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.

Introduction/objectif : La dyslipidémie des sujets obèses insulinorésistants est principalement caractérisée par une augmentation plasmatique des LRT hépatiques (LRT-apo-B100) et intestinales (LRT-apo-B48). La chirurgie bariatrique, largement pratiquée dans le traitement de l'obésité, est associée à l'amélioration de nombreuses anomalies métaboliques. Nous avons étudié l'effet de la chirurgie bariatrique sur le métabolisme des LRT intestinales et hépatiques.Méthodes/résultats : Le métabolisme des LRT de 22 patients obèses non diabétiques bénéficiant d'une chirurgie bariatrique : sleeve gastrectomie (SG ; n=12) ou bypass gastrique (BP ; n=10) a été étudié par une méthode d'enrichissement isotopique stable (D3-L-Leucine) en alimentation continue. Chaque sujet a réalisé deux études cinétiques : une 1 mois avant et une 6 mois après la chirurgie. Le résultat principal est une diminution de la taille du pool de LRT-apo-B100 après une SG et un BP (p<0,01) expliquée par une augmentation du taux de clairance des LRT-apo-B100 (SG : p<0,05) sans diminution du taux de production. Le pool de LRT-apo-B48 est significativement réduit après une SG (p<0,05), sans explication claire à part une tendance à la diminution du taux de production. La diminution du pool de LRT-apo-B100 est significativement corrélée à la diminution de la concentration en apo-CIII dans le groupe entier.Conclusion : Cette étude est la première étude cinétique réalisée chez l'Homme explorant les mécanismes d'amélioration du métabolisme des LRT après une chirurgie bariatrique. Cette amélioration du métabolisme peut contribuer à la diminution de la mortalité cardiovasculaire observée après une chirurgie bariatrique. / Introduction and objective: The dyslipidemia of insulin-resistant obese patients is widely characterised by the elevation of plasma triglyceride-rich lipoproteins (TRL) of both hepatic (TRL-apoB-100) and intestinal (TRL-apoB-48) origin. Bariatric surgery is a well-established and effective modality for the treatment of obesity, and is associated with improvements in a number of metabolic abnormalities that are associated with obesity. Here, we have investigated the effect of bariatric surgery on intestinal and hepatic TRL metabolism. Approach and Results: Twenty two non-diabetic, obese subjects undergoing bariatric surgery: sleeve gastrectomy (SG; n=12) and gastric bypass (BP; n=10) were studied using a stable isotope (D3-L-Leucine) enrichment methodology, in the constant fed state. Each subject underwent two lipoprotein turnover studies: 1 month before and 6 months after surgery. The main finding was a reduction in TRL-apo-B100 concentration following both SG and BP procedures (P<0.01 for both), explained by an increase in TRL-apo-B100 fractional catabolic rate (P<0.05 for SG) without a reduction in production rate. TRL-apo-B48 concentration was significantly reduced following SG, with no clear explanation other than a trend towards reduction in production rate. The reduction of TRL-apo-B100 concentration was significantly associated with a reduction of plasma apo-CIII in the pooled group of patients undergoing bariatric surgery. Conclusions: This is the first human kinetic study to explore the mechanism of improvement of TRL metabolism following bariatric surgery. These effects may contribute to the decrease of cardiovascular mortality after surgery.

Le projet de cette thèse porte sur la graisse ectopique cardiaque et son lien avec les pathologies cardiovasculaires. Dans un premier travail, nous avons mis au point la technique de mesure du volume de graisse épicardique, et du contenu en triglycérides intramyocardique chez le patient obèse morbide en imagerie de résonance magnétique à 3T, et spectroscopie proton. Nous avons montré que les deux dépôts de graisse ectopique augmentent avec l’obésité, mais sans continuum avec la prise de poids. Alors que la graisse épicardique est liée aux paramètres de la tolérance glucidique, la graisse intramyocardique est liée à la fonction cardiaque. Dans un second travail, nous avons montré qu’une perte de poids induite par une chirurgie bariatrique induit une diminution significative de la graisse épicardique, sans modifier la graisse intramyocardique, suggérant une différence de flexibilité de ces graisses avec la perte de poids. Nous avons également exploré le lien entre graisse épicardique et athérosclérose. Sur une cohorte de volontaires sains, nous avons montré que l’accumulation de graisse épicardique était inversement corrélée à la vasoréactivité de la microcirculation coronaire, suggérant que la graisse épicardique pourrait influer de manière précoce la fonction endothéliale. Enfin, en utilisant une approche transcriptomique, nous avons montré une signature spécifique du TAE humain en fonction de sa localisation anatomique. Ces travaux ouvrent de nouvelles pistes dans la compréhension du développement de la graisse ectopique cardiaque. / Cardiac ectopic fat deposition and its link with cardiovascular pathophysiology was the aim of this PhD project. We first developed 3T cardiovascular magnetic resonance imaging assessment of epicardial fat volume, and proton spectroscopy measurement of myocardial triglyceride content in a cohort of morbid obese subjects. We demonstrated that the two cardiac depots increased with obesity, but not continuously with gain weight. While epicardial fat was related to glucose tolerance parameters, myocardial fat was related to cardiac function. We then studied the effect of bariatric surgery induced weight loss on epicardial and myocardial fat, and found a significant decrease in epicardial fat, but no change in myocardial fat, highlighting differences in the dynamics and flexibility of these two fat pads with weight loss. Focusing on epicardial fat and its potential role in atherosclerosis, we evaluated the effect of epicardial fat volume on endothelium dependent vasoreactivity of the coronary microcirculation, in highly selected healthy volunteers. We found that a high epicardial fat amount was associated with a lower coronary microvascular response, suggesting that epicardial fat could early influence endothelial function. Finally, we identified a specific signature of three anatomically distinct human epicardial adipose tissues, using a transcriptomic approach. All together, our data bring new insights in the comprehension of specific partitioning of cardiac ectopic lipid deposition.

Cette thèse présente différents cas d'acclimatation d'une espèce de phytoplancton (Isochrysis sp.) à des modifications de son environnement physico-chimique avec une attention particulière portée sur la composante lipidique de la réponse aux changements. Dans ce contexte nous avons étudié les lipides à la fois comme des produits (triacylglycerol) et des acteurs (glycolipides) de la photosynthèse. Tout d'abord, nous avons étudié l’influence de plusieurs types de limitation par l'azote sur la teneur en lipides neutres des algues. Nous avons montré que la relation entre la disponibilité de l’azote et la teneur en lipide n'était pas monotone et qu'elle présentait un caractère hystérétique. Les cellules d’Isochrysis sp. n’accumulent des lipides neutres que transitoirement lors du passage d'une croissance forte vers une croissance faible. Nous nous sommes ensuite intéressé aux relations qui existent entre le cycle nycthéméral et l'accumulation de réserves énergétiques sous forme de lipides et de sucres. Les réserves sont accumulées pendant le jour en disproportion du reste du carbone et consommées pendant la nuit pour alimenter la division cellulaire et la croissance nocturne. La carence en azote dans ces conditions nycthémérales ne provoque pas d’accumulations significatives de lipides. Les variations diurnes de la teneur en lipides neutres sont plus importantes que les variations obtenues en carence. A travers ces différentes expériences nous avons pu mettre en évidences les relations qui existaient entre l'environnement, la croissance, et l'accumulation de réserves. La compréhension de ces mécanismes a permis de déterminer les conditions environnementales qui favorisent la production d’huile en vue d’une utilisation biocarburant. Nous avons aussi étudié l'influence des conditions de croissance sur la composition des glycolipides des membranes des chloroplastes. Les résultats montrent que les changements de la teneur en MGDG, DGDG et SQDG et de l’insaturation des acides gras de ces lipides accompagnent les modifications d’activité photosynthétique des cellules en limitation azotée et en cycle Jour/Nuit. / This thesis presents various cases of acclimation of a phytoplankton species (Isochrysis sp.) to changes in growth conditions, with special emphasis on the lipid response to those changes. In this context we have studied lipids as both products (triacylglycerol) and actors (glycolipids) of photosynthesis. First, we studied the influence of several types of nitrogen limitation on the neutral lipid content of algae. We showed that the relationship between nitrogen availability and lipid content was not monotonous and presented a hysteretic behaviour. Isochrysis sp. cells accumulated neutral lipids only transiently during the transition from high growth to low growth. We were also interested in the relationship between the circadian cycle and the accumulation of energy reserves as fats and sugars. Reserves were accumulated during the day and consumed during the night to provide energy for cell growth and division. Nitrogen deficiency under alternative light did not lead to significant accumulations of neutral lipids. Through these experiences we could understand the relationship between environment, growth, and accumulation of reserves. These results allowed us to identify the environmental conditions that enhance oil production for biofuel use. We also studied the influence of growth conditions on the composition of glycolipids that comprises chloroplast membranes. Changes in MGDG, DGDG and SQDG contents and in their fatty acids unsaturation were linked to changes in photosynthetic characteristics when growth conditions are modified (L/D cycle, N-limitation). Glycolipids are likely to be important actors of photosynthetic acclimation to environmental changes.

Depuis maintenant plus de 30 ans, il est reconnu qu’au début de la maladie d’Alzheimer, le cerveau utilise moins bien le glucose, son principal carburant. Cependant, ce problème énergétique précoce dans la maladie semblerait limité au glucose et ne concernerait pas un autre carburant, celui-ci dérivé des gras, les cétones. Ces dernières sont produites par le corps après un exercice physique d’intensité modérée. Leur production est également stimulée avec la prise de suppléments alimentaires à base d’huile de noix de coco, un aliment riche en triglycérides de moyennes chaînes (MCT). La capture des cétones au cerveau augmente proportionnellement à leur concentration plasmatique. Ainsi, des conditions élevant la cétonémie augmentent aussi la capture cérébrale des cétones. Par conséquent, l’élévation de l’apport en cétones pourrait constituer une approche novatrice qui permettrait de potentiellement ralentir le développement de la maladie d’Alzheimer. Notre objectif général était d’optimiser le type de supplément MCT à utiliser afin d’élever la cétonémie de manière aigüe et, en second lieu, d’employer ce dernier en combinaison avec une seconde stratégie cétogène, l’exercice physique de type aérobie (EA). Lors de la première phase de ce projet, l’effet cétogène de différents produits alimentaires dérivant de l’huile de noix de coco (acide caprylique [C8], acide caproïque [C10], mélange de MCT typique [C8+C10]) était comparé chez 9 participants jeunes sains. Des échantillons sanguins étaient récoltés toutes les 30 min pendant 8 h. Lors de la seconde phase, le potentiel cétogène de la combinaison d’EA à une supplémentation MCT était évalué chez 10 femmes âgées saines pendant 5 jours. Les cétones plasmatiques sous ces différentes conditions étaient mesurées. Lors de cette étude, le C8 était le produit le plus cétogène testé suivi du supplément C8+C10. L’huile de noix de coco n’a pas induit une cétonémie plus élevée qu’un 8 h sans MCT. De plus, l’ajout de 5 jours d’EA a potentialisé la cétonémie observée suite à la prise de MCT C8+C10 seul. Ainsi, la combinaison de stratégies cétogènes, tant au niveau de la diversité des molécules utilisées ou des stratégies cétogènes employées, permet d’augmenter la présence de cétones dans le sang. / Abstract : Brain glucose consumption deteriorates with age, a situation that worsens with the onset of Alzheimer's disease. However, this early energy problem in the disease is limited to glucose and does not affect brain ketone uptake. Ketones are the main alternative fuel for the brain when glucose concentrations are decreased. They are produced endogenously after moderate aerobic exercise (AE) or with a medium chain triglyceride (MCT) exogenous supplement. Ketone brain uptake increases in proportion to their plasma concentration. Thus, providing a daily ketogenic fuel could help support brain energy needs during aging. Our aim was to optimize the type of MCT to use in a ketogenic supplementation and to combine this supplement with another ketogenic strategy, AE. In the first phase of this project, the acute ketogenic effect of products derived from coconut oil was compared. Nine healthy adults took various MCT supplements (coconut oil, caprylic acid [C8], capric acid [C10], classic MCT mix [C8+C10]). Blood was sampled every 30 min over 8 h. In the second phase, we evaluated the acute ketogenic potential of the combination of AE and MCT supplementation. Ten healthy older women took C8+C10 MCT supplement for 5 days combined with a 5-days AE program. Automated spectrophotometric assays where used to measure plasma ketones under these different conditions. Our results show that in this 8 h experimental design, C8 was the most ketogenic MCT followed by C8+C10. Coconut oil alone did not induce more net ketosis than an 8 h visit with no added MCT. Furthermore, the combination of AE and MCT supplementation enhanced the ketogenic response over 4 h compared to the control day. Thus, the combination of ketogenic strategies, both in terms of the diversity of the molecules or the ketogenic strategy employed, makes it possible to increase the presence of ketones in the blood.

En raison de la prématurité ou de conditions médicales, un grand nombre de nouveau-nés reçoivent de la nutrition parentérale totale (NPT) en période néonatale. Durant la période d’administration, l’impact métabolique et les effets néfastes de la NPT et celui de son administration avec des sacs exposés à la lumière sont en grande partie connus. Il est admis que des évènements se produisant in utero ou en période néonatale entraînent des modifications métaboliques chez l'adulte. Mais on ignore si la nutrition parentérale possède des effets à long terme. Le but de notre étude est donc d’évaluer l'effet d'une courte période néonatale de NPT sur le métabolisme énergétique de l’adulte. De J3 à J7, des cochons d'Inde sont nourris par NPT dont le sac et la tubulure sont exposés ou protégés de la lumière et sont comparés à des animaux nourris par voie entérale. Après J7, les trois groupes sont nourris de la même façon, par voie entérale exclusivement. Les animaux nourris par NPT montrent une prise pondérale inférieure, un catabolisme plus marqué et des concentrations de substrats énergétiques abaissées (glucose, cholestérol et triglycérides). À 3 mois, le foie des groupes NPT montre des concentrations de triglycérides et de cholestérol abaissées et des changements d'activité enzymatique. La photoprotection de la NPT néonatale diminue la prise pondérale et les concentrations de triglycérides et de cholestérol hépatiques. Notre étude est la première à explorer l’effet à long terme de la NPT néonatale. Elle ouvre la porte à des études humaines qui permettront, nous l’espérons, d’améliorer la prise en charge des nouveau-nés les plus fragiles et les plus immatures. / Because of prematurity or other medical and surgical conditions, many infants require total parenteral nutrition (TPN) during the neonatal period. The metabolic impacts and adverse effects that can be observed during TPN administration and secondary to exposure of the TPN solutions to light have been studied. The concept that fetal and early life events result in permanent metabolic alterations is now accepted. However, long term consequences of neonatal TPN administration are unknown. The aim of the current study was to examine long term effects of a short neonatal period of total parenteral nutrition on adult energy metabolism. Between their third and their seventh day of life, guinea pigs received light-exposed or light-protected TPN and were compared to animals who were enterally fed. After day 7, all three groups received a similar nutrient intake provided exclusively enterally. The animals who received TPN display lower weight gain, enhanced catabolic state and have lower concentrations of energy substrates such as glucose, cholesterol and triglycerides. At 3 month, their liver has lower concentrations of cholesterol and triglycerides and display changes in enzymatic activity. Photoprotection of TPN lowers weight gain and liver concentrations of cholesterol and triglycerides. To our knowledge, our study is the first to explore long term effects of neonatal TPN. It opens the door to human studies that will, hopefully, improve the care of this population of fragile and immature newborns. / Canadian Institutes of Health Research

L’insuline est une hormone essentielle qui induit des réponses complexes dans l’organisme pour maintenir l’homéostasie du glucose et des lipides. La résistance à son action est un phénomène pathologique observé dans un large éventail de situations, allant de l’obésité et du syndrome métabolique à la stéatose hépatique et au diabète de type 2, qui aboutissent au développement de l’athérosclérose et de la mortalité. Des avancées remarquables ont été réalisées dans notre compréhension des mécanismes moléculaires responsables du développement de la résistance à l’action de l’insuline. En particulier, l’induction d’un stress cellulaire par des taux élevés d’acides gras libres (AGL) et des cytokines, via l’activation des protéines Ser/Thr kinases, qui augmente la phosphorylation sur des résidus sérine, des molécules critiques impliquées dans la signalisation insulinique (p. ex. IR, IRS et p85) et conduit à la diminution de la réponse cellulaire à l’insuline. Cependant, la plupart des chercheurs ont limité leur travail dans l’investigation du rôle des protéines kinases susceptibles de modifier la réponse cellulaire à l’insuline. Donc, peu de données sont disponibles sur le rôle des Protéines Ser/Thr phosphatases (PS/TPs), même si il est bien établi que la phosphorylation de ces protéines est étroitement régulée par un équilibre entre les activités antagonistes des Ser/Thr kinases et des PS/TPs. Parmi les PS/TPS, PPM1A (également connu sous le nom PP2Cα) est une phosphatase particulièrement intéressante puisqu’il a été suggéré qu’elle pourrait jouer un rôle dans la régulation du métabolisme lipidique et du stress cellulaire. Ainsi, en se basant sur des résultats préliminaires de notre laboratoire et des données de la littérature, nous avons émis l’hypothèse selon laquelle PPM1A pourrait améliorer la sensibilité à l’insuline en diminuant l’activité des protéines kinases qui seraient activées par le stress cellulaire induit par l’augmentation des AGL. Ces effets pourraient finalement améliorer le métabolisme glucidique et lipidique dans l’hépatocyte. Ainsi, pour révéler le rôle physiologique de PPM1A à l’échelle d’un animal entier, nous avons généré un modèle animal qui la surexprime spécifiquement dans le foie. Nous décrivons ici notre travail afin de générer ce modèle animal ainsi que les premières analyses pour caractériser le phénotype de celui-ci. Tout d’abord, nous avons remarqué que la surexpression de PPM1A chez les souris C57BL/6J n’a pas d’effets sur le gain de poids sur une longue période. Deuxièmement, nous avons observé que PPM1A a peu d’effets sur l’homéostasie du glucose. Par contre, nous avons montré que sa surexpression a des effets significatifs sur l’homéostasie du glycogène et des triglycérides. En effet, nous avons observé que le foie des souris transgéniques contient moins de glycogène et de triglycérides que le foie de celles de type sauvage. De plus, nos résultats suggèrent que les effets de la surexpression de PPM1A pourraient refléter son impact sur la synthèse et la sécrétion des lipides hépatiques puisque nous avons observé que sa surexpression conduit à l’augmentation la triglycéridémie chez les souris transgéniques. En conclusion, nos résultats prouvent l’importance de PPM1A comme modulateur de l’homéostasie hépatique du glucose et des lipides. Des analyses supplémentaires restent cependant nécessaires pour confirmer ceux-ci et éclaircir l’impact moléculaire de PPM1A et surtout pour identifier ses substrats. / Insulin is a key hormone that elicits complex responses in the body to maintain glucose and lipid homeostasis. Impaired sensitivity to insulin is present throughout a spectrum of inter-related disorders ranging from obesity and metabolic syndrome to hepatic steatosis and type 2 diabetes, which promotes atherogenesis and mortality. Remarkable strides have been achieved in the molecular mechanisms responsible for the development of insulin resistance that has been associated with a chronic inflammatory state and an activation of cellular stress responses. In particular, the activation of cellular stress by elevated levels of free fatty acids (FFA) and cytokines, via upstream protein Ser/Thr kinases, increase the serine phosphorylation of critical molecules involved in insulin signaling pathway (e.g. IR, IRS and p85) and leads to decreased insulin response. However, most of the investigators have limited their works to stress-activated kinases capable of altering the cellular insulin responsiveness. Conversely, limited data are available on upstream Protein Ser/Thr phosphatases (PS/TPs), even if it is well established that the activity of stress-activated kinases is tightly regulated by a delicate balance between the opposing activities of both Ser/Thr kinases and PS/TPs. Among the PS/TPs associated with insulin resistance conditions, PPM1A (also known as PP2Cα) is of particular interest in the regulation of lipid metabolism and cellular stress. Based on our recent findings and preliminary data, we postulate that PPM1A plays a significant role in insulin resistance via dephosphorylation and lessening of FFA-activated stress kinases, mainly in the liver, an important organ in glucose and lipid metabolism. More specifically, we hypothesize that increasing PPM1A activity might improve the insulin responsiveness by down regulating the activity of stress-activated kinases and by improving lipid metabolism in the hepatocyte. Thus, to reveal the physiological role of PPM1A in whole animal, we generated an animal model that overexpresses PPM1A specifically in the liver. In the present research report, we describe our work to generate this animal model as well as the initial analyses to characterize the phenotype of these mice. Accordingly, we first noticed that overexpression of PPM1A in C57BL/6J mice has no effects on weight gain over a long period. Secondly, we observed that PPM1A has subtle effects on glucose homeostasis. However and more importantly, we showed that overexpression of PPM1A has a significant effect on both glycogen and triglycerides homeostasis. Indeed, we observed that the liver of PPM1A transgenic mice had less glycogen and triglycerides than their littermates’ wild type mice. Our results suggest that these effects might reflect the impact of PPM1A on lipids synthesis and secretion since we observed that overexpression of PPM1A leads to increase the triglyceridemia in the transgenic mice. En conclusion, our results pinpoint PPM1A as an important modulator of hepatic glucose and lipid metabolism. However, further analyses are needed to confirm these results, to decipher the molecular impact of PPM1A and particularity to identify its substrates.

La stéatose hépatique et la détérioration du profil lipidique plasmatique sont des pathologies métaboliques favorisées par la carence œstrogénique post-ménopausique. Cependant les mécanismes à la base de ces pathologies n’ont été que très peu étudiés. Le but de cette thèse a été d’investiguer les mécanismes moléculaires possibles à l’origine de l’hypercholestérolémie et de l’accumulation des lipides (triglycérides : TG et cholestérol) dans le foie en utilisant un modèle animal de la ménopause, la rate Sprague Dawley ovariectomisée (Ovx). Nous avons également examiné si le changement des habitudes de vie comme la pratique de l’exercice physique pouvait prévenir ou corriger les modifications induites par l’Ovx. Enfin, rosuvastatine (statine) a été utilisée comme thérapie pharmacologique de l’hypercholestérolémie dans le but de comprendre son effet au niveau moléculaire chez la rate Ovx. L’objectif de la première étude était de déterminer comment l’Ovx peut affecter les niveaux de TG et de cholestérol dans le foie des rates nourries avec une diète riche en lipides (HF : 42% gras). Les rates ont été soumises à la diète HF ou normale pendant 6 semaines avant d’être Ovx ou Sham (ovariectomie simulée), puis maintenues aux mêmes conditions diététiques pour 6 autres semaines. L’Ovx a provoqué une accumulation de TG dans le foie, mais pas la diète HF seule. Cependant, lorsque l’Ovx était combinée à la diète HF, l’accumulation des TG était beaucoup plus importante comparé à ce qui était observé chez les rates Ovx soumises à la diète normale. L’expression génique (ARNm) de CPT1 (Carnitine palmitoyltransferase 1), PGC1α (Peroxisome proliferator-activated receptor gamma, coactivator 1) et PPARα (Peroxysome proliferetor activated receptor alpha) intervenant dans l’oxydation des acides gras dans le foie était augmentée par la diète HF (p ˂ 0.001; p ˂ 0.01; p ˂ 0.05 respectivement) ; mais atténuée (p ˂ 0.05; p ˂ 0.05; p ˂ 0.07 respectivement) lorsque les rates ont été Ovx, favorisant ainsi l’accumulation des TG dans le foie. La combinaison de la diète HF à l’Ovx a également provoqué une hypercholestérolémie et une accumulation de cholestérol dans le foie malgré la diminution de l’expression de la HMGCoA-r (3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase), enzyme clé de la synthèse du cholestérol. Ceci était associé à l’inhibition de l’expression génique de CYP7a1 (Cytochrome P450, family 7, subfamily a, polypeptide 1), suggérant une diminution de la synthèse des acides biliaires. Ayant constaté dans la première étude que l’Ovx élevait les niveaux de cholestérol hépatique et plasmatique, nous nous sommes fixés comme objectif dans la deuxième étude d’évaluer les effets de l’Ovx sur l’expression génique des transporteurs et enzymes responsables du métabolisme du cholestérol et des acides biliaires dans le foie et l’intestin, et de vérifier si l’exercice sur tapis roulant pouvait prévenir ou corriger les changements causés par l’Ovx. L’hypercholestérolémie constatée chez les rates Ovx comparativement aux Sham était accompagnée de la diminution de l’expression génique des récepteurs des LDL (R-LDL), des résidus de lipoprotéines (LRP1), de SREBP-2 (Sterol regulatory element binding protein 2) et de PCSK9 (Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9) dans le foie, suggérant une défaillance dans la clairance des lipoprotéines plasmatiques. L’Ovx a aussi inhibé l’expression génique de la MTP (Microsomal triglyceride transfer protein) et stimulé celle de SR-B1 (Scavenger receptor class B, member 1); mais aucun changement n’a été observé avec CYP7a1. Ces changements moléculaires pourraient par conséquent favoriser l’accumulation de cholestérol dans le foie. L’exercice physique n’a pas corrigé les modifications causées par l’Ovx sur l’expression génique de ces molécules au niveau hépatique à l’exception de SREBP-2. Par contre, au niveau intestinal (iléum), l’exercice sur tapis roulant a inhibé l’expression génique des marqueurs moléculaires intervenant dans l’absorption des acides biliaires (OSTα/β, FXR, RXRα, Fgf15) et du cholestérol (LXRα, NCP1L1) au niveau de l’iléum chez les rates Sham entraînées. Ces adaptations pourraient prévenir le développement de l’hypercholestérolémie protégeant en partie contre la survenue de l’athérosclérose. Au vue des effets délétères (hypercholestérolémie et diminution de l’expression du R-LDL, PCSK9, LRP1, SREBP-2 et HMGCOA-r dans le foie) causés par l’Ovx sur le métabolisme du cholestérol constatés dans l’étude 2, la 3ième étude a été conçue pour évaluer l’efficacité de rosuvastatine (Ros) sur l’expression génique de ces marqueurs moléculaires chez les rates Ovx sédentaires ou soumises à l’entraînement volontaire. Ros a été administrée aux rates Ovx pendant 21 jours par voie sous-cutanée à la dose de 5mg/kg/j à partir de la 9ième semaine après l’Ovx. Ros n’a pas diminué la concentration plasmatique de LDL-C et de TC chez les rates Ovx. Par contre, Ros a stimulé (P ˂ 0.05) l’expression génique de PCSK9, SREBP-2, LRP1, HMGCoA-r et ACAT2 (Acyl-CoA cholesterol acyltransferase) mais pas significativement (P = 0.3) celle du R-LDL dans le foie des rates Ovx sédentaires et entraînées. Ros n’a pas réduit la concentration plasmatique de LDL-C probablement à cause de l’induction plus importante de PCSK9 par rapport au R-LDL. Cependant, la stimulation de LRP1 par Ros protège partiellement contre la survenue des maladies cardiovasculaires. En conclusion, les études de cette thèse indiquent que la baisse du niveau des œstrogènes entraîne des changements radicaux du métabolisme hépatique des TG et du cholestérol provoqués par des altérations de l’expression des gènes clés des voies métaboliques associées. / Hepatic steatosis and plasma lipid profile deterioration are metabolic diseases favored by post-menopausal estrogen deficiency. However, mechanisms underlying these diseases have not been systematically adressed. The aim of this thesis was to investigate molecular mechanisms causing hypercholesterolemia and lipids (triglycerides: TG and cholesterol) accumulation in the liver using animal model of menopause, the ovariectomized (Ovx) Sprague Dawley rat. We also examined whether lifestyle modifications such as physical activity can prevent or correct changes induced by Ovx. Finally, rosuvastatin (statine) was used as a pharmacological therapy of hypercholesterolemia in order to understand its effect at the molecular level in Ovx rats. The first study was designed to determine how the Ovx may affect levels of TG and cholesterol in the liver of rats fed a high-fat diet (HF: 42% fat). Rats were submitted to a HF or a normal diet for 6 weeks prior to Ovx or being sham operated, and then kept on the same diets for another 6 weeks. The Ovx increased liver TG content, but not the HF diet alone. However, the combination of Ovx and HF diet resulted in a greater liver TG accumulation than that observed in Ovx submitted to normal diet. The mRNA levels of CPT-1, PGC1 and PPARα involved in liver lipid oxidation significantly increased in rats fed the HF diet (p ˂ 0.001; p ˂ 0.01; p ˂ 0.05 respectively); but this increase was substantially less if HF fed rats were Ovx (p ˂ 0.05; p ˂ 0.05; p ˂ 0.07 respectively), thus favouring TG accumulation in the liver. The combination of HF diet and Ovx also induced hypercholesterolemia and an increase in liver total cholesterol content, in spite of the reduction of liver HMGCoA-r gene expression, the key enzyme for cholesterol synthesis. This was also associated with a decrease of liver CYP7a1 gene expression, suggesting a reduction in bile acids synthesis. Having found in the first study that the Ovx increases liver and plasma cholesterol levels, we aimed in the second study at determining the effects of Ovx on gene expression of hepatic and intestinal transporters and enzymes involved in cholesterol and bile acids metabolism; and to verify whether treadmill exercise could prevent or correct changes induced by Ovx. The Ovx resulted in hypercholesterolemia associated with a reduction in gene expression of hepatic low-density lipoprotein receptor (LDL-R), lipoprotein remnants receptor (LRP1), SREBP-2 and PCSK9, suggesting a failure in the clearance of plasma lipoproteins particles. The Ovx also inhibited the expression of MTP and stimulated that of SR-B1 in the liver, but no change was observed with CYP7a1. These molecular changes might, therefore, favor cholesterol accumulation in the liver. Exercise training did not correct the deleterious effects caused by Ovx on gene expression of these molecular markers in the liver with the exception of SREBP-2. However, in the intestine (ileum) treadmill exercise reduced gene expression of molecular markers involved in the absorption of bile acids (OSTα/β, FXR, RXRα, Fgf15) and cholesterol (LXRα, NCP1L1) in Sham trained rats compared to sedentary rats. This could prevent the development of cholestasis and hypercholesterolemia protecting partially against the onset of atherosclerosis. In view of the deleterious effects (hypercholesterolemia and decreased in gene expression of LDL-R, PCSK9, LRP1, SREBP-2 and HMGCoA-r in the liver) caused by Ovx on cholesterol metabolism observed in the second study, the 3rd study was designed to test the effect of rosuvastatin (Ros) on gene expression of these molecular markers in Ovx sedentary rats or in Ovx rats submitted to voluntary training. Ros was injected to Ovx rats subcutaneously at dose of 5mg/kg/day during 21 days from the ninth week after ovariectomy. Ros failed to decrease plasma LDL-C and TC in Ovx rats. In contrast, Ros increased (P ˂ 0.05) PCSK9, SREBP-2, LRP1, HMGCoA-r and ACAT2 but not significantly (P ˂ 0.3) LDL-R mRNA in the Ovx sedentary and trained rat liver. Ros failed to decrease plasma LDL-C in Ovx rats probably because of a stronger induction of PCSK9 than LDL-R gene expression. However by increasing LRP1 expression, Ros could decrease circulating lipoprotein remnants and, therefore, protects partially against the onset of cardiovascular diseases. In conclusion, the studies of this thesis indicate that the decrease of ovarian estrogen levels causes radical changes in hepatic TG and cholesterol metabolism caused by alterations in the expression of key genes associated with metabolic pathways.

En biologie clinique, il est indispensable de disposer de mesures fiables et comparables dans le temps et entre les laboratoires afin de permettre un dépistage et un suivi appropriés des patients. Pour cela, il est indispensable d’établir leur traçabilité métrologique aux unités du système international notamment par des méthodes de référence primaires ou des matériaux de référence certifiés (MRC) d’ordre supérieur. Ces travaux de thèse ont consisté à développer et valider des méthodes de référence pour le cholestérol total, les triglycérides, le HDL-cholestérol et le LDL-cholestérol. Leur valeur ajoutée par rapport à une valeur consensuelle a été démontrée lors d’évaluations externes de la qualité. Elles ont également permis de certifier un MRC qui pourra être utilisé pour le contrôle qualité et/ou l’étalonnage des méthodes de routine. Nous avons montré que le MRC était commutable pour la plupart des méthodes de routine pour les différents biomarqueurs, ce qui a permis de l’utiliser pour évaluer leur justesse. Les méthodes de routine avaient généralement tendance à sous-estimer la concentration en triglycérides (en particulier aux valeurs basses) et à surestimer nettement la concentration de cholestérol total et de LDL-cholestérol (en particulier aux concentrations proches du seuil de décision clinique), ce qui se traduit par une augmentation du nombre de faux-positifs (patients traités à tort). Une approche de correction de non commutabilité a également été proposée afin de permettre l’utilisation de matériaux non commutables pour évaluer la justesse. Pour conclure, ces travaux ont démontré l’importance de disposer de méthodes de référence ainsi que de MRC commutables / Reliable measurements in medical biology are essential for early screening and appropriate follow-up of patients. Ensuring metrological traceability of clinical measurements to higher order reference methods or certified reference materials enables to obtain comparable results over time and between different laboratories that could use different methods to quantify the same biomarker.In this study, reference methods were developed and validated for lipid profile biomarkers (total cholesterol, triglycerides, HDL-C, and LDL-C). Their value added in proficiency testing schemes was demonstrated against consensus mean. They were also used to characterize a certified reference material (CRM) that may be used both as quality control and/or calibrator of field methods. The CRM was shown to be commutable for most field methods and lipid profile biomarkers, which proved it was suitable to assess trueness. Results of our multicenter study showed that field methods tend to underestimate triglycerides (particularly at low concentrations) and overestimate total cholesterol and LDL-C (especially around the clinical threshold), resulting in false positives and significant patient misclassifications. An approach of non-commutanility correction was also presented to allow trueness assessment with non-commutable samples. In conclusion, this work highlights the importance of using reference methods and also commutable CRM to rigorously assess accuracy of field methods used in clinical laboratories

En raison de la prématurité ou de conditions médicales, un grand nombre de nouveau-nés reçoivent de la nutrition parentérale totale (NPT) en période néonatale. Durant la période d’administration, l’impact métabolique et les effets néfastes de la NPT et celui de son administration avec des sacs exposés à la lumière sont en grande partie connus. Il est admis que des évènements se produisant in utero ou en période néonatale entraînent des modifications métaboliques chez l'adulte. Mais on ignore si la nutrition parentérale possède des effets à long terme. Le but de notre étude est donc d’évaluer l'effet d'une courte période néonatale de NPT sur le métabolisme énergétique de l’adulte. De J3 à J7, des cochons d'Inde sont nourris par NPT dont le sac et la tubulure sont exposés ou protégés de la lumière et sont comparés à des animaux nourris par voie entérale. Après J7, les trois groupes sont nourris de la même façon, par voie entérale exclusivement. Les animaux nourris par NPT montrent une prise pondérale inférieure, un catabolisme plus marqué et des concentrations de substrats énergétiques abaissées (glucose, cholestérol et triglycérides). À 3 mois, le foie des groupes NPT montre des concentrations de triglycérides et de cholestérol abaissées et des changements d'activité enzymatique. La photoprotection de la NPT néonatale diminue la prise pondérale et les concentrations de triglycérides et de cholestérol hépatiques. Notre étude est la première à explorer l’effet à long terme de la NPT néonatale. Elle ouvre la porte à des études humaines qui permettront, nous l’espérons, d’améliorer la prise en charge des nouveau-nés les plus fragiles et les plus immatures. / Because of prematurity or other medical and surgical conditions, many infants require total parenteral nutrition (TPN) during the neonatal period. The metabolic impacts and adverse effects that can be observed during TPN administration and secondary to exposure of the TPN solutions to light have been studied. The concept that fetal and early life events result in permanent metabolic alterations is now accepted. However, long term consequences of neonatal TPN administration are unknown. The aim of the current study was to examine long term effects of a short neonatal period of total parenteral nutrition on adult energy metabolism. Between their third and their seventh day of life, guinea pigs received light-exposed or light-protected TPN and were compared to animals who were enterally fed. After day 7, all three groups received a similar nutrient intake provided exclusively enterally. The animals who received TPN display lower weight gain, enhanced catabolic state and have lower concentrations of energy substrates such as glucose, cholesterol and triglycerides. At 3 month, their liver has lower concentrations of cholesterol and triglycerides and display changes in enzymatic activity. Photoprotection of TPN lowers weight gain and liver concentrations of cholesterol and triglycerides. To our knowledge, our study is the first to explore long term effects of neonatal TPN. It opens the door to human studies that will, hopefully, improve the care of this population of fragile and immature newborns. / Canadian Institutes of Health Research