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.

La prévalence de l’obésité sévère ne cesse d’augmenter. La problématique associée à l’obésité sévère est la présence possible de nombreuses comorbidités qui peuvent coexister et altérer le système cardiovasculaire, pulmonaire, endocrinien, articulaire et même favoriser le développement de certains cancers. L’excès de poids, plus particulièrement l’excès de tissu adipeux, sont tous deux liés au développement de ces comorbidités. Aucune donnée n’est disponible quant au rôle de la déposition ectopique du tissu adipeux. Considérant le caractère morbide de l’obésité sévère, la mortalité de toute cause augmentée et l’espérance de vie réduite, à ce jour le seul traitement dit efficace à long terme pour le traitement de l’obésité sévère est la chirurgie bariatrique. L’efficacité est définie par la perte de poids, le maintien à long terme de cette perte de poids ainsi que par l’amélioration ou la résolution des comorbidités. L’intérêt clinique et scientifique pour la chirurgie bariatrique est grandissant. Un nombre important d’études s’intéresse aux mécanismes sous-jacents de la résolution des comorbidités. Le diabète de type 2 est la comorbidité la plus étudiée et peu d’études se sont intéressées aux déterm meil.inants de la résolution de l’hypertension artérielle et de l’apnée obstructive du som Comme premier objectif, cette thèse visait à caractériser les différences de la composition corporelle et de la distribution du tissu adipeux de patients obèses sévères avec ou sans diagnostic de diabète de type 2, d’hypertension artérielle et d’apnée obstructive du sommeil. Le deuxième objectif de cette thèse visait à comparer l’évolution postopératoire suite à une chirurgie bariatrique sur les changements de la composition corporelle et de la distribution du tissu adipeux selon le statut de résolution du diabète de type 2, de l’hypertension artérielle et de l’apnée obstructive du sommeil. De plus, considérant le peu d’évidences dans la littérature au sujet des déterminants de la résolution de l’hypertension artérielle et de l’apnée obstructive du sommeil, l’évaluation du profil inflammatoire, des adipokines et de l’activité du système nerveux autonome ont aussi été caractérisés. Premièrement, nous avons documenté qu’en présence d’obésité sévère, la déposition ectopique du tissu adipeux était plus importante chez les patients avec un diabète de type 2, une hypertension artérielle et une apnée obstructive du sommeil comparativement à ceux n’ayant pas ces comorbidités. Nous avons par la suite montré que la résolution du diabète de type 2 et de l’hypertension artérielle était caractérisée par une réduction plus importante du tissu adipeux viscéral. Au contraire, la résolution de l’apnée obstructive du sommeil était plutôt caractérisée par une réduction plus importante du tissu adipeux sous-cutané à la mi-cuisse et par une tendance à une perte de poids plus élevée. De plus, nous avons observé que chez les patients qui n’avaient pas résolu leur diabète de type 2, leur hypertension artérielle et leur apnée obstructive du sommeil, la quantité de tissu adipeux viscéral, à 12 mois suivant la chirurgie bariatrique, était plus importante comparativement à celle mesurée chez les patients n’ayant pas résolu ces comorbidités. Spécifiquement à l’évaluation du profil inflammatoire et des adipokines, nous avons observé que chez les patients obèses sévères, la présence de l’hypertension artérielle et de l’apnée obstructive du sommeil n’était pas caractérisée par un profil altéré au niveau des marqueurs inflammatoires et des adipokines. Également, nous n’avons pas observé de changements majeurs qui pouvaient expliquer, en partie, la résolution de l’hypertension artérielle et de l’apnée obstructive du sommeil. Quant à l’activité du système nerveux autonome, nous avons observé une faible activité du système nerveux parasympathique chez les patients obèses sévères avec hypertension artérielle et apnée obstructive du sommeil. Nous avons également documenté que la résolution de l’hypertension artérielle et de l’apnée obstructive du sommeil était associée à une tendance à une augmentation plus importante de l’activité parasympathique du système nerveux autonome. Les résultats obtenus au cours de ce doctorat supportent l’importance de la déposition ectopique du tissu adipeux en situation d’obésité sévère, particulièrement le rôle du tissu adipeux viscéral, dans le développement du diabète de type 2, de l’hypertension artérielle et de l’apnée obstructive du sommeil ainsi que dans la résolution de ces comorbidités suivant une chirurgie bariatrique. D’autres recherches devront davantage s’intéresser à la mobilisation des dépôts ectopiques de tissu adipeux comme un déterminant important dans la résolution à plus long terme de ces comorbidités. / Prevalence of severe obesity has risen considerably. Severe obesity is associated with many deleterious health effects that can impact on the cardiovascular, pulmonary and endocrine systems, and to promote the development of cancers. Excess weight, especially excess fat, are both related to the development of comorbidities. However, no data is available on the role of ectopic fat deposition in promoting the development of associated comorbidities. Considering the morbidity of severe obesity and also the increased mortality and the decreased life expectancy, the only treatment that allows significant weight loss, long-term maintenance of weight loss and improvement or cure of comorbidities is bariatric surgery. The interest for bariatric surgery is growing and a significant number of studies focus on mechanisms underlying resolution of comorbidities. Type 2 diabetes is the comorbidity the most commonly studied whereas few studies have examined the determinants of hypertension and obstructive sleep apnea resolution. The first objective of this thesis aimed to characterize the difference in body composition and body fat distribution of severely obese patients with or without type 2 diabetes, hypertension and obstructive sleep apnea. The second objective of this thesis was to compare the postoperative changes in body composition and body fat distribution according to the resolution of type 2 diabetes, hypertension and obstructive sleep apnea. Moreover, considering the lack of evidence in the literature regarding the determinants of the resolution of hypertension and obstructive sleep apnea: the inflammatory profile, adipokines and autonomic nervous activity have also been characterized. We have documented that in the presence of severe obesity, ectopic fat deposition was higher in patients with type 2 diabetes, hypertension and obstructive sleep apnea compared to those without these comorbidities. Also, we have shown that resolution of type 2 diabetes and hypertension was characterized by a greater reduction in visceral adipose tissue. This is in contrast with obstructive sleep apnea, where the resolution was characterized by a greater reduction of mid-thigh subcutaneous adipose tissue and a trend toward higher weight loss. In addition, we have observed that patients who had not resolved their type 2 diabetes, hypertension and obstructive sleep apnea had higher amounts of visceral adipose tissue than those who have experienced their resolution. Specifically, regarding the changes in the inflammatory profile and adipokines, we showed that in severely obese patients, hypertension and obstructive sleep apnea were not characterized by altered inflammatory markers and adipokines concentrations, compared to severely obese patients without these comorbidities. Also, we did not observe any major changes in these variables that could explain the hypertension and obstructive sleep apnea resolution. As for the autonomic nervous system activity, we showed low parasympathetic nervous system activity in severely obese patients with hypertension and obstructive sleep apnea and documented that hypertension and obstructive sleep apnea resolution were characterized by a trend toward greater increases in parasympathetic nervous system activity. The results obtained support the importance of the concept of ectopic fat deposition in severe obesity, especially the role of visceral adiposity in type 2 diabetes, hypertension and obstructive sleep apnea and in their resolution following bariatric surgery. More researches is needed and should focus on the mobilization of ectopic fat depots as an important mechanism implicated in the longer-term resolution of these comorbidities.

L'obésité, caractérisée par l'accumulation excessive de tissu adipeux blanc (TAB), est une préoccupation croissante en raison de son impact sur la santé métabolique. Le TAB joue un rôle essentiel dans l'homéostasie métabolique, s'étendant par hyperplasie et hypertrophie pour stocker les lipides excédentaires. Cependant, les facteurs contrôlant l'hyperplasie du TAB restent mal compris. Récemment, la protéine V-set and transmembrane domain-containing protein 2A (VSTM2A) a été identifiée comme sécrétée par les préadipocytes, favorisant l'engagement adipogénique. Des expériences in vitro ont montré que la déplétion de VSTM2A nuit à l'adipogenèse, tandis que sa surexpression l'induit. Néanmoins, les mécanismes régulant l'expression de *Vstm2a* et son rôle dans la formation du tissu adipeux et l'homéostasie métabolique chez les souris demeurent flous. Pour étudier les mécanismes moléculaires régulant l'expression de *Vstm2a*, nous avons exposé des préadipocytes à des molécules reconnues pour influencer les voies de l'adipogenèse. Nos résultats montrent que l'expression de *Vstm2a* est augmentée par les voies PI3K/mTOR et cAMP, tout en étant supprimée par la voie MAPK et le récepteur des glucocorticoïdes. Une analyse des réponses à ces modulateurs a révélé que le signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) agit comme un nouveau régulateur de *Vstm2a*. Nous avons constaté que l'activation de STAT3 augmente l'expression de *Vstm2a*, tandis que son inhibition la réduit. Chez les souris, l'augmentation de la phosphorylation de STAT3 durant les premières étapes de développement du TAB est corrélée aux niveaux d'expression de *Vstm2a*. Ces résultats établissent STAT3 comme un facteur de transcription crucial régissant l'expression de *Vstm2a* dans les préadipocytes. Pour explorer le rôle de VSTM2A in vivo, des souris knock-out pour VSTM2A (*Vstm2a*$^\textup{-/-}$) ont été générées par CRISPR/Cas9 et étudiées sous un régime normal et un régime riche en graisses. Bien qu'aucune différence de poids corporel ou de masse adipeuse n'ait été observée, les souris *Vstm2a*$^\textup{-/-}$ ont développé des adipocytes hypertrophiés, un phénotype lié à l'inflammation, à l'accumulation lipidique ectopique et à des dysrégulations métaboliques, y compris des altérations du métabolisme du glucose et des lipides. L'analyse transcriptomique a révélé que la perte de VSTM2A affecte l'expression de gènes dans le tissu adipeux, notamment ceux liés à la fonction lysosomale. Nous avons observé que l'inhibition aiguë de l'activité lysosomale durant les premières étapes de la vie suffisait à induire une hypertrophie des adipocytes à l'âge adulte. Ces résultats montrent que, bien que VSTM2A ne soit pas essentiel à la formation du tissu adipeux, son absence entraîne une hypertrophie des adipocytes et une dysfonction métabolique. Nos études soulignent aussi un rôle critique des lysosomes dans la régulation de l'adipogenèse in vivo. / Obesity, characterized by the excessive accumulation of white adipose tissue (WAT), is a growing concern due to its impact on metabolic health. WAT plays a critical role in maintaining metabolic homeostasis, expanding through hyperplasia and hypertrophy to store excess lipids. However, the factors controlling WAT hyperplasia are not fully understood. Recently, V-set and transmembrane domain-containing protein 2A (VSTM2A) has been identified as a secreted protein from preadipocytes that promotes adipogenic commitment. Interestingly, in vitro experiments showed that VSTM2A depletion impairs adipogenesis, while its overexpression induces it. Yet, the mechanisms regulating the expression of *Vstm2a* and its role in adipose tissue formation and metabolic homeostasis in mice are still elusive. To investigate the molecular mechanisms regulating *Vstm2a* expression, we exposed preadipocytes to a range of compounds known to influence established pathways in adipogenesis. Our results demonstrated that *Vstm2a* expression is upregulated through PI3K/mTOR and cAMP-dependent signaling while being suppressed by both the MAPK pathway and the glucocorticoid receptor. Comprehensive analysis of the responses to these modulators revealed that the signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) functions as a novel downstream transcription factor regulating *Vstm2a*. We found that activating STAT3 enhances *Vstm2a* expression, whereas inhibiting it reduces its expression. In mice, elevated STAT3 phosphorylation during the early stages of WAT development closely parallels *Vstm2a* expression levels. These findings establish STAT3 as a crucial transcription factor governing *Vstm2a* expression in preadipocytes. To explore the role of VSTM2A in vivo, VSTM2A knockout mice (*Vstm2a*$^\textup{-/-}$) were generated using CRISPR/Cas9 technology and studied under both chow and high-fat diet conditions. Despite showing no differences in overall body weight or adipose mass compared to controls, *Vstm2a*$^\textup{-/-}$ mice developed hypertrophied adipocytes, a phenotype associated with inflammation, ectopic lipid accumulation, and metabolic dysregulation, including altered glucose and lipid metabolism. Transcriptomic analysis revealed that the loss of VSTM2A affects the expression of various genes in adipose tissue, including those linked to lysosomal function. Notably, acute inhibition of lysosomal activity during early life stages was sufficient to induce adipocyte hypertrophy in adulthood. These findings suggest that while VSTM2A is not essential for the formation of adipose tissue, its absence leads to adipocyte hypertrophy and metabolic dysfunction. Our findings also highlight a critical role for lysosomes in regulating adipocyte development in vivo.

L'emphysème pulmonaire se caractérise par une destruction du parenchyme pulmonaire, et il n'existe actuellement aucun traitement curatif. Les mécanismes sous-jacents au développement de cette maladie ne sont pas totalement élucidés, et certaines évidences suggèrent l'implication de l'immunité adaptative, principalement des lymphocytes. Ainsi, l'objectif principal de cette thèse est d'**explorer les liens unissant les lymphocytes B, les tissus lymphoïdes tertiaires et l'emphysème pulmonaire**. Premièrement, les impacts de la nouvelle **mutation $\pmb{PTPN{\textit{6}}}^\mathbf{Ala455Thr}$ sur la biologie des lymphocytes B ont été caractérisés chez l'humain et la souris**. Cette mutation a été associée à une forme d'emphysème sévère et précoce chez plusieurs individus et cause une diminution de l'activité de la phosphatase *Src homology region 2 domain-containing phosphatase-1* (SHP-1). Les populations de lymphocytes B pulmonaires et systémiques ont été analysées chez les souris porteuses de la même mutation (*Ptpn6*$^\textup{Ala457Thr}$) que celles chez l'humain. Les souris *Ptpn6*$^\textup{Ala457Thr}$ développent spontanément des tissus lymphoïdes tertiaires (TLT) riches en lymphocytes B au poumon avec l'âge. Les souris femelles et mâles *Ptpn6*$^\textup{Ala457Thr}$ ont une proportion plus importante de lymphocytes B-1 comparativement aux souris sauvages, au détriment des lymphocytes B-2. Les souris *Ptpn6*$^\textup{Ala457Thr}$ produisent moins d'anticorps IgG1 en réponse à une immunisation avec un antigène T-indépendant, tandis que leur réponse T-dépendante est normale. Par ailleurs, des anomalies similaires ont été observées chez l'humain. Chez les individus porteurs de la mutation *PTPN6*$^\textup{Ala455Thr}$, une proportion plus grande de lymphocytes B mémoires, une proportion plus faible de lymphocytes B naïfs et une altération des niveaux d'immunoglobulines circulantes sont également observées. De plus, l'exposition à la fumée de cigarette, qui constitue le principal facteur de risque au développement d'emphysème, n'a pas exacerbé les altérations causées par la mutation. Ainsi, l'objectif 1 démontre clairement que des anomalies des lymphocytes B sont causées par une mutation récemment associée au développement d'emphysème pulmonaire. Le deuxième objectif visait à documenter **la présence des TLT et leur signature transcriptomique dans les résections pulmonaires de fumeurs actifs**. Les TLT ont été associés à la sévérité de la maladie pulmonaire obstructive chronique, qui englobe l'emphysème. En utilisant un marquage en immunohistochimie du CD19, un marqueur spécifique aux lymphocytes B, la présence de TLT dans les résections pulmonaires de fumeurs actifs, ayant divers degrés d'obstruction pulmonaire, a été quantifiée. Des analyses transcriptomiques ont été réalisées sur le tissu pulmonaire. Globalement, la majorité des résections pulmonaires ne contenaient pas de TLT ou très peu. Une signature transcriptomique distincte a été trouvée chez les individus avec des TLT pulmonaires. Toutefois, ni la quantité et ni la signature transcriptomique ne sont modulé par la présence d'une MPOC ou d'un emphysème, définis respectivement par un ratio VEMS/CVF inférieur à 0,7 et un pourcentage de l'aire relatif d'atténuation à la tomodensitométrie inférieur à -950 unités Hounsfield (RA950) supérieur à 5%. En somme, l'objectif 2 démontre que les TLT ne sont pas abondants ni associés à une MPOC ou un emphysème peu sévère. Ils confèrent toutefois une signature transcriptomique distincte. Finalement, le dernier objectif consistait à investiguer les **effets de l'administration d'un anti-PD-1 sur la formation de TLT et le développement d'emphysème pulmonaire en contexte tabagique**. Dans un modèle murin d'exposition à la fumée de cigarette et d'administration d'un anti-PD-1 simultanément, la formation de TLT au poumon est exacerbée. La réponse pulmonaire inflammatoire à la fumée de cigarette, caractérisée par une augmentation des macrophages et des neutrophiles dans les lavages broncho-alvéolaires, n'est pas affectée par l'anti-PD-1. Par ailleurs, la destruction du parenchyme pulmonaire, mesurée par la distribution de la taille des alvéoles, est similaire entre les souris ayant reçu l'isotype et l'anti-PD-1. Cependant, lorsque l'anti-PD-1 est administré dans un contexte de cessation tabagique, une plus faible proportion de grosses alvéoles et une plus grande proportion de petites alvéoles est observée comparativement aux souris contrôles. Ces résultats suggèrent que la modulation d'un axe de suppression de l'activation des lymphocytes affecte la réponse adaptative induite par une exposition chronique à la fumée de cigarette. En conclusion, les données présentées dans cette thèse soutiennent l'hypothèse d'une importance des lymphocytes B, des tissus lymphoïdes tertiaires et de l'immunité adaptative dans la pathogenèse de l'emphysème pulmonaire. Néanmoins, leur rôle demeure indéfini et de plus amples études sont nécessaires afin de mieux comprendre leur implication. / Pulmonary emphysema is a lung disease characterized by parenchymal destruction. Despite decades of research, no cure exists for this disease. The mechanisms underlying emphysema development are not fully understood and some evidence suggests that the adaptative immune system is involved, mainly via lymphocyte activity. Thus, the principal objective of this thesis is to **explore the link between B lymphocytes, tertiary lymphoid tissues (TLTs), and pulmonary emphysema**. Firstly, the impact of a recently discovered mutation, $\pmb{PTPN{\textit{6}}}^\mathbf{Ala455Thr}$**, on B lymphocyte biology was evaluated in both mice and humans**. This mutation is associated with severe, panlobular emphysema in humans and leads to a reduction in the activity of *Src homology region 2 domain-containing phosphatase-1* (SHP-1), a phosphatase that regulates pathways associated with B lymphocyte development and function. Over time, *Ptpn6*$^\textup{Ala457Thr}$ mice developed spontaneous pulmonary tertiary lymphoid tissues, mainly composed of B lymphocytes. *Ptpn6*$^\textup{Ala457Thr}$ mice have a higher proportion of B-1 lymphocytes and a lower proportion B-2 lymphocytes in the lung and spleen. Furthermore, *Ptpn6*$^\textup{Ala457Thr}$ mice produced lower levels of NP-specific IgG1 antibodies compared to the wild-type group in response to NP-Ficoll immunization, a model of T lymphocyte-independent adaptive immune function, while their T-dependent response was normal. Similarly, human carriers of the *PTPN6*$^\textup{Ala455Thr}$ mutation had reduced circulating naive B cells and increased memory B cells compared to controls, which was more pronounced in men than in women. Human *PTPN6*$^\textup{Ala455Thr}$ carriers had reduced circulating IgG1 and IgG4 as well as increased IgG3 levels. Interestingly, exposure to cigarette smoke, a major risk factor for pulmonary emphysema, did not exacerbate the immunological effects of the *Ptpn6*$^\textup{Ala457Thr}$ mutation in mice nor did it lead to lung tissue destruction. Thus, objective 1 clearly demonstrated that the mutation in the *Ptpn6* gene, which has been associated to emphysema in humans, leads to B lymphocyte abnormalities in mice and human carriers. The second objective was to **document the presence of TLTs and their transcriptomic signatures in lung tissue resections from active smokers** with various degrees of airflow obstruction or emphysematous damage. TLTs have been associated with chronic obstructive pulmonary disease and emphysema. Using immunostaining for CD19, a B lymphocyte marker, TLT areas in the lung were quantified and transcriptional analyses were performed on adjacent frozen lung tissue. Overall, most active smokers had none or few TLTs. Men had globally more TLTs in their lungs compared to women having at least. Although a unique transcriptomic signature was associated with the presence of TLTs in both men and women, the TLT-associated gene expression patterns were not significantly affected by COPD or emphysema disease status, defined by an FEV$_1$ /FVC ratio under 0.7 and a relative area of CT attenuation histogram under -950 Hounsfield units (RA950) over 5%, respectively. In summary, objective 2 demonstrated that TLTs are not abundant in the lungs of active smokers and that their presence and associated transcriptomic signature did not correlate with lung function decline or emphysematous damage. Thirdly, the effects of **anti-PD-1 administration in the pulmonary response to cigarette smoke pulmonary response** were characterized. Immune checkpoints are key regulators of lymphocyte activation, which necessitates tight regulation in order to avoid excessive/autoimmune responses. However, in the context of inflammatory stimuli such as cigarette smoke exposure, the effects of immune checkpoint inhibition have not been thoroughly explored. As previously observed, chronic cigarette smoke exposure in mice led to TLT formation in lungs, a phenomenon which was exacerbated by anti-PD-1 administration. Despite the increased presence of lung TLTs, alveolar size distribution was not affected by anti-PD-1 administration. Moreover, following a period of smoking cessation, administration of anti-PD-1 increased TLT formation while leading to fewer large alveoli compared to exposed control mice. Pulmonary neutrophilia and macrophage infiltration remained unchanged by PD-1 inhibition in both cigarette smoke exposure and cessation experiments. Thus, these results suggest that inhibition of immune checkpoint signaling could affect pulmonary immune response to cigarette smoke exposure. Altogether, the data presented herein support the hypothesis that B lymphocytes, tertiary lymphoid tissues, and adaptative immunity are important to consider in the development of pulmonary emphysema, particularly in the context of chronic cigarette smoke exposure. Nevertheless, their exact role in the cigarette smoke-associated lung disease remains to be fully elucidated.

Les populations nordiques subissent d'importantes fluctuations thermiques, affectant la santé métabolique en raison des conditions environnementales extrêmes. L'endocannabinoïdome (eCBome) ainsi que les mitochondries jouent des rôles cruciaux dans la régulation de l'équilibre énergétique, tant au niveau central que périphérique, et la dysrégulation de ce système est liée à diverses conditions pathologiques telles que l'obésité et le syndrome métabolique. Cette étude visait à examiner la régulation de l'eCBome et de la biologie mitochondriale dans les tissus métaboliquement actifs suite à une exposition au froid et à un régime riche en matières grasses (HFD). Les souris ont été nourries avec un HFD puis exposées à un environnement froid. Par la suite, des tissus dont le tissu adipeux blanc épididymaire (eWAT), le foie, le muscle soléaire et gastrocnémien (GAS) ont été obtenus, et le profilage des ARNm de synthèse, de dégradation et des gènes récepteurs de l'eCBome, ainsi que de la biologie mitochondriale et des médiateurs lipidiques de l'eCBome, ont été analysés. Les changements dans l'expression de Trpv4 dans le tissu adipeux ont été examinés plus en détail par l'entremise d'un traitement agoniste des récepteurs *in vitro* en plus de la stimulation des récepteurs adrénergiques β3 pour évaluer les effets potentiels sur l'eCBome et les mitochondries. Les résultats ont indiqué que l'exposition au froid et le HFD modifiaient l'expression génique de l'eCBome principalement dans l'eWAT suivi du foie, avec un impact minimal sur les tissus musculaires. Alors que l'exposition au froid augmentait la concentration de certains endocannabinoïdes dans le tissu musculaire GAS, les concentrations de médiateurs lipidiques étaient notablement élevées dans le foie des souris exposées au froid, une réponse atténuée par le HFD. L'exposition au froid et un HFD régulaient le tonus de l'eCBome de manière spécifique aux tissus, avec des différences associées dans l'expression génique mitochondriale et le contenu. / Northern populations experience significant thermal fluctuations, impacting metabolic health due to extreme environmental conditions. Both the endocannabinoidome (eCBome) and mitochondria play crucial roles in regulating energy balance, centrally and peripherally, and dysregulation of this system is linked to various pathological conditions including obesity and metabolic syndrome. This study aimed to investigate the regulation of eCBome and mitochondrial biology in metabolically active tissues following exposure to cold and a high- fat diet (HFD). Mice were fed a HFD and then subjected to a cold environment. Subsequently, tissues including epididymal white adipose tissue (eWAT), liver, soleus, and gastrocnemius (GAS) muscles were collected, and mRNA profiling of eCBome synthesis, degradation, receptor genes, as well as mitochondria biology and eCBome lipid mediators, were analyzed. Changes in *Trpv4* expression in adipose tissue prompted further investigation through *in vitro* receptor agonist treatment in addition to β$_3$ adrenergic receptor stimulation to assess potential effects on eCBome and mitochondria. Results indicated that cold exposure and HFD altered gene expression of eCBome predominantly in eWAT followed by the liver, with minimal impact on muscle tissue. While cold exposure increased the concentration of select endocannabinoids in GAS muscle tissue, the concentrations of lipid mediators were notably elevated in the liver of cold-exposed mice, a response attenuated by HFD. Cold exposure and a HFD regulated eCBome tone in a tissue- specific manner, with associated differences in mitochondrial gene expression and content.

L’utilisation des adhésifs dans le domaine médical prend de plus en plus de place jusqu’à leur utilisation par le grand public pour refermer certaines plaies superficielles. Les adhésifs les plus courants pour applications médicales sont formulés à partir d’hydrogel voire de silicone, prêts à l’emploi, très peu étant associés à une préparation particulière avant application comme c’est le cas dans le domaine dentaire avec l’utilisation de la photo-polymérisation. Notre travail de recherche a consisté à formuler des adhésifs photo-polymérisables permettant un collage résistant sur les tissus biologiques internes et à comprendre les mécanismes permettant d’aboutir à un collage de bonne qualité en tenant compte des contraintes fortes liées à l’application visée : (i) milieu humide dans lequel sera disposé l’adhésif, (ii) nature viscoélastique des tissus biologiques et (iii) facilité de mise en œuvre. L’ensemble des expériences a été mené sur un substrat considéré comme « modèle », le péricarde bovin, dont il a été montré que les propriétés mécaniques sont similaires à celles du péricarde humain. Ce travail a démontré que l’adhésion sur un tissu interne est dépendante de plusieurs paramètres. Pour assurer un bon collage, il est nécessaire que l’adhésif mouille le tissu biologique et pénètre suffisamment pour assurer un bon ancrage mécanique. De ce fait, des formulations adhésives à base d’acrylates de faible viscosité ont été réalisées. Nous avons montré que l’énergie d’adhésion développée diminue linéairement avec la viscosité de l’adhésif avant photo-polymérisation. Ce résultat a mené à l’hypothèse de la pénétration de l’adhésif dans le péricarde, validée par plusieurs techniques. Nous avons ainsi démontré le lien entre une adhésion forte sur un tissu biologique, la viscosité initiale de la solution adhésive et sa capacité à pénétrer le substrat. L’ensemble de ce travail a mené à la compréhension des mécanismes induits par le dépôt d’un monomère sur un substrat vivant et à des hypothèses sur la polymérisation de la couche adhésive et son interaction avec le substrat. Des expériences in-vivo sur différents organes de souris et de lapins ont permis de montrer des résultats prometteurs qui ne demandent qu’à être confirmés par une étude systématique à plus grande échelle. Enfin, une description phénoménologique est proposée au travers d’une équation simplifiée tenant compte de différents paramètres essentiels pour décrire les mécanismes en jeu. / Adhesives are more and more used by the public to seal superficial wounds. The current adhesives for medical use are formulated on the basis of hydrogels, silicon and are ready to use. Only a few of them are associated to a particular preparation before application as the dental adhesives. The main goals of this research were to formulate some photo-polymerizable adhesives which induce a permanent strong anchorage into the internal biological tissues and to understand the mechanisms leading to a good quality adhesion and respecting the high constraints of the application: (i) the wetness of the media in which the adhesive is deposited, (ii) the viscoelasticity of the biological tissues and (iii) the easiness of the set up. The whole experiments were done onto a substrate considered as a “model”, the bovine pericardium, which was demonstrated to have the same mechanical properties as the human pericardium. This study showed that the adhesion onto internal tissue depends on several parameters. To create the adhesion, the adhesive has to wet and penetrate deep enough the tissue to get a strong mechanical anchorage. Thus, some low viscous acrylate-based adhesive formulations were realized. A linear correlation was found between the viscosity of the formulation before photo-polymerization and the adhesion energy: as the viscosity increases, the adhesion energy decreases. This result led to the hypothesis of the penetration of the adhesive into the tissue, which was proven by different techniques. Finally, it was proven that a strong adhesion onto a biological tissue depends on the viscosity and its capability to penetrate the substrate. This whole work led to the understanding of the mechanisms induced by the deposit of a monomer onto a living substrate and to some hypotheses about the polymerization of the adhesive layer and its interaction with the substrate. Some in-vivo experiments onto internal organs of mice or rabbits have shown promising results which are to be confirmed by multiple other experiments. Finally, a phenomenological description is proposed through a simplified equation takin into account different essential parameters to describe the mechanisms taking part into this phenomenon.

Il a été démontré au sein du laboratoire du Pr Tazi que les isoformes du gène LMNA issu d’un épissage alternatif jouent des rôles opposés sur le métabolisme lipidique et énergétique (Lopez-Mejia et al., 2014). Ces travaux suggèrent que la modulation pharmacologique de cet épissage pourrait représenter une approche nouvelle et originale dans le traitement de l’obésité. Cette hypothèse a été testée dans les travaux ici présentés en utilisant 2 systèmes de criblage complémentaires, et ceci afin d’identifier un potentiel modulateur de l’épissage présentant un impact sur le métabolisme énergétique. Un composé appelé ABX300 a ainsi été sélectionné pour être testé sur deux modèles murins d’obésité, un modèle de souris génétiquement modifié et un modèle nutritionnel. Son administration journalière a conduit à une perte de poids chez ces animaux. La modulation spécifique de l’épissage du gène LMNA par ABX300 a quant à elle été confirmée à l’aide d’un système rapporteur d’épissage. Les données générées montrent qu’ABX300 interagit directement avec SRSF1 avec pour conséquence son effet sur l’épissage de LMNA. Le travail de thèse ici présenté a consisté à déterminer le mécanisme d’action de la molécule ABX300, ainsi que son impact sur le métabolisme. Les résultats ont montré qu’ABX300 n’a pas d’effet ni sur la différenciation adipocytaire, ni sur le contenu en triglycérides au sein de lignées cellulaires (cellules 3T3-L1 et préadipocytes de tissu adipeux brun). Cependant, des analyses in vivo de « pair-feeding », des analyses PET-scan, et des études en cages métaboliques, ont montré une différence entre les groupes traités et non-traités au niveau de leur prise alimentaire, la consommation d'oxygène et la source énergétique utilisée. Parallèlement une série d'approches transcriptomiques ont permis de mettre en évidence une importante modulation par ABX300 de microRNA dont les cibles sont mitochondriales, et ceci en absence d’une restructuration globale du profil d'épissage.Ces travaux montrent que l’identification de modulateurs de l'épissage alternatif du gène LMNA est une stratégie innovante et prometteuse pour la découverte de molécules bioactives dans le traitement de l’obésité. / The discovery within our laboratory that the different LMNA isoforms play opposite roles on metabolism (Lopez-Mejia et al., 2014), led to the proposal that pharmacologically modulating this splicing could be a novel and original approach for the treatment of obesity. In this thesis I have challenged this proposal by performing two complementary screens in order to identify potential modulators of splicing with impact on energy metabolism. Following this initial screen, a compound termed ABX300 was selected and tested on animal models of obesity. Specific modulation of the LMNA splicing by ABX300 was confirmed using splicing reporters. Our data show that ABX300 interacts directly with SRSF1 to mediate its effect on LMNA splicing.The daily treatment with ABX300 lead to a weight loss in both, genetically modified mouse models and diet induced obesity mouse models. During my PhD I have established the mode of action of ABX300, along with its impacts on metabolism. Results demonstrated that ABX300 did not have an effect on adipocytes differentiation, nor in triglycerides content on in vitro cell lines (3T3-L1 and BAT preadipocytes). However, in vivo analysis, by means of pair-feeding experiments, PET-scan analysis, and metabolic chambers, among others, exhibited differences in between treated and untreated groups regarding food intake, oxygen consumption and fuel source. Concurrently, a series of transcriptomic approaches showed that ABX300 modulates the expression of miR whose targets encode proteins involved in mitochondrial functioning, but did not have an effect on global pre mRNA splicing. This work validates the screening for modulators of the LMNA alternative splicing as a promising strategy for the identification of bio-active small molecules and therefore promotes a complementary approach in the treatment of obesity.

Le tissu adipeux épicardique (TAE) est localisé à la surface du cœur en contact avec les artères coronaires, ce qui suggère un rôle dans la pathogénèse de la maladie coronarienne. Les objectifs de cette étude étaient d’identifier les gènes différentiellemment régulés entre les tissus graisseux épicardique, médiastinal et sous-cutané à l’aide des biopuces d’ADN et d’étudier leurs rôles dans le développement des maladies cardiovasculaires. Les résultats ont montré une grande similarité d’expression entre les tissus adipeux épicardique et médiastinal. Toutefois, certains gènes impliqués dans les maladies cardiovasculaires étaient régulés différemment entre ces deux tissus. L’expression des gènes codant pour le récepteur A1 de l’adénosine (ADORA1) et la prostaglandine D2 synthase (PTGDS), impliqué dans les ischémies myocardiques et la progression de l’athérosclérose, respectivement, était significativement élevée dans le TAE. Cette étude est une première étape pour comprendre le rôle biologique du TAE et ses implications dans les maladies cardiovasculaires. / Increased visceral adipose tissue has been associated with the development of cardiovascular diseases (CVD). Epicardial adipose tissue (EAT) is the visceral fat depot located on the surface of the heart especially around the epica rdial coronary vessels with extension into the myocardium. The proximity of EAT to the coronary arteries suggests a role in the pathogenesis of coronary artery disease (CAD). EAT thickness was significantly correlated with the severity of CAD. However, the biological functions of EAT and its relationship with the development of CVD remain largely elusive. The objectives of this study were to identify genes that were up- or down-regulated among three distinct adipose tissues, namely EAT, mediastinal and subcutaneous using whole-genome gene expression microarrays and to study the possible relationships of these genes with the development of CVD. Overall, the transcriptional profiles of EAT and mediastinal adipose tissue were similar compared to subcutaneous adipose tissue. Despite this similarity, a number of genes involved in cardiovascular diseases were up-regulated in EAT. The expression of the adenosine A1 receptor (ADORA1), involved in myocardial ischemia, was significantly up-regulated in EAT. Levels of the prostaglandin D2 synthase (PTGDS) gene, recently associated with the progression of atherosclerosis, were significantly different in the three pairwise comparisons (epicardial > mediastinal > subcutaneous). Overexpression of ADORA1 and PTGDS in EAT may confer cardioprotection against myocardial ischemia and CAD. This study is an important first step to understand the biological function of EAT and its potential implications in CVD.

La pandémie d'obésité a des répercussions très importantes sur le système de santé de la société. Sa prévention et son traitement représentent donc, à l'heure actuelle, un enjeu majeur de santé publique. Étant caractérisées par une accumulation de graisse abdominale associée à la détérioration du profil cardiométabolique, les femmes ménopausées sont considérées à risque de maladies cardiovasculaires et de diabète non-insulino-dépendant. Par ailleurs, maintenant reconnu pour son activité sécrétoire, le tissu adipeux, organe de stockage et de mobilisation des lipides, joue un rôle de premier plan dans la détérioration du profil cardiométabolique. Sa fonction de stockage des lipides et son activité sécrétoire demeurant encore peu étudiées en réponse à l'activité physique, l'objectif principal du présent mémoire était de vérifier l'effet de la marche sur le stockage des graisses et la sécrétion de facteurs inflammatoires et prothrombotiques impliqués dans le risque cardiométabolique, au niveau du tissu adipeux de femmes pré-ménopausées et récemment post-ménopausées obèses.

Le flot sanguin est un facteur déterminant de l'activité métabolique du tissu adipeux. En effet, tout échange métabolique ou hormonal dépend obligatoirement du produit du flot sanguin et de la différence artérioveineuse du métabolite étudié.Le stockage et la libération énergétique de même que la sécrétion d'hormones et d'adipocytokines nécessitent une régulation précise du flot sanguin dans le tissu adipeux (FSTA). Ce mémoire comportera essentiellement trois parties. Dans la première, nous ferons la recension des écrits qui concernent la régulation du FSTA. Nous avons écrit une revue sur le sujet. Nous décrirons le rôle de l'insuline, des hormones gastro-intestinales, du système nerveux sympathique et parasympathique, de l'endothéline et de diverses cytokines. Nous montrerons aussi que l'absence d'élévation du FSTA en condition postprandiale est une caractéristique de l'insulino-résistance et de l'obésité. Cette caractéristique justifie l'exploration de la physiologie vasculaire du tissu adipeux pour une meilleure compréhension des mécanismes patho-physiologiques qui sous-tendent ces deux pathologies. Dans la deuxième partie, nous discuterons des diverses techniques de mesure du FSTA chez l'humain, la mesure de clairance du 133 Xe, la microdialyse ou d'autres méthodes plus dispendieuses ou non validées. Nous décrirons ensuite une nouvelle méthode, la microinfusion, qui permet de mesurer le FSTA avec la technique de clairance du 133 Xe et de le faire varier simultanément en infusant dans le site radioactif, de façon continue, des agents vasoactifs. Un détecteur placé au-dessus de la source permet l'enregistrement de la clairance du 133 Xe du tissu adipeux vers la circulation sanguine en relation avec les changements environnementaux induits.Le tissu adipeux sous-cutané abdominal a été choisi comme site anatomique d'investigation. Cette méthode permet la comparaison directe entre des composés vasoactifs, agents pharmacologiques ou hormones, et un contrôle controlatéral situé à la même hauteur sur l'abdomen. La description précise de cette méthode fait l'objet d'un deuxième article. Nous y montrons aussi que la microinfusion améliore la précision et la faisabilité des études physiologiques et pharmacologiques in vivo chez l'humain et qu'elle a déjà permis l'évaluation de plusieurs acteurs potentiels impliqués dans la régulation du FSTA chez des sujets sains. Enfin, dans la troisième partie nous ferons le point de notre expérience de maîtrise, des difficultés et des déboires que nous avons eus dans la mise au point de la technique à Sherbrooke. Nous conclurons en montrant que la microinfusion va permettre d'améliorer notre compréhension des mécanismes sous-jacents au syndrome d'insulino-résistance, au développement du diabète de type 2 et des maladies cardiovasculaires. Son implantation et sa mise au point à Sherbrooke sont donc amplement justifiées.