Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 226-259. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. 91-105. Publié aussi en version électronique.

Thèse (Ph. D.) -- Université Laval, 1998. / Dans le titre le chiffre 3 est souscrit. Bibliogr.: f. 201-237. Publié aussi en version électronique.

Thèse (Ph. D.) -- Université Laval, 1998. / Les chapitres 5 à 12, rédigés par l'auteur et collab., en anglais, avec résumés français, ont été soumis ou publiés dans différents titres de périodiques. Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Les cellules souches du tissu adipeux (ASC pour Adipose-derived Stem Cells) constituentaujourd’hui une source de cellules souches particulièrement prometteuses dans le domaine dela thérapie cellulaire. Considérée comme une alternative sérieuse aux cellules souches de lamoëlle osseuse, cette source de cellules souches multipotentes fait depuis quelques annéesl’objet de nombreuses recherches et essais cliniques dans le domaine des thérapiesrégénératrices. La compréhension des mécanismes moléculaires et l’identification derégulateurs associés à la différenciation des cellules souches permettent de mieux comprendrel’implication de ces cellules dans l’homéostasie et la réparation tissulaire. Ceci représente unenjeu considérable dans le développement de stratégies thérapeutiques pour de nombreusesmaladies humaines.De précédentes études ont démontré que les récepteurs aux nucléotides P2Y jouent un rôleprécoce dans le devenir adipogénique et ostéogénique des cellules souches mésenchymateuseshumaines de la moëlle osseuse et du follicule dentaire. L’implication des récepteurs P2Y a étépeu étudiée dans les processus de différenciation des ASC. Ceci nous a amené à investiguer lerôle potentiel des récepteurs P2Y4 et P2Y2 dans la voie de différenciation adipocytaire et dansla voie de différenciation endothéliale.Dans un premier temps, nous avons étudié l’impact de la perte du récepteur P2Y4 dans leprocessus de différenciation adipogénique des celles souches du tissu adipeux cardiaque(cASC) et dans la formation du tissu adipeux cardiaque (TAC). Nous avons montré une forteexpression du récepteur P2Y4 tout au long du processus de différenciation des cASC enadipocytes matures. Ces premiers résultats ont été corrélé à une précédente observation faitepar notre laboratoire démontrant l’augmentation de la masse de ce tissu graisseux entourant lecoeur chez les souris déficientes pour le récepteur P2Y4. Nous avons ensuite identifié un effetnégatif de l’UTP, ligand des récepteurs P2Y4 et P2Y2, sur la différenciation et la maturationadipogénique des cASC. Par ailleurs, l’utilisation d’agonistes spécifiques aux deux récepteursa permis de démontrer que cet effet négatif de l’UTP observé sur la différenciation adipocytaireétait lié à l’activation du récepteur P2Y4. Ces effets ont rapidement été corrélés à une diminutiond’expression de facteurs adipogéniques (PPARy, SCD1 et THRSP) identifiant ainsi le P2Y4comme un régulateur négatif du processus adipogénique.Cette première étude a également permis d’évaluer la fonction cardioprotectrice du TAC enl’absence du récepteur P2Y4. Des études in vivo réalisées sur un modèle murin d’infarctus dumyocarde (LAD) a permis d’expliquer l’effet cardioprotecteur précédemment observé enl’absence du récepteur P2Y4. Il semblerait que la cardioprotection observée dans les sourisdéficientes pour le récepteur P2Y4 serait dépendant de la surexpression d’une adipokinecardioprotectrice, l’adiponectine. La réalisation du modèle LAD sur des souris double knockoutpour le récepteur P2Y4 et l’adiponectine a en effet permis de démontrer la corrélation entrela cardioprotection et l’augmentation d’adiponectine dans les souris déficientes pour lerécepteur P2Y4. Enfin, la mise en évidence d’adipocytes de type beige dans le TAC de sourisP2Y4 knockout est venue étayer la dimension cardioprotectrice du TAC.Dans la seconde partie de ce travail, nous nous sommes intéressés au rôle du récepteur P2Y2,dans la différenciation des cASC en cellules endothéliales et leurs propriétés angiogéniquesdans un modèle in vivo de revascularisation post-ischémique.Des expériences d’angiogenèse in vitro réalisées au moyen de cASC prédifférenciées encellules endothéliales ont démontré la formation de réseaux plus développés après unestimulation à l’UTP (100μM) au cours de la différenciation des cASC. L’effet positif de l’UTPdans la formation des réseaux vasculaires, conservé dans les cASC issues de souris déficientespour le P2Y4, était cependant inhibé en l’absence du récepteur P2Y2. Ces résultats, associés àl’expression forte du récepteur P2Y2 observée dans les cultures de cASC (comparée à celle duP2Y4), sont venus confirmer le rôle de ce récepteur dans le processus de différenciationendothéliale des cASC et dans la formation de tubes vasculaires. Des expériences de RNAsequencing nous ont permis d’identifier des protéines cibles de l’UTP dans les cASC possédantdes propriétés pro-angiogéniques.Enfin, la dernière partie de ce travail fut la mise en place d’un modèle in vivo conséquentpermettant d’étudier l’effet de l’UTP sur le potentiel de revascularisation post-ischémique descASC différenciées. L’injection post-infarctus des cASC préstimulées à l’UTP a démontré uneffet positif sur la densité capillaire dans la périphérie de la zone ischémique. Enfin, cet effetpro-angiogénique d’un prétraitement des cASC à l’UTP pendant leur différenciation était perduen cas d’injection de cASC issues de souris déficientes pour le récepteur P2Y2.Cette seconde étude a donc permis de mettre en évidence le rôle régulateur de l’UTP, parl’activation du récepteur P2Y2, dans le potentiel pro-angiogénique des ASC après leur injectiondans un modèle d’infarctus. L’identification de régulateurs, permettant d’améliorer l’efficacitéthérapeutique des ASC en agissant notamment sur leurs effets pro-angiogéniques paracrines etdonc leur capacité de revascularisation, représente un enjeu majeur dans l’optimisation desthérapies cardiaques.L’ensemble de nos travaux suggère que les récepteurs aux nucléotides présentent un potentielrégulateur majeur dans des processus physiologiques tels que la différenciation adipocytaire etendothéliale des ASC. Ces récepteurs pourraient ainsi constituer des cibles thérapeutiquesintéressantes dans la régulation de la fonction cardioprotectrice du TAC et dans le potentiel proangiogéniquedes ASC dans un processus de revascularisation post-ischémique. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le vieillissement est souvent caractérisé par un débalancement métabolique pouvant mener à une redistribution de la graisse et à un déséquilibre de l'homéostasie du calcium. L'AMPK est un senseur important du métabolisme énergétique et joue un rôle dans l'adipogenèse. Une de ses kinases activatrices est la CaMKK qui est elle-même activée suite à une augmentation de la concentration intracellulaire de calcium. Dans cette étude, nous avons voulu déterminer le rôle de l'AMPK dans l'effet inhibiteur du calcium sur l'adipogenèse. Le traitement des cellules 3T3L1 avec une concentration élevée de calcium a provoqué la diminution de l'emmagasinage des graisses. Les cellules ont ensuite été traitées avec un inhibiteur et un activateur de l'AMPK, ce qui a permis de constater que l'effet du calcium n'était pas lié à l'activation de la kinase. La forte concentration de calcium n'a pas uniquement diminué l'adipogenèse, elle a aussi augmenté l'expression de marqueurs des ostéoblastes. De plus, l'expression de certains marqueurs des ostéoblastes était augmentée suite au traitement avec l'activateur de l'AMPK. Ces résultats montrent que le rôle de l'AMPK dans l'adipogenèse est indépendant de la concentration de calcium et que cette protéine pourrait jouer un rôle encore méconnu dans la différenciation des cellules osseuses.

Le tissu adipeux est un tissu encore mal compris. Sa fragilité rend sa transplantation délicate. Une solution autologue de rechange demeure en demande. Prometteuse, l'ingénierie du tissu adipeux (TA) en laboratoire permettrait de remédier au manque de tissus mous pour les chirurgies reconstructives et de produire des modèles d'études physiologiques et pharmacologiques. La méthode de génie tissulaire par autoassemblage permet aux cellules de produire et d'accumuler leur propre matrice extracellulaire (MEC) et de former un feuillet tissulaire manipulable sans biomatériaux exogènes. Les tissus adipeux humains reconstruits (hrAT ; de l'anglais human reconstructed adipose tissue) sont donc composés de cellules souches/stromales dérivées du TA qui ont subi une différenciation adipocytaire. L'hypothèse à la base des travaux présentés dans cet ouvrage est que le milieu de culture utilisé contient des quantités subphysiologiques d'acides gras essentiels (AGe) et qu'il est possible de moduler la composition de la membrane phospholipidique et les triglycérides des cellules adipeuses par la modification de l'apport en acide gras du milieu de culture. Les objectifs poursuivis pour valider cette hypothèse étaient (1) d'isoler, caractériser et comparer les lipides et les phospholipides du hrAT avec ceux du TA natif ; (2) de comparer les transcriptomes du modèle de hrAT avec celui du TA natif ; (3) de quantifier les AGe présents dans les milieux de cultures utilisés ; (4) de comparer les profils lipidique et phospholipidique des hrAT dans des milieux pauvres et riches en AGe et (5) de mesurer l'impact de la modulation de l'activité de la delta(∆)-6-désaturase (FADS2) sur le profil lipidique des hrAT. Au total, 2 915 gènes analysés avec la puce BeadChip Illumina HUmanWG-6 étaient différemment exprimés entre les TA natifs et reconstruits. Les données relatives à l'expression ont été analysées à l'aide du logiciel Ingenuity Pathway 8.5 (IPA) pour détecter une association avec des voies de signalisation. Ensuite, le logiciel IPA a permis de relier ces voies avec des fonctions biologiques pertinentes et de prédire leurs modulations. Des fonctions biologiques associées aux voies de signalisation de PPARγ (valeur p = 0,006), comme la différenciation des cellules adipocytaires (p = 2,65 E⁻¹³) et l'hypertrophie (p = 4,61 E⁻¹⁴), étaient semblables à 75 % au TA natif. Inversement, les résultats indiquaient une diminution des fonctions biologiques associées au métabolisme des lipides (p = 2,88 E⁻¹⁴), dont la synthèse des triglycérides (p = 9,44 E⁻⁴ ) et son hydrolyse (2,91 E⁻³ ). Le dosage de 42 acides gras (AG) par chromatographie en phase gazeuse a permis de souligner une différence entre la composition des hrAT et du TA natif, notamment par rapport aux acides gras essentiels (AGe). En effet, bien que la composition en phospholipides fût similaire à 90 %, les hrAT contenaient 3,5 fois moins de triglycérides que le TA natif. Les AGe, comme l'acide linoléique (AL), se retrouvent en faible quantité (1-3 %) dans les milieux de culture utilisés. Pour pallier ce manque, des hrAT ont été produits dans un milieu de culture supplémenté en AL, ce qui a permis de rétablir partiellement le profil altéré du hrAT en formation via la modulation de l'activité de FADS2 (Δ6-désaturase). Les travaux menés dans le présent ouvrage ont permis de mettre en lumière la composition lipidique du hrAT et de moduler son apport en AGe. Ils ont également montré que le hrAT in vitro, à l'image du TA natif, est modulable et s'adapte à son environnement nutritionnel. Ils ouvrent donc la porte à la production de modèles d'études physiologiques ou pharmacologiques qui aideraient à comprendre les mécanismes associés au métabolisme des lipides et à ses déséquilibres dans toutes les phases du développement pharmaceutique. / Fat tissue is still an underestimated tissue. Its fragility makes its transplantation delicate. An autologous alternative remains in demand. The engineering of adipose tissue (AT) is a promising alternative that could resolve the scarcity of soft tissue for reconstructive surgeries and produce a relevant model for physiological and pharmacological studies. Tissue engineering using the self-assembly approach allows the cells to produce and accumulate their own extracellular matrix (ECM) and form a tissue sheet that can be manipulated, without using any exogenous biomaterial. Human reconstructed adipose tissues (hrAT) are therefore a combination of stem and stromal cells isolated from the adipose tissue that have been undergoing adipocyte differentiation. The hypothesis underlying the work presented is that the culture medium used contains sub-physiological quantities of essential fatty acids (EFA) and that it is possible to modulate the composition of the phospholipid membrane and the triglycerides of adipose cells by modifying the fatty acid intake from the culture medium. The objectives pursued to validate this hypothesis were: (1) To isolate, characterize and compare the lipids and phospholipids of hrAT with those of native AT; (2) To compare the transcriptomes of the hrAT model with those of native AT; (3) To quantify the EFA present in the culture media used; (4) To compare the lipid and phospholipid profiles of hrAT in a poor and rich EFA media; (5) To measure the impact of modulation of Fatty Acid Desaturase 2 (FADS2) activity on the lipid profile of hrAT. A total of 2 915 genes analyzed using Illumina BeadChip chip HUmanWG-6 were differentially expressed between native and reconstructed AT. Data for expression were analyzed with the Ingenuity Pathway 8.5 software (IPA) for detecting an association with signaling pathways. Then, the IPA software linked these pathways with the relevant biological functions and predicted their modulations. Biological functions associated with PPARγ signaling pathways (p value = 0.006), as the differentiation of fat cells (p = 2,65E⁻¹³) and hypertrophy (p = 4,61E⁻¹⁴), were 75% similar to native AT. Conversely, the results indicated a reduction of the biological functions associated with lipid metabolism (p = 2,88E⁻¹⁴), the synthesis of triglycerides (p = 9,44E⁻⁴) and hydrolysis (p = 2,91E⁻³). The quantification of 42 fatty acids (FA) by gas chromatography highlighted a difference between the composition of the hrAT and native AT, particularly for essential FA composition. Indeed, although the phospholipid composition was similar at 90%, the hrAT contained 3.5 times fewer triglycerides as native AT. The EFA, such as linoleic acid (LA), were found in small amounts (1-3%) in the culture media used. To fulfill this gap, the hrAT were produced in a culture medium supplemented with AL which partially restored the altered profile of hrAT via modulation of the activity of FADS2. This work describes the lipid composition of the hrAT and shows that LA supplementation can modulate it. Like native AT, the hrAT can adapt to its nutritional environment. It could be used as a model for physiological or pharmacological studies, in order to understand the mechanisms involved in lipid metabolism and its imbalances in pathological states.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Les récents développements de la recherche ont permis de caractériser le tissu adipeux en tant qu’organe endocrine majeur et à associer l’obésité à un phénotype d’inflammation chronique, surnommé métaflammation. Cette thèse de doctorat s’attarde spécifiquement à une adipokine et son récepteur, la protéine stimulant l’acylation (ASP) et le récepteur C5L2, ainsi qu’à leur relation avec le métabolisme énergétique et la métaflammation. L’ASP dérive du système du complément et ses principaux effets sont liés à la stimulation de l’absorption des acides gras et du glucose par les adipocytes, avec comme résultat net l’entreposage accentué de lipides. L’invalidation génétique de la voie ASP–C5L2 crée un phénotype de résistance à l’obésité et d’hyperphagie, lui conférant un potentiel thérapeutique intéressant. Les travaux décrits dans cette thèse évaluent premièrement chez la souris, de manière successive, (i) les conséquences d’une stimulation aigüe par l’ASP, (ii) le métabolisme des animaux déficients en C5L2 lorsque soumis à une diète diabétogène, (iii) ainsi que la dynamique de signalisation de la voie ASP–C5L2 dans le développement de l’obésité. L’ASP agit de manière aigüe en tant qu’hormone anabolique, stimulant l’absorption de glucose dans les tissus à transport actif. De manière paradoxale, l’ASP crée aussi un état pro-inflammatoire ponctuel, stimulant la synthèse de cytokines ainsi que la migration et l’activation classique des macrophages. La délétion du récepteur C5L2 dans un modèle murin sous diète diabétogène induit des effets énergétiques contraires, poussant le développement de l’insulinorésistance et redirigeant le glucose vers le foie. Un phénotype exacerbé de métaflammation est aussi mesurable, probablement lié à la perte de la seconde fonction du récepteur C5L2, celle de la séquestration de l’anaphylatoxine C5a. Par la suite, dans un modèle d’obésité induite par la diète, le développement d’une résistance à l’ASP est démontré et semble être lié à la diminution de l’expression du récepteur C5L2. L’étude finale de cette thèse (iv) évalue la contribution clinique de l’ASP et du système du complément dans une intervention visant à moduler l’interaction entre le métabolisme énergétique et l’inflammation dans le cadre d’une chirurgie de résection hépatique. Les résultats avancés dans cette thèse permettent de mieux situer la voie ASP–C5L2 à la frontière du métabolisme énergétique et de l’immunité et de clarifier son potentiel thérapeutique. / Recent research findings have characterized adipose tissue as en endocrine organ and have shown that obesity triggers the development of low-grade inflammation, termed metaflammation. This thesis focuses on one adipokine and its receptor, acylation stimulating protein (ASP) and C5L2 receptor, and their relationship with energy metabolism and metaflammation. ASP derives from the complement system and acts on adipocytes by upregulating fatty acid and glucose absorption, resulting in a net increase in lipid storage. Mice genetically deficient in components of the ASP–C5L2 pathway are obesity-resistant but hyperphagic, suggesting that the disruption of this pathway could hold a therapeutical value. This thesis sequentially evaluates in mouse models (i) the consequences of an acute ASP stimulation, (ii) metabolism in C5L2-deficient animals treated with a diabetogenic diet, (iii) and the dynamics of the ASP–C5L2 pathway in diet-induced obesity. ASP acts acutely as an anabolic hormone, stimulating glucose absorption in tissues with active glucose transport. Paradoxically, ASP also generates an acute proinflammatory response with increased cytokine release, macrophage migration and classical activation. The disruption of C5L2 receptor in a murine model treated with a diabetogenic diet induced the opposite effects on energy metabolism, aggravating the development of insulin resistance and rerouting glucose to the liver. A more pronounced phenotype of metaflammation is also measurable in C5L2 knockout mice, probably linked to the second function of the C5L2 receptor, the sequestration of the anaphylatoxin C5a. In a model of diet-induced obesity, the proof-of-concept of ASP resistance is demonstrated and possibly linked with a reduction in C5L2 expression. The final study in this thesis (iv) evaluates the clinical contribution of ASP and the complement system in the outcome of an intervention designed to modulate the interaction between metabolism and immunity in a surgical context of hepatic resection. The results shown in the present work clarify the role and the therapeutical potential of the ASP–C5L2 pathway and describe it as a bridge between inflammation and metabolic homeostasis.

La vessie est un organe qui est sujet à diverses maladies ou malformations nécessitant parfois des chirurgies pour remédier aux problèmes. Ces chirurgies ont souvent pour but d’augmenter le volume utile de la vessie pour protéger les reins. Plusieurs substituts de tissu urologique existent, mais aucun ne possède les qualités suffisantes pour répondre aux conditions physiologiques auxquelles ces tissus seront soumis. L’objectif du projet consiste à créer un substitut entièrement humain par la méthode d’auto-assemblage et à caractériser ce tissu. De plus, la possibilité de produire ce substitut à l’aide des cellules stromales isolées du tissu adipeux a été étudiée. Le potentiel de ces cellules pourrait permettre d’optimiser la greffe de ces substituts. Nos résultats montrent qu’il est possible de reconstruire un substitut entièrement humain par la méthode d’auto-assemblage et que les cellules stromales isolées du tissu adipeux peuvent être utilisées pour participer à la reconstruction d’un substitut vésical.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / Les jeunes adultes apparemment en santé, chez qui la prévalence d’athérosclérose asymptomatique est étonnamment élevée, devraient pouvoir bénéficier de stratégies préventives efficaces en matière de santé cardiométabolique. Notre étude a examiné la pertinence et la façon d’évaluer l’adiposité régionale chez les jeunes adultes apparemment en santé en mesurant les associations qui existent entre les différents tissus adipeux (sous-cutané abdominal, viscéral abdominal et épicardique) et les marqueurs du profil de risque cardiométabolique, ainsi que les associations qui existent entre les différents tissus adipeux et les mesures anthropométriques (indice de masse corporelle, tour de taille et ratio taille/hanche). Nos résultats suggèrent la pertinence d’évaluer spécifiquement les quantités de tissu adipeux viscéral abdominal et épicardique chez les jeunes adultes apparemment en santé. Notre étude a également déterminé qu’en plus de simplement calculer l’indice de masse corporelle, mesurer le tour de taille chez les jeunes adultes apparemment en santé permet de mieux discriminer les individus avec une accumulation de tissu adipeux viscéral et épicardique augmentée.