Thèse de doctorat : Génie des procédés et des produits : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Thèse doctorat : Mathématiques : Metz : 2000. / Thèse soutenue sur ensemble de travaux. Bibliogr. Index.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine : Nancy 1 : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2009. / Titre de l'écran-titre (visionné le 25 mars 2009). Bibliogr.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2002. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Th.--Chir. dent.--Reims, 1979. N°: 43.

Lors de l’obésité, les défauts d’expansion du tissu adipeux blanc sont à l’origine des désordres métaboliques. Lorsque les adipocytes atteignent leurs capacités maximales de stockage de triglycérides, des dépôts ectopiques de lipides apparaissent dans le foie et le muscle conduisant à la résistance à l’insuline. De plus, les adipocytes dysfonctionnels sécrètent des facteurs d’alertes établissant une inflammation dans le tissu adipeux. Cette inflammation est médiée par les communications entre les adipocytes et les cellules immunitaires qui sont contrôlées par l’endocytose et le trafic intracellulaire. L’endocytose et les protéines Rab gouvernant ce processus pourraient être des éléments clés de l’expansion du tissu adipeux. L’équipe a démontré que l’expression de Rab4b était diminuée dans le tissu adipeux de patients obèses diabétiques et de souris obèses. Nos travaux montrent que l’expression de Rab4b est diminuée dans les lymphocytes T du tissu adipeux de souris et de patients obèses. L’invalidation de Rab4b dans les lymphocytes T in vivo induit une résistance à l’insuline et une accumulation d’acides gras dans le foie et dans le muscle sous régime normal. Ces défauts sont dus à une inhibition de l’adipogenèse par l’IL-6 et l’IL-17, limitant l’expansion du tissu adipeux. L’augmentation de ces cytokines pro-inflammatoires est une conséquence de l’augmentation du nombre de lymphocytes Th17 et une diminution des lymphocytes T régulateurs. Nous décrivons un nouveau mécanisme par lequel l’expression de Rab4b dans les lymphocytes T régule les complications métaboliques de l’obésité en changeant les sous-populations de cellules immunitaires dans le tissu adipeux. / Expendability defect of adipose tissue during obesity is at the basis of obesity-related metabolic complications. Indeed, when adipocytes reach their maximal triglyceride storage capacity, ectopic lipid depots are appearing in liver and muscles, leading to insulin resistance. Moreover, dysfunctional adipocytes secrete alarming factors leading to adipose tissue inflammation. This inflammation is sustained by adipocytes and immune cells communications that are controlled by endocytosis and intracellular trafficking. Endocytosis and its governing proteins, the Rab GTPases, could be pivotal in the regulation of adipose tissue expandability. Our team has demonstrated that Rab4b expression is reduced in obese diabetic patients and mice adipose tissues. The present work demonstrates that Rab4b is decreased in adipose tissue T cells in both obese patient and mice. The depletion of Rab4b in T cells in vivo leads to insulin resistance and lipid accumulation in liver and muscles under normal diet. These defects are due to adipogenesis inhibition by IL-6 and IL-17, which limits adipose tissue expansion. These pro-inflammatory cytokines are increased in adipose tissue of the mice depleted for Rab4b in T cells because the number of Th17 is increased at the expense of the number of regulatory T cells. We describe here a new mechanism in which Rab4b expression in T cells control obesity-related metabolic complications by tuning T cells subpopulations in adipose tissue.

Le tissu adipeux a longtemps été considéré comme un tissu inerte servant uniquement à la mise en réserve et à la libération des acides gras, mais nous savons maintenant qu’il possède une fonction endocrine et inflammatoire, impliquant ainsi ce tissu dans la pathophysiologie de l’obésité. En ce sens, beaucoup d’efforts sont déployés afin de minimiser son expansion, favoriser sa mobilisation ou encore améliorer l’homéostasie de ses fonctions. Notre compréhension de la nature biologique et physiologique du tissu adipeux a grandement évolué au cours des dernières décennies. De nouveaux concepts ont récemment émergé sur le tissu adipeux, notamment en ce qui concerne : 1) sa densité; et 2) sa plasticité. Dans la présente thèse, nous avons abordé ces deux concepts. L’objectif général des travaux était de caractériser les phénomènes entourant la densité et la plasticité du tissu adipeux. Afin de rencontrer cet objectif, nous avons développé une approche méthodologique nous permettant de mesurer l’accumulation des graisses et la densité radiologique du tissu adipeux, aussi appelée l’atténuation radiologique (la capacité du tissu adipeux à bloquer les rayons X) au niveau abdominal par tomographie axiale dans une cohorte de plus de 240 femmes. Nous avons démontré que l’atténuation radiologique des tissus adipeux sous-cutané et viscéral est significativement et négativement corrélée avec la taille adipocytaire dans le dépôt correspondant. De plus, nos résultats ont révélé que les femmes caractérisées par une hypertrophie des adipocytes viscéraux ont un profil lipidique altéré comparativement aux femmes ayant de plus petits adipocytes. Ces différences sont atténuées après un ajustement statistique pour la surface de tissu adipeux et éliminées après un ajustement statistique pour la surface et l’atténuation des tissus adipeux. Nous avons donc démontré que l’atténuation radiologique des tissus adipeux est un marqueur de la taille adipocytaire. Par le fait même, la taille adipocytaire est un intégrateur de la qualité et de la quantité du tissu adipeux. Nous avons étudié la plasticité des cellules de la fraction stroma-vasculaire et des adipocytes du tissu adipeux. D’abord, nous avons utilisé la cytométrie en flux pour caractériser le phénotype des précurseurs adipocytaires de la fraction stroma-vasculaire. Nous avons démontré qu’une souspopulation de précurseurs adipocytaires natifs CD45- CD31- CD34+ expriment le marqueur de surface CD38. Nous avons observé une expression plus élevée des gènes associés à l’adipogénèse dans les précurseurs CD38+ comparativement aux précurseurs CD38-. Nous avons également démontré que le développement de l’obésité par le biais d’une diète riche en gras est associé à une augmentation du nombre de précurseurs adipocytaires CD38+, particulièrement dans le dépôt intraabdominal. Nos travaux suggèrent donc que le CD38 est un marqueur d’engagement vers la ifférenciation adipocytaire. Par ailleurs, nous avons étudié un exemple de la plasticité des adipocytes matures, soit la dédifférenciation. Nous avons utilisé des puces à ADN pour examiner les changements d’expression génique au cours du processus de dédifférenciation. Nous avons observé une diminution de l’expression des gènes associés aux fonctions de l’adipocyte mature et une augmentation de l’expression des gènes associés à la reprogrammation cellulaire, au cycle cellulaire et à la matrice extracellulaire. Par ailleurs, nous avons développé un modèle de culture cellulaire nous permettant de dédifférencier les adipocytes matures et de moduler certains aspects du processus de dédifférenciation. Cela nous a permis de démontrer un rôle pour le sentier métabolique du Transforming growth factor-β dans la modulation de l’expression des différents types de collagène au cours du processus de dédifférenciation des adipocytes matures. Finalement, nous avons effectué des expériences d’immunofluorescence et de microscopie en temps réel afin de caractériser le processus de dédifférenciation des adipocytes matures. Nous avons démontré que la dédifférenciation est complètement inhibée par l’ajout d’agents bloquant la division cellulaire. Nous avons observé la présence d’adipocytes binucléiques au cours du processus de dédifférenciation, ainsi que des marqueurs de mitose. En conclusion, nos travaux ont permis de caractériser deux nouveaux aspects du tissu adipeux qui reflètent des processus biologiques précis qui ont leurs racines dans le cycle de vie de l’adipocyte, dont l’expansion hypertrophique, la prolifération et la différenciation cellulaire, ainsi que la dédifférenciation des adipocytes matures. Ces travaux proposent des avancées significatives dans notre compréhension de la nature dynamique de ce tissu. / Adipose tissue has been considered a passive reservoir for energy, but we now know that it is also a secretory and endocrine organ. Because of increasing obesity rates, a lot of ressources are being committed to prevent adipose tissue accumulation and associated biological effects. In the last years, our advance in the understanding of adipose tissue biology has greatly evolved. New paradigms on adipose tissue have emerged, especially regarding: 1) its radiologic density (or radiologic attenuation); and 2) its plasticity. In this thesis, we studied these two concepts. The overall objective of this thesis was to characterize the phenomena surrounding adipose tissue density and plasticity. To achieve our objective, we have applied methodological approaches that allowed us to measure abdominal adipose tissue accumulation and attenuation using computed tomography in a cohort of 240 women. We showed that subcutaneous and visceral adipose tissue attenuation is negatively and significantly associated with adipocyte size in the corresponding depot. Our results also demonstrated that women with adipocyte hypertrophy are characterized by an altered lipid profile compared to women with smaller adipocytes. Satistical adjustment for visceral adipose tissue area minimized these differences while subsequent adjustment for adipose tissue attenuation eliminated all differences. Our results suggest that fat cell size is a marker of adipose tissue radiologic attenuation and area, and therefore, an integrator of adipose tissue quality and quantity. We also studied the plasticity of the adipocyte precursors contained in the stromal-vascular fraction of adipose tissue and of mature adipocytes. To do so, we used flow cytometry analysis to characterize the phenotype of adipocyte precursors. We demonstrated that a subpopulation of CD45- CD31- CD34+ adipose progenitors express the cell surface protein CD38. These cells have higher levels of adipogenic genes compared to the CD45- CD31- CD34+ CD38- population. When cultivated, CD38+ cells show a greater adipogenic potential than the CD38- cells. We also found that obesity is associated with an increase in the number of CD38+ adipose progenitors, particularly in the intra-abdominal depot. Our results suggest that CD38 is a marker of commitment toward adipogenesis. Furtheremore, we studied the process of mature adipocyte dedifferentiation as a good example of adipose tissue plasticity. We examined changes in gene expression during the dedifferentiation process using microarray analysis. We found a decrease in the expression of genes associated with mature adipocyte functions and an increase in the expression of genes associated with cellular reprogramming, cell cycle and extra-cellular matrix. We have also developed a cellular culture system that allows us to dedifferentiate mature adipocytes and to modulate various aspects of the process. This allowed us to demonstrate a role for the Transforming growth factor β signaling in modulating collagen gene expression during dedifferentiation. Finally, we performed immunofluorescence and time-lapse microscopy experiments to characterize the process of mature adipocyte dedifferentiation. We demonstrated that adipocyte dedifferentiation is completely prevented by agents blocking cell division. We also observed binucleated adipocytes throughout the ceiling culture process and markers of mitosis. In conclusion, our studies allowed us to characterize various novel aspects of adipose tissue related to specific biological process, which have their roots in the adipocyte life cycle. They include hypertrophic expansion, cellular proliferation and differentiation, and adipocyte dedifferentiation. This is of significant importance in our understanding of adipose tissue dynamics.

L’obésité se caractérise par un excès de masse adipeuse corporelle. Elle est due à un déséquilibre de la balance énergétique qui dépend de l’apport énergétique et les dépenses énergétiques, notamment via la thermogenèse du tissu adipeux brun (brown adipose tissue — BAT). Le BAT est sous l’influence de différents systèmes de neurotransmetteurs au sein du système nerveux central et en particulier au niveau de l’hypothalamus par le système mélanocortines (SM). Cependant, le rôle du SM dans l’hypothalamus sur le contrôle du BAT reste à éclaircir. Les travaux présentés dans cette thèse visaient à i) montrer que le noyau paraventriculaire de l’hypothalamus (PVH) est au centre de la modulation des effets du SM sur la thermogenèse du BAT par le système endocannabinoïde (SE) et ii) mettre en évidence que le noyau préoptique médial (MPO) est un site d’activation de la thermogenèse par les mélanocortines dépendant d’un relais dans le noyau dorsomédian de l’hypothalamus (DMH). Nous avons observé que l’injection intra-cérébro-ventriculaire de MTII, un agoniste des récepteurs aux mélanocortines, augmente la dépense énergétique via la thermogenèse du BAT. D’autre part, les effets du MTII sur le BAT sont inhibés ou partiellement potentialisés par l’injection respective d’un agoniste (Δ9-THC) ou d’un antagoniste (AM251) du SE. Par la suite, nous avons mis en évidence que ces observations font intervenir spécifiquement le récepteur aux mélanocortines 4 et le récepteur aux cannabinoïdes de type 1. Enfin, notre étude a montré que des neurones du PVH co-expriment ces deux récepteurs et que les effets sur la thermogenèse de l’injection de MTII dans le PVH, sont totalement inhibés par l’administration de Δ9-THC dans le 4éme ventricule, suggérant donc, que la modulation du SM par le SE a lieu au sein de neurones du PVH projetant vers la moëlle épinière. D’autre part, l’injection de MTII dans le MPO stimule la thermogenèse du BAT. Toutefois, des lésions du DMH causées par l’acide kaïnique inhibent les effets du MTII. De plus, l’expression de gènes impliqués dans le métabolisme du tissu adipeux blanc inguinal est stimulée par le MTII, mais seulement chez les rats lésés. Ces résultats permettent donc d’établir que le duo MPO-DMH est une cible importante dans la modulation de l’homéostasie énergétique par les mélanocortines. L’ensemble de ces résultats montre le rôle majeur du SM au sein de l’hypothalamus dans le contrôle de l’activité thermogène du BAT. Cependant, la compréhension des réseaux neuronaux impliquant le SM et ses co-régulateurs reste à éclaircir avant d’envisager un traitement thérapeutique de l’obésité via le SM. / Obesity is characterized by an adiposity excess. It is due to an imbalance between energy intake and energy expenditure, which includes a few components including brown adipose tissue (BAT) thermogenesis. BAT is controlled by different neuronal systems of the central nervous system, including the melanocortin system (MS). However, the role of the hypothalamic melanocortin system in the control of BAT thermogeneis remains unclear. The studies presented in this thesis were designed to study i) that the paraventricular nucleus of the hypothalamus (PVH) is central for modulating the effects of MS on BAT thermogenesis by the endocannabinoid system (ES) and ii) to highlight the influence of the medial preoptic nucleus (MPO) as a site of the thermogenic action of MS and exploring the role played by the dorsomedial nucleus of the hypothalamus (DMH) in this action. We observed that intracerebroventricular (i.c.v) injection of melanocotin II (MTII), a melanocortin receptor agonist, increased energy expenditure through BAT thermogenesis. The MTII effects on BAT were inhibited or partially potentiated by an injection of ES agonist (Δ9-THC) or antagonist (AM251) respectively. Subsequently, we demonstrated that the melanocortin 4 receptor and the cannabinoid receptor type 1 were specifically involved in these observations. Finally, our study showed that PVH neurons co-expressed both these receptors and the effects on thermogenesis of the MTII injection into the PVH were completely inhibited by the administration of Δ9-THC in the 4th ventricle, suggesting that the modulation of MS by the ES occurred through PVH neurons projecting to the spinal cord. On the other hand, the injection of MTII in MPO stimulated BAT thermogenesis. Nonetheless, DMH lesions caused by kainic acid inhibited the effects of MTII. Furthermore, the gene expression involved in inguinal white adipose tissue metabolism were stimulated by MTII, but only in lesioned rats. These results indicate that the MPO-DMH duet is an important target in the modulation of energy homeostasis by the melanocortins. All of these results show the major role of MS within the hypothalamus in the control of BAT thermogenic activity. However, understanding of neural networks involving the MS and its co-regulators remains to be clarified before considering therapeutic treatment of obesity through the activation of MS.

La protéine découplante 2 (UCP2) et la ghréline jouent des rôles sur la régulation du métabolisme énergétique et elles sont modulées, respectivement, par la présence d'acides gras et par les situations de bilans énergétiques négatifs. La ghréline est le ligand du récepteur sécrétagogue de l'hormone de croissance de type la (GHSR1a). Après expérimentations, il fut remarqué que les souris Ucp2 knock-out (Ucp2-/-) nourries avec une diète riche en graisse (high-fat [HF]) accumulent moins de masse grasse pour une même prise alimentaire que leurs contrôles (type sauvage [Ucp2+/+]) et ont une thermogénèse plus active. L'infusion d'un agoniste (ago) de GHSR1a chez les souris Ucp2-/- -HF entraine une augmentation du gain de poids associée à une prise alimentaire plus élevée et diminue l'activité thermogène du tissu adipeux brun comparativement aux Ucp2-/- -HF non traitées. La protéine UCP2 ainsi que l'agoniste du GHSR1a semblent donc réduire la dépense énergétique, mais de façon indépendante.