Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Résumé : Une dysrégulation de la lipolyse des tissus adipeux peut conduire à une surexposition des tissus non-adipeux aux acides gras non-estérifiés (AGNE), qui peut mener à un certain degré de lipotoxicité dans ces tissus. La lipotoxicité constitue, par ailleurs, l’une des causes majeures du développement de la résistance à l’insuline et du diabète de type 2. En plus de ses fonctions glucorégulatrices, l’insuline a pour fonction d’inhiber la lipolyse et donc de diminuer les niveaux d’AGNE en circulation, prévenant ainsi la lipotoxicité. Il n’y a pas d’étalon d’or pour mesurer la sensibilité de la lipolyse à l’insuline. Le clamp euglycémique hyperinsulinémique constitue la méthode étalon d’or pour évaluer la sensibilité du glucose à l’insuline mais il est aussi utilisé pour mesurer la suppression de la lipolyse par l’insuline. Par contre, cette méthode est couteuse et laborieuse, et ne peut pas s’appliquer à de grandes populations. Il existe aussi des indices pour estimer la fonction antilipolytique de l’insuline dérivés de l’hyperglycémie provoquée par voie orale (HGPO), un test moins dispendieux et plus simple à effectuer à grande échelle. Cette étude vise donc à : 1) Étudier la relation entre les indices de suppressibilité des AGNE par l’insuline dérivés du clamp et ceux dérivés de l’HGPO; et 2) Déterminer laquelle de ces mesures corrèle le mieux avec les facteurs connus comme étant reliés à la dysfonction adipeuse : paramètres anthropométriques et indices de dysfonction métabolique. Les résultats montrent que dans le groupe de sujets étudiés (n=29 femmes, 15 témoins saines et 14 femmes avec résistance à l’insuline car atteintes du syndrome des ovaires polykystiques), certains indices de sensibilité à l’insuline pour la lipolyse dérivés de l’HGPO corrèlent bien avec ceux dérivés du clamp euglycémique hyperinsulinémique. Parmi ces indices, celui qui corrèle le mieux avec les indices du clamp et les paramètres anthropométriques et de dysfonction adipeuse est le T50[indice inférieur AGNE] (temps nécessaire pour diminuer de 50% le taux de base – à jeun – des AGNE). Nos résultats suggèrent donc que l’HGPO, facile à réaliser, peut être utilisée pour évaluer la sensibilité de la lipolyse à l’insuline. Nous pensons que la lipo-résistance à l’insuline peut être facilement quantifiée en clinique humaine. / Abstract : It has been shown that a dysfunctional regulation of adipose-tissue lipolysis could conduct to non-adipose tissues overexpos ure to non exterified fatty acids (NEFA), leading to lipotoxicity. Lipotoxicity is considered as a key factor in the development of insulin resistance and type 2 diabetes. Insulin regulates glucose metabolism but also NEFA storage and release. To our knowledge, there is no gold standard for evaluating insulin sensitivity for lipolysis. The gold standard to measure insulin sensitivity for glucose is the euglycemic-hyperinsulinemic clamp. This method is simple to interpret because it achieves static levels of metabolic parameters at the end of each step of the clamp. The major limit of the clamp is that it is time-consuming, expensive and cannot be used on large population. On the other hand, the oral glucose tolerance test (OGTT) consists in a dynamic test also used to estimate insulin mediated glucose disappearance after ingestion of 75 g of glucose. Since the OGTT is easier to use, less expensive and can be suggested in large cohort studies, its potential use has been suggested to estimate insulin sensitivity for lipolysis, as well. T his work is the first to validate the use of simple indices derived from OGTT to estimate insulin sensitivity for lipolysis against the euglycemic clamp and adipose-tissue dysfunction in women. The results of this study clearly show in a group of 29 women (15 normal and 14 with polycystic ovary syndrome, who are used to increase the range of insulin resistance) that T50[subscript NEFA] (time to suppress 50% of NEFA baseline levels) during OGTT is the best index associated with glucose insulin clamp indices and clinical markers related to adipose tissue dysfunction and metabolic parameters. T50[subscript NEFA] (OGTT) was also better associated with central adiposity and metabolic parameters than clamp-derived indices. Since the OGTT is much easier to perform and is less expensive than the clamp technique, the use of OGTT to calculate T50[subscript NEFA] seems to be a valid method to assess antilipolytic action of insulin in large cohorts.

L'obésité est depuis quelques années reconnue comme un des fléaux du XXIe siècle en affectant environ 10% de la population adulte mondiale. Le passage de l'obésité au stade de pandémie est le résultat de multiples facteurs dont une mauvaise hygiène alimentaire et une sédentarité croissante. La découverte récente de l'existence d'un état inflammatoire chronique au cours de l'obésité pouvant intervenir dans la physiopathologie de la maladie et de ses nombreuses complications fait aujourd'hui l'objet d'intenses investigations. Or, le tissu adipeux (TA) qui, parallèlement à son activité métabolique, possède également une activité sécrétoire intense, est un acteur majeur de ce syndrome inflammatoire. L'autotaxine (ATX), l'adiponectine et la résistine sont les médiateurs de l'inflammation sécrétés par le TA. Si le rôle de ces facteurs dans la régulation du métabolisme est bien établi, leurs effets sur d'autres organes ne sont pas toujours connus. Il est notamment intéressant d'étudier leurs effets dans le système nerveux central (SNC), les récepteurs de certains y étant présent. Dans ce contexte, nous avons dans un premier temps étudié l'effet de l'ATX sur le stress oxydant généré par le H2O2 (peroxyde d'hydrogène) et sur l'inflammation induit par le lipopolysaccharide (LPS) ou le trimethylétain (TMT) dans les cellules microgliales murines, cellules immunitaires résidentes du SNC. Nos résultats montrent pour la première fois, l'effet anti-oxydant et anti-inflammatoire de l'ATX sur les cellules microgliales. Chez la souris, le TMT affecte la région hippocampique du SNC et nous avons montré qu'il induit la production d'ATX après 5 jours d'une injection i.p. de TMT. Ce qui suggère un rôle important de l'ATX dans la régulation de l'homéostasie des microglies et du SNC ainsi que dans la neuroinflammation. L'effet du TMT sur l'inflammation produite par le TA a également été étudié et les résultats montrent que le TMT induit une réponse inflammatoire dans deux types cellulaires du TA : adipocytes et macrophages ainsi que dans le TA de souris obèse ob/ob. Ensuite, nous avons sous-cloné les ADNc de l'adiponectine et de la résistine dans des vecteurs d'expression eucaryote afin d'étudier leurs effets sur les cellules microgliales dans des conditions normales ou inflammatoires. Cette étude devrait permettre une meilleure compréhension de l'influence du TA sur le SNC et donc la relation entre l'obésité les maladies neurodégénérative afin de proposer de nouvelles approches thérapeutiques. / In the last years, Obesity has been considered a major health issue with around 10% of the world population affected. The causes of this pandemy are multiple, but include bad alimentary habits and an increasing settle way of life. The recent discovery that chronic inflammation during obesity was associated with this disease physiopathology and others complications is the center of many investigations. Adipose tissue (AT), in addition to its metabolic activity, has an intense secretory activity and is a main player in this inflammatory syndrome. Autotaxin (ATX), adiponectin and resistin are such mediators secreted by AT. These factors functions in metabolism regulation are well described, but their effects on others organs are not always known. As it has been shown that some of these factors receptors are present in the central nervous system (CNS), it is interesting to study their effects in this organ. In this context, we initially studied the effect of ATX on the oxidative stress generated by H2O2 (hydrogen peroxide) and inflammation induced by lipopolysaccharide (LPS) or trimethyltin (TMT) in murine microglial cells, resident immune cells of the CNS. Our results show for the first time, the anti-oxidant and anti-inflammatory effects of ATX in microglial cells. In mice, TMT affects hippocampal region of CNS and we showed that ATX RNA is up regulated in the hippocampus 5 days post TMT treatment. Our results suggest that ATX could be involved in the regulation of microglia homeostasis and in neuroinflammation. The effect of TMT on the inflammation produced by the AT has also been studied and the results show that TMT induces an inflammatory response in two cell types of AT: adipocytes and macrophages and in fat tissue from ob/ob mice.We then subcloned the cDNA of adiponectin and resistin in eukaryotic expression vectors to study their effects on microglial cells under normal or inflammatory conditions. This study should lead to better understanding of adipose tissue influence on the CNS and therefore the relationship between obesity and neurodegenerative diseases to develop new therapeutic approaches.

L’obésité est caractérisée par un état inflammatoire chronique dit « à bas bruit », se traduisant par l’augmentation des taux plasmatiques de facteurs inflammatoires qui contribuent au développement des complications métaboliques telles que le diabète de type 2 et la résistance à l’insuline.L’inflammation chronique est initiée par l’accumulation séquentielle et finement régulée de cellules immunes dans le tissu adipeux blanc, contribuant à créer un microenvironnement inflammatoire qui altère la physiologie et l’homéostasie du tissu. Une meilleure compréhension : 1) des mécanismes contrôlant les altérations de la composition en cellules immunes du tissu adipeux blanc et 2) du rôle de ces cellules dans la fonction des principaux tissus métaboliques, pourrait, à terme, permettre de proposer de nouvelles voies thérapeutiques d’immuno-intervention dans le traitement des complications métaboliques associées à l’obésité. Durant mon parcours de thèse, j’ai étudié les conséquences métaboliques et immunologiques du traitement de souris obèses par un agent immuno-modulateur : la rapamycine, ainsi que par des probiotiques ayant des propriétés anti-inflammatoires.Partie 1 : Etude des effets de la rapamycine sur la réponse inflammatoire et l’homéostasie énergétique chez la souris obèse.Cette étude représente la partie principale de mon travail de thèse. L’objectif de mon projet de thèse était de définir les conséquences de l’administration prolongée de rapamycine (ou Sirolimus) sur l’inflammation du tissu adipeux blanc et le métabolisme glucidique de souris obèses. La rapamycine est un inhibiteur spécifique de la voie du mechanistic target of rapamycin (mTOR) possédant des propriétés immunosuppressives et antiprolifératives et qui est fréquemment utilisé chez les patients transplantés afin d’éviter le rejet du greffon. Cependant, la rapamycine a été décrite comme possédant un potentiel diabétogène et pro-inflammatoire : en effet, certains patients traités développent un diabète post-transplantation et sont plus susceptibles de présenter des pathologies inflammatoires et ceci, malgré une perte de poids. Les objectifs de notre étude étaient de : 1) Déterminer les conséquences métaboliques (bénéfiques ou délétères) de l’administration de rapamycine et 2) Définir le profil inflammatoire des souris obèses traitées, notamment dans le tissu adipeux blanc.Partie 2 : Etude des effets des probiotiques sur le développement de l’obésité et la résistance à l’insuline chez la souris obèse.Les effets des probiotiques sur le développement de l’obésité et ses complications métaboliques et immunologiques associées sont contradictoires et restent donc à clarifier. Certaines études ont montré des effets obésogènes de certains probiotiques tandis que d’autres travaux décrivent des effets bénéfiques sur l’homéostasie énergétique. Les objectifs de notre étude étaient de : 1) Déterminer les conséquences métaboliques et immunologiques de l’ingestion prolongée de certaines souches (ou combinaison de souches) de probiotiques dans un modèle de souris obèses et 2) Définir les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-tendant les effets de probiotiques sur le développement de l’obésité et de l’inflammation associée. / Obesity is characterized by a low-grade chronic inflammation reflected by increased blood levels of inflammatory factors, which are known to contribute to the development of metabolic complications such as insulin resistance and type 2 diabetes.Obesity-related inflammation is initiated by the accumulation of inflammatory immune cells within the adipose tissue as observed in obese subjects, contributing to alteration of the physiology and the metabolic homeostasis of the tissue. A better understanding of the mechanisms controlling the balance between adipose tissue immune cells and the interaction of these cells with the metabolic tissues (e.g. white adipose tissue) could lead to the development of immune-based new therapeutic strategies to treat metabolic complications associated with obesity.During my PhD thesis, we worked on two projects that both aimed at studying the link between immunity and metabolism. We studied the consequences of the treatment of obese mice with the immunomodulatory drug rapamycin (Part 1) and with probiotics having anti-inflammatory properties (Part 2).Part 1: Beneficial Metabolic Effects of Rapamycin are Associated with Enhanced Regulatory Cells in Diet-Induced Obese MiceThis part corresponded to my main project. We aimed to analyze the effect of rapamycin (or Sirolimus), on the inflammatory response and the metabolic status of high-fat diet fed mice. Rapamycin is an immunosuppressive drug commonly used in transplanted patients to prevent graft rejection. However, the effects of rapamycin on metabolism remain elusive and it has been reported that rapamycin may have pro-inflammatory and prodiabetic properties since some transplanted patients can develop diabetes and inflammatory diseases. Rapamycin is a specific inhibitor of mTOR (mechanistic Target Of Rapamycin), a highly conserved kinase which play a key role in both metabolism and immunity. Our aims were: 1) to define the metabolic consequences of long-term rapamycin administration and 2) to analyze the immune profile of treated animals.Part 2: A Probiotic Mixture Alleviates Diet-Induced Obesity and Insulin Resistance in Mice through Adipose Tissue Cell-RemodelingThe effects of probiotics on the development of obesity and its associated-metabolic complications are contradictory and thus remain to be clarified. In our study, we evaluated the consequences of the consumption of different strains of probiotics (or a combination of strains) selected for their anti-inflammatory properties, on the development of obesity and inflammation. We thus defined the metabolic and immune profile of probiotic-treated obese mice, mostly focusing on the adipose tissue. Finally, we attempted to identify the cellular and molecular mechanisms by which our selected probiotics exerted their metabolic and immune protective effects.

Les aldose réductases (AKR1B) sont des oxydoréductases dépendantes du NADPH initialement décrites pour leurs fonctions de détoxication cellulaire et de réduction du glucose. La découverte de l’expression d’Akr1b7 dans le tissu adipeux murin ainsi que l’activité prostaglandine F2α synthase (PGFS) spécifique de certaines isoformes suggèrent des rôles biologiques inédits pour ces enzymes. La prostaglandine F2α (PGF2α) inhibant l’adipogenèse, cette fonction PGFS met en avant l’implication des AKR1B dans la physiologie du tissu adipeux blanc (TAB). L’objectif de ces travaux était de caractériser l’expression de l’ensemble des AKR1B au sein des TAB murins et humains et de comprendre leur impact sur l’homéostasie du tissu adipeux et en particulier sur l’adipogenèse et la lipolyse. Nous avons montré que l’ensemble des AKR1B était exprimé dans le TAB murin. Akr1b3, Akr1b8 et Akr1b16 sont exprimées à la fois dans les fractions stroma‑vasculaires (contenant des cellules immunitaires, vasculaires, progénitrices…) et adipocytaires. A l’inverse, Akr1b7 n’est pas exprimé par les adipocytes. Les analyses réalisées in vitro indiquent qu’à l’exception d’Akr1b16, les isoformes murines des AKR1B voient leur expression augmenter précocement et transitoirement au cours de l’adipogenèse. Chez l’homme, l’isoforme AKR1B1 est exprimée dans le TAB sous‑cutané de patients obèses alors qu’AKR1B10 est difficilement détectable (western blot, RT‑qPCR). In vitro, l’expression d’AKR1B1 augmente tout au long de la différenciation adipocytaire contrairement à AKR1B10 qui est préférentiellement exprimé dans les cellules indifférenciées. L’utilisation d’un inhibiteur spécifique des AKR1B montre que l’activité PGFS d’AKR1B1 constitue un frein à l’adipogenèse. Nous montrons aussi que les mécanismes régulant l’action de la PGF2α diffèrent en fonction des espèces. Chez l’homme, l’expression du récepteur FP est régulée dans le temps alors que dans les cellules murines, c’est l’expression des PGFS et donc la synthèse de PGF2α qui définit, au cours de l’adipogenèse, la fenêtre d’action de cette prostaglandine. Les souris invalidées pour la PGFS Akr1b7 présentent une diminution des quantités intra‑tissulaires en PGF2α associée à une expansion accrue de leurs tissus adipeux due à une augmentation de l’adipogenèse et à une hypertrophie adipocytaire sans modification de l’expression des enzymes impliquées dans la lipogenèse (Volat et al., 2012). Ces données en accord avec le rôle anti‑adipogénique de la PGF2α suggèrent aussi une action sur la lipolyse. Nous démontrons ici que la perte d’Akr1b7 entraîne une diminution de l’activité lipolytique du TAB. L’utilisation de cellules murines (3T3‑L1) et humaines (hMADS) différenciées en adipocytes, nous a permis de montrer que la stimulation de l’activité lipolytique suite à l’activation du récepteur FP résultait en partie d’une augmentation de la phosphorylation de HSL (forme active) et de l’accumulation de la lipase ATGL. Le troisième volet de ce travail de thèse a consisté à caractériser un modèle de souris transgénique surexprimant AKR1B1 dans le TAB (souris aP2‑AKR1B1) afin d’étudier le rôle biologique de cette isoforme humaine. / Aldose reductases are NADPH-dependent oxydoreductases described for their involvement in cellular detoxification and glucose reduction. The discovery of Akr1b7 expression in murine adipose tissue together with the prostaglandin F2α Synthase (PGFS) activity of some isoforms suggest unreleased biological roles for these enzymes. Prostaglandin F2α (PGF2α) inhibiting adipogenesis, this PGFS function highlights AKR1B potential involvement in white adipose tissue (WAT) physiology. This work aimed at characterising the expression of all AKR1B in both murine and human WAT and understanding their impact on adipose tissue homeostasis and especially on adipogenesis and lipolysis. We showed that all AKR1B were expressed in murine WAT. Akr1b3, Akr1b8 and Akr1b16 were both expressed in the stromal vascular fraction (containing immune cells, vascular cells, progenitors…) and in the adipose fraction. In contrast, Akr1b7 was not expressed in adipocytes. In vitro analyses indicated that, except for Akr1b16, murine AKR1B isoform expression increased early and transiently during adipogenesis. In human, AKR1B1 was expressed in human subcutaneous WAT from obese patients whereas AKR1B10 was hardly detectable (western blot, RT‑qPCR). In vitro, AKR1B1 expression increased throughout adipocyte differentiation unlike AKR1B10, which was preferentially expressed in undifferentiated cells. Using an AKR1B specific inhibitor, we demonstrated that AKR1B1 PGFS activity was a dampen to adipogenesis. We also showed that mechanisms regulating PGF2α action differed according to the species. In human cells, the expression of FP receptor was time-regulated whereas, in murine cells, PGFS expression and thus, PGF2α synthesis, limited PGF2α activity during adipogenesis. Akr1b7 knockout mice have decreased PGF2α intratissular levels associated with an expansion of adipose tissue resulting from an increase of adipogenesis and an adipocyte hypertrophia without any modification of lipogenic enzymes expression (Volat et al., 2012). These data, in agreement with PGF2α anti-adipogenic action, suggest an impact on lipolysis. We demonstrated that loss of Akr1b7 led to a decrease of WAT lipolytic activity. The use of murine (3T3‑L1) and human (hMADS) differentiated cells allowed us to show that the stimulation of lipolysis in response to FP activation was, in part, due to an increase of HSL phosphorylation (active form) and an increase of ATGL accumulation. The third part of this work consisted in characterizing the phenotype of transgenic mice overexpressing AKR1B1 in WAT (aP2‑AKR1B1 mice) in order to study the biological role of this human isoform.

L’obésité et la maladie de Crohn (MC) sont deux pathologies inflammatoires chroniques caractérisées par un développement de la masse grasse viscérale et une dysbiose. L’activité physique (AP) impactant positivement ces deux paramètres, elle apparait donc comme une stratégie thérapeutique prometteuse dans la prise en charge de ces patients. Dans ce contexte, l’objectif de ce travail était d’étudier l’effet de l’AP sur l’interaction microbiote-tissu adipeux. Sur un versant clinique, nos résultats ont confirmé l’efficacité de l’entrainement intermittent de haute intensité (HIIT) pour diminuer le tissu adipeux viscéral chez des sujets en surpoids et/ou obèses. Sur un modèle d’obésité génétique (rat Zucker), nos travaux ont montré que l’entraînement de type HIIT diminuait la masse grasse totale et viscérale mais cela indépendamment du microbiote intestinal. L’étude de la voie de la lipolyse a montré un effet anti-lipolytique du HIIT dans le tissu adipeux sous-cutané, pouvant ainsi partiellement expliquer la diminution du tissu adipeux viscéral. En outre, le HIIT améliore, pour une moindre durée de pratique (vs. l’entraînement continu d’intensité modérée), la tolérance au glucose et le statut inflammatoire. Dans un modèle d’inflammation intestinale mimant la MC, nous avons également mis en évidence que l’AP spontanée augmentait l’expression des protéines des jonctions serrées pouvant participer à la réduction de l'endotoxémie métabolique. En parallèle, l’AP spontanée favorise les bactéries bénéfiques pour la santé et augmente les niveaux de butyrate dans les selles. Ces adaptations participent à la réduction du tissu adipeux viscéral mésentérique caractérisant la MC. En conclusion, l’AP, à travers différentes modalités d’exercice, se révèle comme une « thérapie » attractive et innovante dans la prévention et/ou la prise en charge de ceux pathologies inflammatoires chroniques. / Obesity and Crohn's disease (CD) are two chronic inflammatory diseases characterized by development of visceral fat mass and dysbiosis. Physical activity (PA) has a positive impact on these two parameters. Consequently, PA appears as a promising therapeutic strategy for the management of these patients. In this context, the objective of this work was to study the effect of PA on the microbiota-adipose tissue cross-talk. Our clinical results confirmed the effectiveness of high intensity intermittent training (HIIT) to reduce visceral adipose tissue in overweight and/or obese volunteers. Then, using an animal model of genetic obesity (Zucker rats), we found that HIIT decreases total and visceral fat mass, independently of gut microbiota. Analysis of the lipolysis pathway showed an anti-lipolytic effect of HIIT in the subcutaneous adipose tissue, and this could explain the decrease in visceral adipose tissue. In addition, compared with continuous moderate intensity training, HIIT improved glucose tolerance and the inflammatory status despite the shorter exercise duration. Finally, in an animal model of CD, we found that spontaneous PA increased the expression of tight junction proteins, contributing to the reduction of metabolic endotoxemia. Concomitantly, spontaneous PA promoted healthy bacteria in the colon and increased fecal butyrate levels. These adaptations limited the expansion of mesenteric visceral adipose tissue, a typical CD feature. In conclusion, PA, through different exercise modalities, appears as an attractive and innovative « therapy » for these two chronic inflammatory diseases.

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.

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.

Une série d’études récentes chez l’homme et dans les modèles murins a conduit à la mise en évidence d’une réponse immune, qui met en jeu des cellules de l’immunité innée et de l’immunité adaptative dans le tissu adipeux (TA) obèse. Nous avons mis en évidence un dialogue pro-inflammatoire entre les macrophages et les LT CD4+ dans le TA humain obèse mettant en jeu l’IL-1β, l’IL-17 et l’IL-22. Le pourcentage de Th17 est positivement corrélé au % d’HbA1c. De plus, la sécrétion des cytokines impliquées dans cette boucle pro-inflammatoire diminuent après une perte de poids induite par la chirurgie bariatrique. Par la suite, nous avons montré que l’IL-1β et l’IL-17 induisent des programmes transcriptionnels pro-inflammatoires concordant dans trois types de cellules non-immunitaires du TA, les pré-adipocytes, les cellules endothéliales et les adipocytes, et diminuent les gènes du métabolisme dans les adipocytes. Les effets d’IL-1β sont nettement plus prononcés que ceux de l’IL-17. Le milieu conditionné de cellules immunitaires CD45+ reproduit les réponses pro-inflammatoire et catabolique induites par les cytokines recombinantes dans les adipocytes, et ces réponses sont inhibées après la neutralisation de l’IL-17 et l’IL-1β. Ces résultats démontrent une implication pathologique de l'IL-1β et de l'IL-17 dans les altérations du TA induites par l'obésité. / A series of recent studies in humans and mouse models has led to the detection of an immune response, which involves cells of the innate immunity and adaptive immunity in obese adipose tissue (AT).We highlighted a proinflammatory crosstalk between macrophages and CD4+ T cells in obese human AT involving IL-1β, IL-17 and IL-22. Percentage of Th17 is positively correlated with HbA1c %. Moreover, the secretion of the cytokines implicated in this proinflammatory loop decreased after weight loss induced by bariatric surgery.Subsequently, we have shown that IL-1β and IL-17 induce proinflammatory transcriptional programs in three types of non-immune cells of the TA, preadipocytes, endothelial cells and adipocytes , and decrease metabolism genes in adipocytes. IL-1β effects are much more pronounced than those of IL-17. The conditioned medium of CD45+ immune cells reproduces the pro-inflammatory and catabolic responses induced by the recombinant cytokines in adipocytes, and these responses are inhibited after the neutralization of IL-17 and IL-1β.These results demonstrate a pathological involvement of IL-1β and IL-17 in the AT dysfunction induced by obesity.

Dans différents types de cancers, notamment dans le cancer du sein, il existe une population cellulaire à l'origine des mécanismes de rechute de la maladie plusieurs années après la fin des traitements initiaux, caractérisée par des propriétés de cellules souches et une chimiorésistance unique dont le mécanisme est inconnu. Pour ces raisons il est important de comprendre les mécanismes et de connaître les acteurs physiologiques impliqués à la fois dans la régulation des cellules souches normales et cancéreuses. Le CD10 est une endopeptidase zinc-dépendante capable d'inactiver un certain nombre de peptides impliqués, entre autre, dans le développement de la glande mammaire. Nos recherches ont permis de montrer que la population cellulaire exprimant le CD10 dans la glande mammaire était enrichie en cellules souches/progéniteurs communs précoces/cellules myoépithéliales. Nos résultats suggèrent que l'adhérence des cellules souches au stroma via l'intégrine β1 et le clivage de certains peptides par le CD10 sont des éléments clés du micro-environnement permettant le maintien du réservoir de cellules souches et de progéniteurs précoces dans la glande mammaire. Le tissu adipeux est également un des constituants majeur de l'environnement de la glande mammaire et joue un rôle dans la sécrétion de facteurs de croissances également impliqués dans l'homéostasie du tissu mammaire. Nos résultats ont suggéré qu'en plus de son rôle nourricier, le tissu adipeux pouvait constituer une source potentielle de cellules souches épithéliales luminales pouvant ainsi être considérée comme une nouvelle source cellulaire à l'origine de certains cancers du sein.