L'obésité est un problème de santé mondial et grandissant qu'on qualifie d'épidémie. Les problèmes de santé associés au stress sont aussi en croissance. Ces deux phénomènes découlent de nouvelles habitudes de vie. Les travaux de cette thèse visaient à caractériser davantage le lien entre le stress et l'obésité. Premièrement, nous avons tenté d'élargir les connaissances au sujet de l'influence de l'obésité, mais aussi de la perte de poids, sur la réactivité de l'axe hypothalamo-hypophysosurrénalien (HHS), chez des hommes à distribution centrale et des femmes à distribution périphérique du tissu adipeux. La réponse à trois types de stimulations de l'axe HHS a été mesurée chez des individus minces, obèses et à obésité réduite: le test acoustique de sursaut, le test social de stress de Trier et la sécrétion de cortisol en réponse au réveil (SCR). Le test acoustique de sursaut n'a révélé aucune différence marquée entre les différents groupes alors que les deux autres stimulations de l'axe HHS se sont avérées complémentaires. Globalement, les résultats obtenus confirment une hyperréactivité de l'axe HHS dans l'état d'obésité abdominale chez les hommes, alors qu'après une perte de poids, la réactivité s'atténue. Chez les femmes, bien que l'accumulation de graisse périphérique ne semble pas modifier l'état de l'axe HHS, la perte de poids est associée à une réactivité accrue de celui-ci. Deuxièmement, nous avons voulu déterminer si ce lien entre le statut pondéral et l'axe corticotrope était associé aux comportements alimentaires et à la préoccupation à l'égard du poids corporel. Une série de questionnaires nous ont permis d'établir que la SCR chez les femmes est négativement associée à plusieurs des variables mesurées, la susceptibilité émotionnelle à la désinhibition alimentaire ressortant parmi celles-ci. Ainsi, malgré que nous soyons encore loin d'avoir fait toute la lumière sur le lien entre le stress et l'obésité, ces travaux nous ont permis de consolider des observations faites par d'autres groupes de recherche et de faire un pas en avant concernant la mesure de la SCR qui est non seulement reliée au statut pondéral, mais à des comportements qui influencent le poids corporel et l'état de stress des individus. / Obesity is a health problem reaching more and more people and is now considered as a world-wide epidemic. Stress-related health problems also increased during the last decades. The parallel evolution of these two phenomena is not that surprising, since they are both ensuing from our modem life habits. The work of this thesis consisted in better understanding the link between stress and obesity. First, we attempted to enlarge our knowledge about the influence of obesity, but also weight loss, on the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis in men with central and women with peripheral body fat distribution. The response to three types of HPA axis stimulations was assessed in lean, obese and reduced obese subjects: the acoustic startle test (AST), the Trier social stress test and the awakening cortisol response (ACR). The AST revealed no marked difference between the three different weight status groups, while the two other HPA axis stimulations turned out complementary. Globally, the obtained results confirm a hyperreactivity of the HPA axis in abdominal obesity state in men, whereas the reactivity is attenuating with weight loss. In women, although peripheral fat accumulation does not seem to modify the HPA axis status, weight loss is associated with a heightened reactivity of the latter. Secondly, we tried to determine if this link between weight status and HPA axis was related to eating behavior and preoccupation towards body weight. A set of questionnaires permitted us to observe that ACR in women is negatively associated with many of the measured variables; and emotional susceptibility to disinhibition was the most relevant among them. Thus, despite the fact that we are still far to get right from the bottom of the link between stress and obesity, this work allowed us to strengthen the observations made by other research groups and to make a great leap forward concerning the ACR, that revealed a measure related not only to weight status, but also to eating behavior influencing body weight and psychological stress state of individuals.

Cette thèse de doctorat comporte 2 sections principales, reflétant les travaux réalisés dans 2 laboratoires différents, sous la direction du Dr. Yves Tremblay et la co-direction du Dr. André Tchemof. La première partie porte sur l'expression et l'activité de l'enzyme 17 beta-hydroxystéroïde déshydogénase dans l'unité foeto-placentaire. Durant la grossesse, F estradiol est nécessaire pour la maturation des poumons, de la peau et l'activation de l'axe HPA. Par contre, des quantités excessives ou incontrôlées peuvent avoir des effets délétères pour le développement foetal. De plus, la sécrétion asymétrique de l'estradiol et de l'estrone entre la circulation foetale et maternelle suggère fortement la présence d'un mécanisme de contrôle des quantités d'estradiol entrant en circulation foetale. L'enzyme 17βHSD2 a été détectée dans les vaisseaux sanguins foetaux à l'intérieur des villosités. Cette enzyme catalyse la dernière étape et la seule étape réversible de la cascade de réactions menant à la synthèse de l'estradiol. Il a été proposé que les niveaux d'estradiol entrant en circulation pourraient être régulés par la 17βHSD2. Nous avons caractérisé précisément l'expression de cette enzyme dans le villi placentaire à mi-gestation et à terme. L'expression spatiotemporelle de la 17βHSD2 et la comparaison des niveaux de stéroïdes entre le placenta et l'endomètre montrent que la 17βHSD2 pourrait agir comme barrière protégeant le foetus contre de trop grandes concentrations d'estradiol. Nous avons également démontré que la 17βHSD2 est exprimée différemment selon le type de vaisseaux sanguins dans le cordon ombilical et dans les gros vaisseaux sanguins placentaires. La deuxième partie de la thèse porte sur la caractérisation et le métabolisme du tissu adipeux chez la femme. L'accumulation de graisse viscérale ou intra-abdominale est associée à plusieurs altérations métaboliques comme la résistance à l'insuline, l'hyperinsulinémie ou des dyslipidémies. Ces altérations métaboliques augmentent significativement le risque de développer un diabète de type 2 et des maladies cardiovasculaires. Les mécanismes responsables du patron de distribution des graisses ainsi que les mécanismes selon lesquels l'accumulation de graisse viscérale serait associée à une augmentation significative des risques de maladies cardiovasculaire et un diabète ne sont pas encore bien élucidés. La morphologie et la physiologie du tissu adipeux sous-cutané et omental (viscéral) diffèrent à plusieurs niveaux. Des caractéristiques spécifiques du tissu adipeux viscéral comme le diamètre adipocytaire, la sécrétion d'adipokines ou la lipolyse peuvent en partie expliquer l'association entre l'accumulation de graisse viscérale et les altérations métaboliques. Cette section de thèse porte donc sur l'hypertrophie et l'hyperplasie du tissu adipeux omental et sous-cutané, sur la sécrétion d'adiponectine par les adipocytes des 2 dépôts adipeux en relation avec l'obésité abdominale ainsi que sur les caractéristiques des adipocytes omentaux et viscéraux en relation avec une accumulation excessive de graisse viscérale et des niveaux élevés de triglycérides chez la femme. Ces travaux ont pennis de démontrer que les femmes accumulent préférentiellement de la graisse au niveau sous-cutané via l'hyperplasie adipocytaire, que la sécrétion d'adiponectine est diminuée dans le tissu adipeux omental chez les femmes avec de l'obésité viscérale et que les caractéristiques des adipocytes, en particulier la lipolyse sont plus altérées dans le tissu adipeux omental chez les femmes avec un tour de taille et des niveaux de triglycérides élevés.

Le récepteur CD36 est impliqué dans le transport des acides gras libres non estérifiés (AGNE) au niveau des tissus cardiaque et périphériques. Les dommages tissulaires et la dysfonction cardiaque observés après une ischémie-reperfusion (I/R) du myocarde sont en partie liés à l’internalisation et au métabolisme oxydatif accrus des AGNE dont la concentration sanguine augmente transitoirement après un infarctus du myocarde, contrairement à ce qui est observé chez des souris déficientes en CD36. Nous avons émis l’hypothèse selon laquelle le EP 80317, un ligand synthétique du récepteur CD36, exercerait un effet cardioprotecteur contre les dommages induits par une ischémie transitoire du myocarde. Nos objectifs étaient 1) de vérifier l’effet cardioprotecteur du EP 80317 et 2) de définir son mécanisme, plus précisément de documenter l’effet du traitement sur le métabolisme lipidique. À cette fin, des souris de type sauvage ont été traitées par le EP 80317 (289 nmol/kg) par voie sous-cutanée pendant 14 jours avant d’être soumises à 30 minutes d’ischémie suivant la ligature de l’artère coronaire gauche descendante et de sa reperfusion pendant une période de 6 ou 48 heures. Le cœur et les tissus périphériques (foie, muscle squelettique et dépôts adipeux) ont été prélevés pour déterminer le profil de certains gènes impliqués dans la régulation du métabolisme lipidique. Nos travaux ont montré que l’effet cardioprotecteur d’un traitement préventif par le EP 80317 est associé à une augmentation transitoire du stockage des triglycérides et d’une réduction des AGNE circulants. / The CD36 receptor is involved in the transport of non-esterified fatty acids (NEFA) in cardiac and peripheral tissues. Tissue injury and cardiac dysfunction are in part due to acute internalization and oxidative metabolism of NEFA which concentration rises transiently in the blood following myocardial infarction, in opposition to what is observed in CD36-deficient mice. We hypothesized that EP 80317, a synthetic ligand of the CD36 receptor, provides cardioprotective effect against injuries induced by transient myocardial ischemia. Our objectives were 1) to verify the cardioprotective effect of EP 80317 and 2) to define its mechanism, more precisely to investigate the mechanisms of the treatment on lipid metabolism. For this purpose, wild-type mice were treated with EP 80317 (289 nmol/kg) subcutaneously for 14 days before being submitted to 30 minutes of ischemia following left anterior descending coronary artery ligature and reperfusion for a period of 6 or 48 hours. Heart and peripheral tissues (liver, skeletal muscle and adipose tissue) were harvested to determine the profile of selected genes involved in the regulation of lipid metabolism. Our work has shown that the cardioprotective effect of a pretreatment with EP 80317 is associated with a transient increase of triglycerides storage and reduced circulating NEFA.

OBJECTIF: L’apoB plasmatique prédit le diabète de type 2 chez l’humain. Une clairance ralentie des triglycérides (TG) favorise la lipotoxicité et la résistance à l’insuline (RI). Nous avons démontré ex vivo que les LDL, forme majeure d’apoB-lipoprotéines, altèrent le stockage des gras dans le tissu adipeux blanc (TAB) humain. Nous émettons l’hypothèse que le lien reliant l’apoB plasmatique à la RI et l’hyperinsulinémie est médié par un retard de clairance des gras diététiques. MÉTHODE/RÉSULTATS: Nous avons examiné la sécrétion d’insuline (SI), puis la RI lors d’un test de tolérance au glucose intraveineux suivi d’un clamp hyperinsulinémique-euglycémique chez des sujets obèses normoglycémiques (N=29, 45%hommes, indice de masse corporelle (IMC)≥27kg/m2, 45-74ans, post-ménopausés). La clairance des TG diététiques a été mesurée suivant l’ingestion d’un repas gras marqué au 13C. La fonction d’une biopsie de TAB (à jeun) a été mesurée comme la capacité à stocker un substrat de 3H-TG. L’apoB était de 1,03±0,05g/L et corrélait avec la RI, la 2ième phase de SI, un délai de clairance des TG diététiques et une réduction de la fonction du TAB. Un retard de clairance des TG diététiques était associé à la RI et la 2ième phase de SI. Une correction pour la clairance des TG diététiques ou la fonction du TAB a éliminé l’association entre l’apoB et la RI et la 2ième phase de SI. CONCLUSION: L’association entre l’apoB plasmatique et la RI et la SI chez les sujets obèses est médiée par une clairance ralentie des gras diététiques et une dysfonction du TAB. / OBJECTIVE: Plasma apoB predicts type 2 diabetes in humans. Delayed TG clearance promotes lipotoxicity and insulin resistance (IR). We demonstrated ex vivo that LDL, the major form of apoB-lipoproteins, impairs human white adipose tissue (WAT) fat storage. We hypothesized that the link between plasma apoB, IR and hyperinsulinemia is mediated through delayed dietary fat clearance. METHODS/RESULTS: We examined insulin secretion (IS) and IR during a intravenous-glucose tolerance test followed by a hyperinsulinemic-euglycemic clamp in normoglycemic obese (N=29, 45%men, body mass index (BMI)≥27kg/m2, 45-74yrs, postmenopausal). Dietary TG clearance was measured after the ingestion of a 13C-triolein-labeled high-fat meal. The function of a fasting WAT biopsy was measured as the ability to store a 3H-TG substrate. Plasma apoB averaged 1.03±0.05g/L, and correlated with IR, 2nd phase IS, delayed dietary TG clearance and reduced WAT function. Moreover, delayed dietary TG clearance was associated with higher IR and 2nd phase IS. Correcting for dietary TG clearance or WAT function eliminated the association of plasma apoB with IR and 2nd phase IS. CONCLUSION: The association of plasma apoB with IR and IS in obese subjects is mediated by delayed dietary fat clearance and WAT dysfunction.

L'insulinorésistance, caractérisée par l'incapacité des organes impliqués dans le métabolisme énergétique (tissu adipeux, muscles squelettiques et foie) à répondre à l'insuline, tient une place centrale dans la physiopathologie des complications métaboliques de l'obésité. L'apparition d'une insulinorésistance chez un sujet obèse est plurifactorielle et les mécanismes moléculaires impliqués ne sont à ce jour pas complètement élucidés.L'expansion majoritairement hyperplasique du tissu adipeux conduit à une hypoxie et un stress des adipocytes, induisant un relargage accru de cytokines inflammatoires et d'acides gras libres (AGL). Les AGL se fixent eux-mêmes sur les récepteurs toll-like (TLRs) de l'immunité innée, dont l'activation aboutit également à la sécrétion de cytokines inflammatoires. Ces AGL et cytokines, véhiculés par la circulation systémique, contribuent, avec la coopération des macrophages infiltrant le tissu adipeux, au développement d'une inflammation chronique de bas grade. Ainsi, les perturbations de l'homéostasie énergétique, associées à une activation du système immunitaire sont à l'origine d'une atteinte globale de la sensibilité à l'insuline de l'organisme, particulièrement délétère au métabolisme musculaire.Cette étude porte sur le rôle d'un effecteur de l'immunité innée, l'endoribonucléase latente (RNase L), dont l'expression est régulée par les interférons de type I et l'activation, par un oligoadénylate, le 2-5A. La RNase L clive les ARNs cellulaires conduisant à l'inhibition spécifique de l'expression de certains gènes. Nous montrons par ce travail l'implication de la RNase L dans le contrôle de la différenciation cellulaire et la pathogenèse de l'insulinorésistance associée à l'obésité, via la régulation des voies de l'inflammation au niveau des tissus adipeux et musculaire. / Insulin resistance, which is characterized by the incapacity of organs involved in the energetic metabolism (adipose tissue, skeletal muscles and liver) to respond to insulin, has a central place in the pathophysiology of the metabolic complications associated to obesity. The onset of insulin resistance in obese subjects is multifactorial and the molecular mechanisms involved have not yet been completely elucidated.The mainly hyperplasic expansion of white adipose tissue leads to hypoxia and stress in adipocytes, inducing an increased release of inflammatory cytokines and free fatty acids (FFA). FFA bind and activate the toll-like receptors (TLR) of the innate immunity system, leading to the secretion of inflammatory cytokines. These FFA and cytokines, taken by the systemic circulation, contribute, with the cooperation of macrophages infiltrating the adipose tissue, to the development of a chronic low-grade inflammation. Thus, the disturbances of the energetic homeostasis, associated with an activation of the immune system cause a global impairment of insulin sensitivity of the body, with particularly deleterious effects on muscular metabolism.This study focuses on the role of an effector of innate immunity, the latent endoribonuclease (RNase L). RNase L expression is regulated by type I interferons and is activated by the 2-5A oligoadenylate. RNase L splits cellular RNA, thus leading to the specific inhibition of the expression of certain genes. In this study, we demonstrate the implication of RNase L in the control of cell differentiation and the pathogenesis of obesity-associated insulin resistance, via the regulation of inflammatory pathways in the adipose and muscular tissues.

Le tissu adipeux blanc n'est pas un simple réservoir énergétique, il secrète également de nombreuses molécules appelées adipokines. En condition basale, les adipokines participent à l'homéostasie générale en permettant la régulation de diverses fonctions et voies métaboliques. Au cours du développement de l'obésité, la physiologie du tissu adipeux est fortement perturbée. Cela se traduit par des dysfonctionnements parmi lesquels l'établissement d'un état inflammatoire chronique à bas bruit. Ces perturbations au sein du tissu adipeux concourent à la dysrégulation de l'expression des adipokines, conduisant à un dysfonctionnement de certaines voies métaboliques, au niveau adipocytaire mais aussi au niveau systémique ce qui aboutit à un état d'insulino-résistance pouvant déboucher sur le développement d'un diabète de type 2. De nombreuses études épidémiologiques montrent qu'une carence en vitamine D est associée à diverses pathologies telles que certains cancers, certaines maladies auto-immunes ou maladies cardiovasculaires. Par ailleurs, il existe une corrélation inverse entre les taux plasmatiques de 25(OH)D et la prévalence de l'obésité, de l'hypertension artérielle, et du diabète de type 2. Cependant, le lien de causalité entre carence en vitamine D et obésité n'est à ce jour pas clairement démontré. Le but de cette thèse est donc de mieux comprendre le lien qui existe entre carence en vitamine D, obésité et désordres physiologiques associés. / White adipose tissue is not a simple energy reservoir, it also secretes several molecules called adipokines. In standard conditions, adipokines are involved in general homeostasis permitting the regulation of numerous functions and metabolic pathways. During the development of obesity, adipose tissue physiology is severely disrupted. This results in dysfunction such as low-grade inflammatory status. The accumulation of these disturbances within adipose tissue generates a dysregulation of adipokines secretion. This will have for consequences a failure of some metabolic pathways resulting in insulin-resistant state leading to type 2 diabetes. Several epidemiological studies show a link between vitamin D deficiency and numerous pathologies like cancers, immunity deseases or cardiovascular deseases. In addition, there is an inverse correlation between plasma levels of 25(OH)D and the prevalence of obesity, hypertension and type 2 diabetes. However, the link between vitamin D deficiency and obesity is not well established. The aim of this thesis is to better understand the link between vitamin D deficiency, obesity and physiological disorders associated. For this purpose, we have evaluated vitamin D effects on adipose tissue and adipocyte biology (inflammation, glucose uptake) and subsequently effects of vitamin D supplementation on diet-induced obesity. In a first study in vitro, we have showed an anti-inflammatory effect of vitamin D on adipocyte. This effect appears to be VDR-dependant and implies a modulation of NFκB signaling pathway. This study could partly explain le link between vitamine D deficiency and low-grade inflammation associated with obesity.

Le diabète de type 2 résulte d’un déséquilibre entre les capacités de sécrétion de l’insuline par les cellules bêta-pancréatiques et son action au niveau de ses tissus cibles. Dans le prédiabète, l’hypersécrétion d’insuline compense l’insulino-résistance et cet état est généralement associé à l’obésité et à l’accumulation de tissu adipeux.L’objectif de ma thèse a été d’étudier la biocommunication entre le tissu adipeux viscéral et la cellule bêta-pancréatique lors du prédiabète et du diabète de type 2, en me focalisant sur deux médiateurs originaux, les isoprostanes et les miARNs. Nous avons observé une diminution de la sécrétion d’isoprostanes par le tissu adipeux péripancréatique au cours de l’obésité chez le rat Zucker fa/fa. Spécifiquement observé dans ce tissu adipeux ectopique, ce résultat s’explique par une induction des principales enzymes antioxydantes et une réduction de l’expression de la sPLA2 IIA chez les animaux obèses. Remarquablement, une des isoprostanes, la 15-F2t-Isoprostane ainsi que son épimère aux concentrations de 10 nM et 10 μM inhibent la sécrétion d’insuline gluco-stimulée dans les îlots pancréatiques isolés de rat Wistar. Cet effet pourrait s’expliquer par la liaison de cette isoprostane avec le récepteur au thromboxane A2, dont l’expression génétique et protéique a été mise en évidence pour la première fois dans les îlots de Langerhans et les cellules bêta. La réduction de l’inhibition de la sécrétion d’insuline chez le rat Zucker fa/fa, par une biocommunication paracrine, pourrait favoriser les mécanismes de compensation bêta-cellulaire. Par ailleurs, la production de miARNs, contenus dans des vésicules extracellulaires, par le tissu adipeux omental a été analysée chez l’homme par small RNAseq. Chez des patients obèses, la production de miARNs est modifiée lors de l’insulino-résistance et du diabète de type 2 avec des conséquences possibles sur la fonctionnalité des cellules bêta. Des miARNs différentiellement exprimés lors du diabète de type 2 pourraient ainsi participer à son apparition et représenter de nouveaux biomarqueurs et cibles thérapeutiques. Pour conclure, ces travaux de thèse ont permis de mettre en évidence de nouveaux mécanismes de biocommunication entre le tissu adipeux et les cellules bêta-pancréatiques. / Type 2 diabetes occurs as a result of an unability of pancreatic beta-cells to meet the insulin demand in its target tissues. During prediabetes insulin hypersecretion compensate for insulin resistance and this state is usually associated with obesity and excess body fat.The aim of my thesis was to study the biocommunication between visceral adipose tissue and pancreatic beta-cells during prediabetes and type 2 diabetes, with a focus on two original mediators, isoprostanes and miRNAs. We observed a decrease in isoprostane secretion by peripancreatic adipose tissue during obesity in Zucker fa/fa rats. In this ectopic adipose tissue, this observation may be related to an induction of some antioxidant enzymes and a reduction of the expression of sPLA2 IIA in obese animals. Remarkably, 15-F2t-Isoprostane as well as its epimer used at concentrations of 10 nM and 10 μM inhibited glucose-stimulated insulin secretion in isolated pancreatic islets. This effect could be explained by the binding of isoprostanes to the thromboxane A2 receptor, whose gene and protein expression has been demonstrated for the first time in islets and beta-cells. In Zucker fa/fa rats, less inhibition of insulin secretion through a paracrine biocommunication, could favor beta-cell compensatory mechanisms. Furthermore, the production of miRNAs, contained in extracellular vesicles released by omental adipose tissue, was analyzed in humans by small RNAseq. In obese patients, miRNAs production is altered during insulin resistance and type 2 diabetes with possible consequences for beta-cell function. Differentially expressed miRNAs in type 2 diabetes may participate in its development and represent novel biomarkers and therapeutic targets. In conclusion, this thesis highlighted new biocommunication mechanisms between adipose tissue and beta-pancreatic cells.

Le tissu adipeux est traditionnellement décrit comme étant constitué de lobules : des entités de formes ovoïdales composées de cellules et de vaisseaux et faiblement connectées entre elles.Récemment, il a été montré qu’un potentiel métabolique spécifique (le browning) co-localise avec cette organisation en lobules au sein d’un même tissu. Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons à décrire plus précisément l’organisation structurelle et fonctionnelle du tissu adipeux selon plusieurs aspects. Dans un premier temps, on s’attache à segmenter les lobules du tissu adipeux en utilisant une méthode de traitement d’image originale. Nous mettons en évidence une organisation 3D complexe et suivant plusieurs échelles. En particulier, il semble que le potentiel de browning soit également lié à une organisation structurelle particulière en clusters de lobules. Dans un second temps, à partir d’imagerie 3D, nous reconstruisons le réseau vasculaire entier du tissu adipeux et réalisons une simulation d’écoulements sanguins micro-vasculaires. Plusieurs hétérogénéités structurelles et fonctionnelles sont alors mises en valeurs à l’aide d’une analyse en communautés qui composent le tissu adipeux (par algorithme de clustering). Ces résultats confirment l’existence d’une zone centrale fortement vascularisée et qui se démarque également comme étant le lieu d’une perfusion sanguine d’intensité différente. Dans une dernière partie, nous abordons la question de transferts thermiques entre vaisseaux sanguins suivant des géométries simples mais pertinentes. Nous réalisons une étude systématique des paramètres adimensionnels clés du problème et mettons en évidence un invariant des échanges de chaleur : un optimum à faible nombre de Péclet (convection de même ordre que la diffusion). Nous introduisons également une méthode de calibration de paramètres effectifs dans le contexte des modèles homogénéisés de température à travers des tissus vascularisés. / Adipose tissue is traditionally described as consisting of lobules: ovoid-shaped entities composed of cells and vessels and weakly connected to each other. Recently, it has been shown that a specific metabolic potential (browning) colocalize with this organization in lobules within the same tissue. In this thesis work, we are interested in describing more precisely the structural and functional organization of adipose tissue from several aspects. We first perform a segmentation of adipose tissue lobules using an original image processing method. We highlight a complex 3D organization and relevant on several scales. In particular, it seems that browning potential is also linked to a particular structural organisation in clusters of lobules. In a second step, using 3D imaging, we reconstruct the entire vascular network of adipose tissue and simulate micro-vascular blood flow. Several structural and functional heterogeneities are then highlighted using an analysis in communities among adipose tissue (by clustering algorithm). These results confirm the existence of a highly vascularized central area that also stands out as the site of a more marked blood perfusion. In a last part, we approach the question of heat transfers between blood vessels following simple but relevant geometries. We carry out a systematic study of the key dimensionless parameters of the problem and highlight an invariant of heat exchanges: an optimum at low Péclet number (convection of the same order as diffusion). We also introduce a method of calibrating effective parameters in the context of homogenized temperature models across vascularized tissues.

Le tissu adipeux, longtemps considéré comme réservoir énergétique et tissu de soutien mécanique a été promu au rang d'organe endocrine car sécréteur d'hormones. Il est utilisé depuis une trentaine d'année en chirurgie plastique cosmétique et réparatrice comme agent de comblement dans le cadre de lipoatrophie, de reconstruction mammaire ou de liftings. Ses effets régénérateurs observés sont attribués à la présence de cellules souches mésenchymateuses (CSM), les ASC (adipose-derived stem/stromal cells) assimilables aux CSM de la moelle osseuse. Leur auto renouvèlement et multipotentialité sont exploités en médecine régénérative. Nous nous sommes intéressés à la cicatrisation des plaies difficiles. Le premier article porte sur la sélection de différents dispositifs de prélèvement et d'extraction des ASC humaines à partir de lipoaspirat. Par rapport à la méthode de référence et quel que soit le dispositif, les cellules extraites ne montrent pas de résultats significativement différents en terme de rendement d'extraction et viabilité cellulaire, de capacité proliférative (clonogénicité, doublement de population et temps de doublement), de phénotype (marqueurs CD90, CD73, HLA-ABC CD45, CD14 et HLA-DR par cytométrie en flux), de stabilité génétique (caryotype et expression du gène codant pour hTERT) et de multipotentialité (différenciation adipo-, ostéo- et chondrogénique). Dans nos mains, le dispositif GID-SVF1 s'est montré le plus pratique tant au niveau du prélèvement que de son utilisation. Le second article démontre biocompatibilité et la biodisponibilité du produit fini (ASC dans acide hyaluronique) in vitro et sa tolérance chez la souris nude. Le troisième article confirme sa tolérance et établit son efficacité chez la souris nude sur de large plaie excisionnelle utilisant le modèle de Galiano. En effet, la cicatrisation complète est plus rapide pour les souris traitées avec les ASC (14 jours contre 21 jours pour les souris non traitées, p<0.001) avec une meilleure vascularisation du tissu cicatriciel (immunomarquage CD31, iontophorèse couplée au laser Doppler). Ce travail complète les prérequis aux essais cliniques en validant le prélèvement grâce à des dispositifs permettant la digestion des lipoaspirats et l'obtention de la SVF. L'amélioration significative de la cicatrisation dans notre modèle de plaie valide non seulement l'efficacité des ASC mais aussi leur véhicule / Adipose tissue, for a while considered as an energy reservoir and a mechanical support tissue, is nowadays recognized as an endocrine organ. It is used for more than thirty years in cosmetic and reconstructive plastic surgery as filler for lipodystrophy, breast reconstruction or lifting. Its regenerative potential is attributed to mesenchymal stem cells (MSC), the so-called ASC (Adipose-derived stem/stromal cells) similar to MSC from bone marrow. Their self-renewing capacity and their multupotency are exploited in regenerative medicine. We are interested in chronic wound healing. The first article deals with several devices for the harvesting of fat and the isolation of human ASC from lipoaspirates. When compared to the reference method and whatever the device, the extracted cells do not show any statistical differences in terms of cell yield and viability, proliferative capacity (clonogenicity, population doubling and doubling time), phenotype (CD90, CD73, HLA-ABC CD45, CD14 et HLA-DR using flow cytometry), genetic stability (karyotype and hTERT gene expression) and multipotentiality (adipo-, osteo- et chondrogenic differentiation). In our hands, GID SVF-1TM device was the most easy to handle for the harvest and also for its use. The second article demonstrates the biocompatibility and bioavailability of our final product (ASC in hyaluronic acid) in vitro and its tolerance in nude mice. The third article reinforces its tolerance and establishes its effectiveness in nude mice on large excisional wounds using Galiano model. Indeed, complete wound healing is more rapid in ASC-treated mice (14 days versus 21 days in untreated mice, p<0.001) with a better healed tissue vascularization (CD31 immunostaining, Dopplercoupled iontophoresis). This work fulfills the requirements for clinical trials in validating the harvest of lipoaspirate using devices that allow fat digestion and SVF extraction. The significant improvement of wound healing in our model validates not only ASC effectiveness but also their vehicle

Il existe une relation étroite entre le cancer du sein et le poids. Si l’excès de poids est un facteur de risque de survenue du cancer du sein, l’obésité au diagnostic et les variations de poids (± 5 % du poids initial) au cours des traitements sont associées à un mauvais pronostic. La perte et le gain de poids résultent d’un déséquilibre de la balance énergétique (apports et dépenses). Les caractéristiques et les causes de ces variations ne sont pas encore totalement décrites. La prise de masse grasse semble être reconnue comme un facteur de mauvais pronostic d’où l’importance de bien comprendre l’évolution de la composition corporelle au cours des traitements du cancer du sein.Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse ont été de caractériser la variation de poids et de composition corporelle tout au long des traitements du cancer du sein et d’étudier les facteurs impliqués dans le déséquilibre de la balance énergétique dont l’activité physique et certaines composantes de la dépense énergétique de repos.Les travaux menés dans le cadre de cette thèse se sont articulés autour de trois essais cliniques. En premier lieu, l’essai MétaCa2 qui vise à décrire l’évolution à long terme du poids et de la composition corporelle de patientes ménopausées atteintes d’un cancer du sein non métastatique (en moyenne 3 ans post-chimiothérapie). Les résultats cette étude ont montré qu’une perte de poids pendant la chimiothérapie est corrélée à une prise de poids dans la suite des traitements adjuvants. Cette étude a également permis de mettre évidence une prise de poids et de masse grasse au cours de l’hormonothérapie dans la population globale et plus particulièrement chez les patientes en excès de masse grasse au diagnostic. L’augmentation du temps assis entre la fin de la chimiothérapie et le début de l’hormonothérapie a été identifiée comme un facteur lié à la prise de masse grasse à long terme.Nous avons ensuite exploré une hypothèse avancée par notre équipe qui suggère que la chimiothérapie pourrait avoir un impact sur le tissu adipeux brun. Celui-ci est impliqué dans la thermogénèse adaptative, donc dans les dépenses énergétiques, et pourrait ainsi contribuer à la prise de poids. Pour cela, nous avons réalisé une étude ancillaire au protocole AVATAXHER sur 109 patientes atteintes d’un cancer du sein HER2+ et traitées par chimiothérapie néoadjuvante et thérapie ciblée anti-HER2. Les résultats ont mis en évidence une diminution significative de l’activité métabolique du tissu adipeux brun après une cure de chimiothérapie dans la population générale et plus particulièrement dans le sous-groupe de patientes qui prennent du poids au cours de la chimiothérapie.L’activité physique constitue une possible stratégie de prévention individuelle sur les variations de poids et de composition corporelle. Dans la sous-population de patientes HER2+, elle pourrait également permettre de limiter la cardiotoxicité des traitements standards utilisés. Nous avons mis en place un essai interventionnel prospectif afin d’étudier la faisabilité d’une intervention d’activité physique à domicile pour des patientes en cours de chimiothérapie néoadjuvante + thérapie ciblée pour un cancer du sein HER2 positif. L’intervention consiste à atteindre ou maintenir un niveau d’activité physique correspondant aux recommandations internationales soit 150 minutes par semaine à une intensité modérée grâce à un programme personnalisé combinant activité physique de type aérobie et renforcement musculaire. Ces résultats originaux ont ainsi conduit à apporter de nouvelles connaissances quant aux variations de poids et de composition corporelle au cours des traitements du cancer du sein à un stade précoce et sur les causes possibles du déséquilibre énergétique. / There is a close relationship between breast cancer and weight. If weight excess is a risk factor for the onset of breast cancer, obesity at diagnosis and weight variations (± 5 % of initial weight) during treatement are associated with poor prognosis. Weight loss and weight gain result in an energy imbalance (energy intake and energy expenditure). The caracteristics and causes of these variations are not well described. Fat mass gain seems to be recognized as a factor of poor prognosis hence the importance to understand body composition evolution during breast cancer treatment.In this context, the aims of this thesis were to characterized weight and body compostion variation throughout treatment and to study the factors involved in the energy imbalance of which physical activity and certain components of resting energy expenditure.This thesis works have been centered around three clinical trials. Firstly, MétaCa2 trial that attempted to describe the long term evolution of weight and body composition among no-metastatic postmenopausal breast cancer patients (on average 3 years post-chemotherapy). The results of this study have shown that weight loss during chemotherapy is associated with a later weight gain during adjuvant period of treatment. This study has also demonstrated a weight and fat mass gain during endocrine therapy in the overall population and more especially for the patients with an initial fat mass excess. The increase in time spent sitting between the end of chemotherapy and the initiation of endocrine therapy has been identified has a factor associated with long term fat mass gain.Then, we have explored a hypothesis, supported by our team, suggesting that chemotherapy could have an impact on brown adipose tissue. This one is implied in the adaptative thermogenesis and so in energy expenditure and could contribute to weight gain. For this end, we realised an ancillary study to AVATAXHER trial among 109 HER2+ breast cancer patients treated with neoadjuvant chemotherapy and HER2 targeted therapy. The results have highlighted a significant decrease of BAT metabolic activity after one course of chemotherapy in the overall population and specifically in the subgroup of patients who gained weight during chemotherapy. Physical activity constitutes a possible strategy for individual prevention against weight and body composition variation. In the HER2+ subpopulation, it could also limit the cardiotoxicity of standard treatements. We have set up a prospective interventional trial in order to study the feasibility of a home-based physical activity intervention among HER2+ breast cancer patients currently treated with neoadjuvant chemotherapy + targeted therapy. The objective of the intervention is to achieve or maintain a physical activity level corresponding to the international recommendations, i.e. at least 150 minutes of moderate-intensity physical activity per week thanks to a personalised program combining aerobic physical activity and muscular strengthening.These original results have contributed to provide new knowledge about weight and body composition variation during early breast cancer treatments and also about some potential causes imply in energy imbalance.