoire utilisant les mêmes méthodes sans rapamycine. Cette analyse de l'étude indique que dans le contexte amont de mTOR, la perte de gènes liés à la détection des nutriments entraîne une perte de taille en présence d'inhibition de mTOR. En outre, plusieurs knockouts géniques dans la biogenèse des ribosomes et l'homéostasie du calcium ont conduit à une perte ou un gain de taille, montrant un rôle pivot possible de ces processus dans le contrôle de la taille des cellules d'une manière dépendante de mTOR. Ce travail a fourni des informations sur les gènes et réseaux connus et inconnus qui peuvent réguler la taille des cellules d'une manière dépendante de mTOR. Ces résultats doivent être validés et approfondis. / All organisms are essentially structured and fitness defined by cell number, type and size. Composed of around 30 trillion cells, humans have cells with remarkably varied functions and size, ranging from a neuron that can reach one meter in length to a lymphoid cell that is around 16 μm in diameter. At a fundamental level, size is determined by the balance between cell growth and cell division. The molecular networks that control and maintain optimal cell size are yet to be deciphered. The mTORC1 pathway is a major regulator of cell growth that plays a central role in integrating intra- and extra-cellular stimuli. This study addresses the investigation and characterization of the molecular players and processes that orchestrate cell size in human cells, as determined by chemical-genetic size screens and epistasis analysis. I undertook a CRISPR/Cas9 extended-knockout (EKO) genome-wide library screen in the NALM-6 pre-B lymphoma cell line, followed by cell size fractionation by counter flow elutriation in the presence of the mTOR inhibitor rapamycin, and compared the screen data to a similar screen performed in the absence of rapamycin. The analysis indicates that upstream of mTOR, the loss of genes that are related to nutrient sensing, results in size changes in the presence of mTOR inhibition. Also, several gene knockouts in ribosome biogenesis and calcium homeostasis led to size alterations, suggesting a possible a pivotal role of these processes in cell size control in a mTOR-dependent fashion. This study provides insights into the genetic networks that regulate cell size in a mTOR-dependent fashion and establishes new hypotheses for future experimental tests.