Nous avons observé dans une cohorte de 9477 sujets que le biais associé à l'équation de Friedewald n'était pas relié au niveau de cholestérol (C) et que cette équation ne démontrait aucun biais significatif chez les patients avec un niveau de triglycérides entre 4.51-8.82 mmol/L. Le ratio C-VLDL/triglycérides expliquait environ 63.0% de la variance du biais associé à l'équation de Friedewald et que le génotype de l'apolipoprotéine (apo) E contribuait à expliquer 39.0% de la variance de ce ratio. D'autre part, la relation inverse entre les niveaux de triglycérides et de C-HDL est très bien établie. Par contre, nous avons observé que la réduction des niveaux de C-HDL associée à l'augmentation des triglycérides est plus élevée que la réduction concomitante de l'apolipoprotéine (apo) A-I des HDL. Le rôle du récepteur LDL dans le métabolisme de l'apo B48-B100 demeure toujours controversé. En examinant les paramètres cinétiques des apos B48-B100 marquées à l'aide d'un isotope stable, nos résultats n'ont démontré aucune évidence d'une une réduction du catabolisme de l'apo B48 des lipoprotéines riches en triglycérides (TRL) chez des patients avec une hypercholestérolémie familiale (HF) hétérozygote comparativement à des contrôles. De plus, nous avons observé une augmentation significative du taux de production de l'apo BlOO des VLDL ainsi qu'une diminution du catabolisme de l'apo BlOO des LDL chez les patients avec une HF comparativement à des sujets contrôles. D'autre part, nos résultats ont également démontré que les patients caractérisés par la coexistence de la dysbêtalipoprotéinémie et de THF démontraient une accumulation de TRL apo B48 et IDL apo BlOO due à une augmentation de leurs productions et à une diminution de leurs catabolismes et qu'un traitement au fénofibrate réduisait considérablement les niveaux de TRL principalement en augmentant leur taux de catabolisme. De plus, ces patients étaient également caractérisés par une augmentation des niveaux d'apo C-III et un traitement au fénofibrate a eu pour effet de diminuer les niveaux d'apo C-III via une augmentation du catabolisme et une diminution de la production. Finalement, chez des patients modérément hypercholestérolémiques, l'ézétimibe a diminué significativement les niveaux de C-LDL principalement en augmentant le catabolisme des particules contenant l'apo BlOO. / We observed in 9477 subjects that the bias associated with the Friedewald formula was not related to the plasma cholesterol (C) levels and that this equation did not show any significant bias in patients with triglyceride levels between 4.51-8.82 mmol/L. The VLDLC/triglyceride ratio explained 63.0% of the variance of the bias associated with the Friedewald formula. Moreover, our results revealed that the apolipoprotein (apo) E genotype explained 39.0% of the variance of the VLDL-C/triglyceride ratio and that the mean error as well as the bias associated with the Friedewald formula were increased in subjects with type III phenotype (E2/E2). On the other hand, the inverse relationship between triglyceride and HDL-C levels is well established. However, we observed that the reduction of HDL-C concentrations associated with the increase of triglyceride levels was higher than the concomitant reduction in HDL-apo A-I levels. The role of the LDL receptor in the apo B48-B100 metabolism is still unclear. Kinetic parameters of apo B48- B100 labeled with a stable isotope showed no significant evidence for a reduction in the triglyceride-rich lipoproteins (TRL) apo B48 catabolism in patient with heterozygous familial hypercholesterolemia (FH) as compared with controls. Furthermore, we observed a significant increase of VLDL apo BlOO production rate and a significant decrease of LDL apoBlOO fractional catabolic rate in FH patients as compared with controls. Our results also showed an accumulation of TRL apo B48 and IDL apo BlOO in subjects with coexisting dysbetalipoproteinemia and heterozygous FH due to an increased synthesis and a decreased catabolism of these particles. A treatment with fenofibrate considerably reduced the TRL-IDL apo B levels mainly by increasing their catabolism. Moreover, these patients also showed increased apo C-III levels and the treatment with fenofibrate also reduced apo C-III concentrations via an increased fractional catabolic rate and a decreased production rate. Finally, in patients with moderate hypercholesterolemia, ezetimibe significantly decreased LDL-C levels mainly by increasing the fractional catabolic rate of apo B100- containing lipoproteins.

L'axe microbiote-intestin-cerveau a été associé avec de nombreuses pathologies comme le trouble du spectre de l'autisme et la stéatose hépatique non alcoolique. Au cœur de cet axe se trouve le microbiote intestinal qui semble jouer un rôle important dans la physiopathologie de ces maladies. Ainsi, moduler la composition et la fonctionnalité du microbiote intestinal avec des composés riches en polyphénols, molécules aux effets prébiotiques, représente une piste thérapeutique prometteuse. Les travaux de cette thèse portent sur l'implication du microbiote intestinal et sa modulation par les polyphénols dans un contexte de maladies métaboliques et neurodéveloppementales. Dans le chapitre 1, nous avons développé et construit un modèle *in vitro* pour cultiver et étudier le microbiote intestinal. Nos travaux démontrent que notre modèle *in vitro* fournit un environnement favorable à la croissance du microbiote intestinal humain et imite sa réponse à un prébiotique comme l'amidon résistant de type 2. Dans le chapitre 2, nous avons déterminé la composition bactérienne des microbiotes intestinaux et la production associée de métabolites microbiens provenant de jumeaux monozygotes avec un diagnostic opposé pour le trouble du spectre de l'autisme. Nos données suggèrent qu'en l'absence de facteurs confondants (génétique, environnement, âge, sexe), le jumeau atteint de trouble du spectre de l'autisme présente des bactéries spécifiques ainsi qu'un métabolome fécal altéré avec notamment une excrétion diminuée des acides gras à courtes chaînes et des acides biliaires secondaires par rapport à son jumeau neurotypique. Nous avons cultivé dans notre modèle *in vitro* les microbiotes issus du couple de jumeaux et étudié deux produits issus du camu-camu (CC) sur la population bactérienne et la production d'acides gras à courte chaîne sur ces microbiotes. Nos résultats suggèrent que les effets de type prébiotiques du CC semblent dépendre de leur composition en sucres et en polyphénols soulignant la nécessité de considérer la composition des produits aux effets prébiotiques pour leur utilisation future en tant qu'approche thérapeutique des symptômes associés au trouble du spectre de l'autisme. Dans le chapitre 3, nous avons étudié si une supplémentation en CC offrait chez l'humain les mêmes effets que dans une étude précédente préclinique avec une prévention du gain de poids, une protection contre la stéatose hépatique associée à une modulation du microbiote intestinal. Nous avons réalisé une étude clinique randomisée, contrôlée par placebo, en chassé-croisé avec des périodes d'intervention de 12 semaines sur 32 sujets en surpoids et hypertriglycéridémiques. La supplémentation en CC a diminué la teneur relative en graisse hépatique de 14,6 % et a diminué les taux circulants d'aspartate et d'alanine aminotransférases, qui sont des marqueurs de lésions hépatiques. Ces changements étaient associés à des modifications du microbiote intestinal. Ce chapitre montre la pertinence clinique du CC pour la prévention de la stéatose hépatique chez des personnes en surpoids avec une détérioration métabolique. Les travaux de cette thèse ont permis d'avancer nos connaissances sur le lien entre des pathologies comme le trouble du spectre de l'autisme ou la stéatose hépatique non alcoolique et le microbiote intestinal chez l'humain, et d'évaluer les effets bénéfiques d'un produit riche en polyphénols aux effets prébiotiques. / The microbiota-gut-brain axis has been associated with numerous pathologies such as autism spectrum disorder and non-alcoholic fatty liver disease. At the heart of this axis is the intestinal microbiota, which seems to play an important role in the pathophysiology of these diseases. Thus, modulating the composition and functionality of the intestinal microbiota with compounds rich in polyphenols, molecules with prebiotic effects, represents a promising therapeutic avenue. The work of this thesis focuses on the involvement of the intestinal microbiota and its modulation by polyphenols in the context of metabolic and neurodevelopmental diseases. In Chapter 1, we developed and constructed an *in vitro* model to cultivate and study the gut microbiota. Our work improved that our *in vitro* model provides a favorable environment for the growth of human gut microbiota and mimics its response to a prebiotic like resistant starch type 2. In Chapter 2, we determined the bacterial composition of gut microbiota and the associated production of microbial metabolites from monozygotic twins with an opposite diagnosis for autism spectrum disorder. Our data show that in the absence of confounding factors (genetic, environment, age, sex), the twin with autism spectrum disorder presents specific bacteria as well as an altered fecal metabolome with in particular a reduced excretion of short chain fatty acids and secondary bile acids compared to its neurotypical twin. We cultivated the microbiota from the pair of twins in our *in vitro* model and studied two products from camu-camu (CC) on the bacterial population and the production of short-chain fatty acids on these microbiotas. These results revealed that the prebiotic-like effects of CC seem to depend on their composition of sugars and polyphenols necessarily the need to consider the composition of the prebiotic effects for their future use as a therapeutic approach to the symptoms associated with the autism spectrum disorder. In Chapter 3, we studied whether CC supplementation offered the same effects in humans as in a previous preclinical study with prevention of weight gain, protection against hepatic steatosis associated with modulation of the intestinal microbiota. We performed a randomized, placebo-controlled, crossover clinical study with 12-week intervention periods in 32 overweight and hypertriglyceridemic subjects. CC supplementation decreased relative hepatic fat content by 14.6% as compared to placebo, and decreased circulating levels of aspartate and alanine aminotransferases, which are markers of liver damage. These effects were associated with changes in the gut microbiota. This chapter shows the clinical relevance of CC for the prevention of hepatic steatosis in overweight people with metabolic deterioration. The work of this thesis has advanced knowledge of the link between pathologies such as autism spectrum disorder or non-alcoholic fatty liver disease and the intestinal microbiota in humans, and further evaluated the beneficial effects of a product rich in polyphenols with prebiotic effects.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / L'amélioration des habitudes de vie se situe au coeur des stratégies préventives visant la prise en charge du syndrome métabolique. Toutefois, il n'existe pas de consensus précis quant aux meilleures recommandations nutritionnelles pour traiter le syndrome métabolique. Dans cette thèse, les mécanismes par lesquels un régime faible en gras et un régime riche en gras monoinsaturés affectent différents facteurs de risque de maladies cardiovasculaires associés au syndrome métabolique ont été étudiés. Les analyses de la cinétique in vivo de diverses apolipoprotéines (apo) ont révélé que la diminution des concentrations plasmatiques de cholestérol-HDL entraînée par la consommation du régime faible en gras était attribuable à une diminution de la production de l'apoA-I. Toutefois, lorsqu'associé à une perte de poids modeste, le régime faible en gras a entraîné une diminution parallèle du catabolisme de l'apoA-I, évoquant ainsi la possibilité d'un mécanisme de compensation bénéfique permettant de ralentir la diminution des concentrations de cholestérol-HDL. L'analyse de la cinétique in vivo de l'apoCIII plasmatique et de l'apoB-100 des lipoprotéines de très faible densité, deux déterminants des concentrations plasmatiques de triglycérides, a montré que la variation des taux de production de ces apolipoprotéines entraînée par la consommation du régime riche en gras monoinsaturés pourrait être responsable, en partie, de l'effet hypotriglycéridémiant de ce régime. Aucun des deux régimes expérimentaux n'a entraîné de changements significatifs dans les concentrations plasmatiques de protéine C-réactive (CRP). Cependant, les valeurs basâtes de CRP des sujets prédisaient leur réponse lipidique et lipoprotéique à chacun des régimes expérimentaux de sorte que les individus ayant des concentrations plasmatiques de CRP plus élevées au départ avaient une réponse moins favorable aux régimes. Finalement, les deux régimes expérimentaux ont entraîné une diminution significative des concentrations plasmatiques d'adiponectine, laquelle semble s'expliquer, entre autres, par les changements lipidiques et lipoprotéiques survenus en réponse aux régimes. Les résultats de cette thèse ne permettent pas d'identifier le régime optimal pour traiter le syndrome métabolique. Toutefois, les connaissances nouvelles engendrées ont permis de soulever des pistes intéressantes concernant les mécanismes d'action de deux régimes préconisés pour améliorer le profil de risque cardiovasculaire. / Lifestyle modifications, which include the adoption of a healthy diet, are at the heart of the preventive strategies aiming to effectively manage the metabolic syndrome and its associated risk factors. However, there is no consensus regarding the optimal dietary recommendations for that purpose. In the present thesis, the mechanisms whereby the cardiovascular risk factors of the metabolic syndrome are affected by a low fat diet and a high monounsaturated fatty acid diet were studied. Analyses of the in vivo kinetics of several apolipoproteins (apo) revealed that the reduction of HDL-cholesterol induced by the consumption of the low fat diet was attributable to a reduction in plasma apoA-I production rate. However, when associated with a modest reduction in body weight, the low fat diet also induced a reduction in plasma apoA-I catabolism, suggesting a compensatory mechanism to prevent further reduction of HDL-cholesterol. In vivo kinetics of plasma apoC-III and very low density lipoprotein-apoB-100, two determinants of plasma triglyceride concentrations, showed that variations in the production rate of these two apolipoproteins induced by the consumption of the high monounsaturated fat diet may have been responsible for the hypotriglyceridemic effect of that diet. None of the experimental diets affected plasma C-reactive protein (CRP) levels. However, subjects' baseline plasma CRP levels modified their lipid and lipoprotein responses to both diets so that those with high plasma CRP levels at study onset had a less favorable response to the dietary interventions. Finally, both diets induced a reduction in plasma adiponectin levels which appeared to be related, at least in part, to diet-induced variations in lipids and lipoproteins. Overall, results of the present thesis could not single out the best diet to treat features of the metabolic syndrome. However, they represent original and valuable information regarding the mechanisms by which two of the most widely advocated heart-healthy diets may favorably alter cardiovascular risk factors associated with the metabolic syndrome.

Les objectifs de ce projet de maitrise sont d'analyser la composition d'un coproduit de l'holothurie Cucumaria frondosa et de déterminer ses effets sur des paramètres cardiométaboliques reconnus quand administré par voie orale. Afin d'atteindre ce dernier objectif, quatre groupes de 10 rats Wistar mâles chacun ont été nourris pendant 28 jours soit avec une diète contrôle purifiée, soit avec une diète enrichie avec le coproduit à 0,5%, 1,5% ou 2,5% de protéines de concombre de mer. Les fèces ont été collectées aux jours 21, 22 et 23. Les rats ont été sacrifiés après un jeûne de 10 heures au jour 29. Le sang a été prélevé par ponction aortique afin d'obtenir du plasma et du sérum. Le poids des tissus adipeux (AT) épididymaux, périrénaux et rétropéritonéaux, de l'extensor digitorum longus (EDL), le soléaire, des glandes surrénales, du foie, ainsi que la longueur des intestins ont été mesurés. Le foie et les tissus adipeux ont ensuite été aliquotés, surgelés et conservés à -80°C pour analyses futures. La composition corporelle a été déterminée à l'aide d'une bombe calorimétrique pour déterminer l'énergie totale et avec une unité d'analyse Foss Kjeltec 8400 pour déterminer la masse maigre. Une extraction Folch modifiée et des kits de test enzymatique colorimétrique ont été utilisés pour mesurer le cholestérol et les triglycérides (TG) hépatiques. Des kits de test enzymatique colorimétrique et immunométrique ont été utilisés pour déterminer les taux de cholestérol à lipoprotéines de haute densité (HDL-C), de cholestérol à lipoprotéines de très basse densité et de basse densité (VLDL + LDL-C), de TG et d'insuline plasmatiques. Le contenu en lipides fécaux a également été mesuré. La taille des adipocytes épididymaux a été mesurée en utilisant des lames d'histologie colorées à l'hématoxyline et à l'éosine (H&E) de l'AT épididymal. Le coproduit de l'holothurie contenait des concentrations élevées de plusieurs nutriments, notamment des protéines, des acides aminés essentiels, des lipides, en particulier des phospholipides et des acides gras polyinsaturés (PUFA) oméga-3, du fer, du potassium, du sodium, du phosphore, du calcium, du sélénium et du zinc. À l'inverse, le coproduit était pauvre en gras saturés, en cholestérol, en PUFA oméga-6 et en glucides. De plus, le coproduit contenait de grandes quantités de composés bioactifs, en particulier des saponines. Par ailleurs, la teneur en arsenic du coproduit, surtout en arsenic inorganique dont une ingestion prolongée peut entraîner des effets indésirables sur la santé, était élevée dans le coproduit. Quant au protocole animal, le coproduit n'a pas influencé la prise alimentaire ni le poids corporel final des animaux. Le groupe à 1,5% avait des adipocytes épididymaux plus petits (P=0.03) que le groupe témoin. Cette diminution suggère que l'administration orale du coproduit à une dose de 1,5% peut diminuer l'adiposité viscérale, indiquant un potentiel bénéfique sur la santé cardiométabolique (CMH). Ces effets observés peuvent être dus à la teneur en saponine du coproduit, mais les effets des autres composants ne peuvent être exclus. À partir de ces résultats, les coproduits d'holothuries et les saponines ont un potentiel dans la prévention des maladies cardiométaboliques, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer l'efficacité et l'innocuité du coproduit. / The objectives of this master's project were to analyse the chemical and nutritional composition of a sea cucumber coproduct prepared from the species Cucumaria frondosa and to determine the effects of said coproduct on recognised cardiometabolic parameters when administered orally. In order to achieve the latter objective, four groups of 10 male Wistar rats each were fed for 28 days either a purified control diet or a diet enriched with the coproduct at 0.5%, 1.5% and 2.5% of sea cucumber protein to total protein content. Feces were collected on day 21, 22, and 23. The rats were sacrificed on day 29 after a 10 hour fast. Blood was collected by aortic puncture in order to obtain plasma and serum samples. The weight of the epididymal, perirenal, and retroperitoneal adipose tissues (AT), the extensor digitorum longus (EDL), the soleus, the suprarenal glands, the liver, as well as the length of the intestines were recorded. The liver and adipose tissues were then aliquoted, flash frozen, and stored at -80°C for future analysis. Body composition was calculated using a calorimetric bomb to determine total corporeal energy and a Foss Kjeltec 8400 analyser unit to determine crude protein. A modified Folch extraction and enzymatic colorimetric assay kits were used to measure hepatic cholesterol and triglycerides (TG). Enzymatic colorimetric and immunometric assay kits were also used to determine levels of serum high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C), serum very low density and low-density lipoprotein cholesterol (VLDL+LDL-C), plasma TG, and plasma insulin, respectively. The lipid content of the collected feces was also determined. Using hematoxylin and eosin (H&E)-stained histology slides of the epididymal AT, the size of the epididymal adipocytes was measured. The analyses of the coproduct revealed that it contained high concentrations of several nutrients including protein, essential amino acids, lipids, namely phospholipids and omega-3 poly unsaturated fatty acids (PUFAs), iron, potassium, sodium, phosphorus, calcium, selenium, and zinc. Conversely, the coproduct was low in saturated fat, cholesterol, omega-6 PUFAs, and carbohydrates. Furthermore, the coproduct contained high amounts of bioactive compounds, particularly saponins. However, the arsenic content of the coproduct, particularly inorganic arsenic, was high. Regarding the animal protocol, the addition of the coproduct did not influence food intake or final body weight. The 1.5% group had smaller epididymal adipocytes (P=0.03) than the control group. This decrease in adipocyte size suggests that oral administration of the coproduct at a dose of ≈1.5% can decrease visceral adiposity, indicating the potential to benefit cardiometabolic health (CMH). These observed effects may be attributable to the saponin content of the coproduct, but the effects of other components cannot be ruled out. From these results, sea cucumber coproducts and saponins have potential in the prevention of cardiometabolic diseases, but further research is necessary to determine the efficacy and innocuity of the coproduct.

**Contexte :** La maladie de Huntington (MH) est une affection neurodégénérative héréditaire progressive caractérisée par des mouvements involontaires, des troubles cognitifs et des manifestations psychiatriques. Il est bien connu que les patients développent de multiples symptômes cliniques tels que la perte de poids, l'atrophie musculaire et la faiblesse osseuse, dont certains ne sont pas liés au système nerveux central (SNC). La triade RANKL/RANK/OPG joue un rôle majeur dans l'homéostasie osseuse. Des études récentes indiquent également son implication dans la physiopathologie musculaire. Cette étude visait à déterminer le niveau de dysfonctionnement musculaire et osseux chez des souris homozygotes zQ175 âgées de 6 mois, un modèle murin de la maladie de Huntington. **Méthodes :** Nous avons mesuré la force musculaire du muscle soléaire et du muscle long extenseur des orteils (EDL) qui représentent respectivement les types de fibres musculaires à contraction lente et rapide. Cette force a été évaluée à l'aide du test de préhension et les propriétés contractiles ont été déterminées *ex vivo*. Le niveau d'expression des marqueurs classiques de l'atrophie musculaire, tels que Atrogin1 et MuRF1, et les membres de la voie de signalisation RANK, RANKL, OPG et NFkB ont été évalués par western blot. La géométrie corticale de l'os et l'architecture trabéculaire ont été déterminées par tomodensitométrie. **Résultats :** La force de préhension du membre entier était significativement plus faible chez les souris homozygotes zQ175 que chez les souris contrôles (C57BL/6J, WT) appariées selon l'âge et le sexe. La force maximale (P0) et la tension spécifique (Sp0) des muscles soléaire et EDL des souris homozygotes zQ175 ont été significativement réduites par rapport aux muscles des souris WT (n=6 par groupe, mâles). Les analyses par western blot ont montré une augmentation de la teneur en RANKL dans les muscles squelettiques des souris zQ175. Cependant, aucun changement significatif n'a été observé dans l'expression des protéines Atrogin1 et MuRF1 et dans d'autres membres de la voie de signalisation RANKL/RANK/OPG. En outre, les analyses de la structure osseuse ont révélé que les souris homozygotes zQ175 présentaient un volume osseux trabéculaire (BV/TV) et un nombre de trabécules (Tb.N) plus faibles, et un facteur de configuration trabéculaire (Tb.Pf) plus élevé, ainsi qu'une surface corticale (Ct.Ar) et une surface transversale totale (Tt.Ar) plus faibles. En outre, une réduction des niveaux d'OPG et une augmentation des niveaux de NFkB ont été observées dans les os des souris homozygotes zQ175. **Conclusion :** Les résultats montrent clairement un dysfonctionnement des muscles squelettiques et des os chez les souris homozygotes zQ175. L'augmentation de RANKL et le déséquilibre du rapport RANKL/OPG indiquent que RANKL pourrait jouer un rôle dans l'atrophie musculaire et osseuse dans la MH. Étant donné que l'amélioration des fonctions musculaires et osseuses entraîne une prolongation de la durée de vie chez les souris zQ175, il serait utile de trouver des cibles valables pour protéger les os et les muscles dans le cadre de futures thérapies non-CNS pour la MH. / **Background:** Huntington's disease (HD) is a progressive, inherited neurodegenerative disorder characterized by involuntary movements, cognitive impairment, and psychiatric manifestations. It is well known that patients develop multiple clinical symptoms such as weight loss, muscle atrophy and bone weakness, some of which are unrelated to the central nervous system (CNS). The RANKL/RANK/OPG triad plays a major role in bone homeostasis. Recent studies also indicate its implication in muscle pathophysiology. This study aimed to determine the level of muscle and bone dysfunctions in 6-month-old homozygous zQ175 mice, a murine model for HD. **Methods:** Muscle strength was assessed using the grip test and contractile properties were determined *ex vivo*. The expression level of classical muscle atrophy markers, such as Atrogin1 and MuRF1 and the members of RANKL/RANK/OPG signaling pathway RANK, RANKL, OPG, and NFkB were assessed using western blot. Bone cortical geometry and trabecular architecture were determined using a microcomputed tomography. **Results:** Whole limb grip force was significantly lower in homozygous zQ175 mice compared to age matched C57BL/6J WT. We measured the contractile properties of the soleus and extensor digitorum longus (EDL) muscles, which encompass respectively the slow- and fast-twitch muscle fiber types. The maximum force (P0) and specific tension (Sp0) of the soleus and EDL muscles from homozygous zQ175 mice were significantly reduced relative to muscles from WT mice (n=6 per group, male). Western blot analyses demonstrated an increase in RANKL content in skeletal muscles from zQ175 mice. However, no significant changes were observed in Atrogin1 and MuRF1 and other members of RANKL/RANK/OPG signaling pathway. Furthermore, the bone structure analyses revealed that HD mice had lower trabecular bone volume (BV/TV) and trabecular number (Tb.N), and a higher trabecular pattern factor (Tb.Pf), and also lower cortical area (Ct.Ar) and total cross- sectional area (Tt.Ar). Additionally, a reduce in OPG levels and an increase in NFkB levels were observed in the bones of homozygous zQ175 mice. **Conclusion:** The findings clearly show a skeletal muscle and bone dysfunction in the homozygous zQ175 mice. The increase in RANKL and the imbalance in RANKL/OPG ratio give indication that RANKL may play a role in muscle and bone atrophy in HD. Since improvement in muscle and bone function leads to a lifespan extension in HD mice, it would be relevant to find valid targets to protect bones and muscles for future non-CNS therapies in HD.

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 antipsychotiques sont des agents psychoactifs utilisés pour traiter les symptômes de la schizophrénie. Si la mise sur le marché de la seconde génération de molécule a permis de diminuer l’apparition des troubles extrapyramidaux, elle reste néanmoins associée à des effets secondaires caractérisés principalement par une prise de poids assortie d’une dyslipidémie et d'un développement du diabète de type 2. Ces effets indésirables entraînent chez les patients une dégradation de leurs conditions de vie et constituent l'une des principales causes d'abandon de ce traitement, les exposant à un risque accru de rechute. L’objectif de ce travail était double : (i) caractériser les troubles métaboliques induits par un traitement à long terme à la rispéridone en utilisant des techniques non-invasives de résonance magnétique ; (ii) prévenir ces troubles par un régime alimentaire supplémenté en curcuminoïdes. Notre modèle a permis de montrer qu'un traitement hebdomadaire de 24 semaines entraînait des perturbations apparentées au syndrome métabolique. L’imagerie par résonance magnétique était suffisamment sensible pour caractériser ces conséquences métaboliques iatrogènes et permettait de définir des biomarqueurs prédictifs de sévérité comme le ratio hydro-lipidique, le degré d’insaturation des acides gras et le remodelage de la répartition des tissus adipeux. Sur le plan pharmacologique, la supplémentation en curcuminoïdes permettait de prévenir l’hépatomégalie et l’intolérance au glucose induite par la rispéridone. Ces bénéfices étaient associés à une modulation de l’expression de gènes hépatiques impliqués dans la lipogenèse (FAS, ACC1), dans la lipolyse (ACO) ou bien dans l’inflammation (NFκB). Le cadre expérimental défini dans ce travail met en avant la possibilité de transférer cette approche prédictive par résonance magnétique en clinique humaine. / Antipsychotics are widely used psychoactive drugs for the treatment of schizophrenia symptoms. The use of second-generation agents has reduced the onset of extrapyramidal disorders, but still causes side effects comprising weight gain, dyslipidemia, and type-2 diabetes. The ensuing deterioration of patients’ conditions is one of the main reasons for the abandonment of this treatment exposing patients to an increased risk of relapse. This PhD had two objectives: (i) to characterize the metabolic disorders generated by a long-term treatment with risperidone, through the use of non-invasive techniques of magnetic resonance (MR); (ii) to prevent these disorders by means of a curcuminoid-supplemented diet. Our murine model enabled us to show that a 24-week treatment including weekly given risperidone induced metabolic disturbances related to the Metabolic Syndrome. Magnetic resonance imaging was sensitive enough to highlight these disturbances and to allow the identification of predictive biomarkers for severity such as the hydrolipidic ratio, fatty acid unsaturation rate, and adipose tissues repartitioning. At the pharmacological level, curcuminoid supplementation prevented the risperidone-induced hepatomegaly and glucose intolerance. These benefits were associated with the modulation of gene expression related to lipogenesis (FAS, ACC1), lipolysis (ACO) or inflammation (NFκB). In a clinical perspective, the herein PhD underlines the diagnostic potential of this MR-based experimental framework for the monitoring of metabolic disturbances.

Les horloges circadiennes permettent aux organismes de synchroniser leurs processus physiologiques avec les variations périodiques de leur environnement telles que le cycle jour-nuit ou les cycles de prise alimentaire . Il n'est donc pas étonnant que les horloges périphériques des mammifères soient sensibles aux signaux de nourriture et soient capables d'ajuster les processus métaboliques (stockage et utilisation des ressources énergétiques) en fonction du status nutritionnel de la cellule. Or, notre style de vie moderne est caractérisé par une grande flexibilité au niveau des comportements alimentaire (heure des repas variable, grignotage, alimentation grasse,...) et cela est corrélé avec une forte augmentation de l'incidence des maladies métaboliques accompagnée de dérèglements de l'horloge. En particulier, les régimes high-fat entrainant de l'obésité sont associés à une importante perte d'amplitude des gènes d'horloge mais les mécanismes sous-jascents restent peu compris. Afin d'étudier ces questions, nous avons construit un modèle mathématique décrivant le couplage entre l'horloge du foie et les senseurs métaboliques SIRT1 et AMPK. Notre modèle reproduit précisément les données d'expression des principaux gènes d'horloge ainsi que l'effet d'une dérégulation de SIRT1 ou de l'AMPK. Dans ce modèle, l'activité de l'AMPK est considérée comme une mesure directe de l'alternance entre prise alimentaire et jeûne. Pour cette raison, nous nous sommes intéressés à l'effet de perturbations du rythme d'AMPK sur l'expression des gènes d'horloge. Le modèle montre qu'un amortissement du rythme d'AMPK donne lieu à une forte baisse d'amplitude dans l'expression des principaux gènes d'horloge et des niveaux de NAD+ similaire à ce qui est observé en régime high fat (ad libitum). Cela suggère fortement que les dérèglements de l'horloge observés dans ces conditions peuvent en bonne partie être expliqués par l'amortissement de l'activité de l'AMPK.Par ailleurs, des résultats expérimentaux récents (Hatori 2012) suggèrent une corrélation entre restauration de l'amplitude des gènes d'horloge et protection contre l'obésité en régime high fat. Le modèle permet de simuler l'administration pharmacologique d'un agoniste de l'horloge et montre que , suite un amortissement du rythme d'AMPK, l''amplitude des gènes d'horloge peut être restaurée mais uniquement si l'agoniste est administré à un moment bien précis de la journée. / To anticipate daily changes in their environment, most living organisms have evolved a circadian clock, which is synchronized to the diurnal cycle and orchestrates numerous biological functions. At organismal level, daylight is the main signal driving the clock. In multicellular organisms, however, clocks in peripheral organs respond to other cues. For example, the liver clock is primarily synchronized by fasting/feeding cycles and variations in the cellular metabolic state, as reflected by the NAD+/NADH and ATP/AMP ratios. To better understand the entrainment of peripheral circadian clocks by metabolic cycles, we have constructed a mathematical model of the mammalian circadian clock incorporating the metabolic sensors SIRT1 and AMPK. This model reproduces accurately experimental clock gene expression data from mouse liver in vivo and predicts correctly the effect of SIRT1 or AMPK loss-of-function. We used our mathematical model to investigate the response of the liver clock to various temporal patterns of AMPK activation, mimicking the effect of a normal diet, of fasting and of a high-fat diet feeding. Our results predict significant changes in clock gene expression and NAD+ time profiles between these situations. They suggest that the night peak in NAD+ level is due to circadian rhythms in NAMPT expression, while the day peak results from transient AMPK activation. Finally, we find that the loss of amplitude in expression rhythms observed when AMPK is depressed may be pharmacologically rescued using a timed REV-ERB agonist administration, suggesting strategies to fight against high fat diet-induced obesity.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2016-2017. / L’accumulation excessive de gras viscéral est un marqueur majeur des altérations cardiométaboliques associées à l’obésité, telles que les dyslipidémies, la résistance à l’insuline et l’inflammation chronique de faible intensité. À l’inverse, pour un même niveau d’adiposité, l’accumulation préférentielle de tissu sous-cutané semble conférer un effet neutre, voire protecteur. Plusieurs mécanismes peuvent contribuer à l’apparition de l’obésité viscérale et à sa relation avec les facteurs de risque cardiométabolique. L’objectif général de ce mémoire est d’examiner la contribution de l’alimentation et de la morphologie des adipocytes à la physiopathologie de l’obésité viscérale chez l’humain. Pour atteindre cet objectif, nous avons d’abord effectué une revue de la littérature sur la modulation de la distribution des graisses par les composants nutritionnels. Cette étude a révélé que l’effet des nutriments sur la distribution des graisses survenait en grande partie via son effet sur la masse grasse totale. Nous avons ensuite réalisé une analyse critique de la littérature sur l’hypertrophie adipocytaire comme un marqueur de la dysfonction du tissu adipeux. Cette étude a confirmé que la taille adipocytaire des dépôts sous-cutané et viscéral est un excellent prédicteur des altérations du profil lipidique et de l’homéostasie du glucose et de l’insuline, indépendamment des mesures d’adiposité totale. Nous avons également constaté que chaque technique de mesure de la taille adipocytaire générait des résultats variables, et ce, sur tout l’intervalle des valeurs d’indice de masse corporelle. Enfin, dans une étude originale visant à comparer trois techniques de mesure de la taille adipocytaire, nous avons démontré que le choix d’une technique n’influençait pas de manière prononcée les associations entre la taille adipocytaire et les facteurs de risque cardiométabolique ainsi que les associations avec les différentes mesures d’adiposité, régionales ou totales. En conclusion, l’hypertrophie de l’adipocyte viscéral humain est une mesure importante dans l’évaluation du risque associé à l’obésité. / Excess accumulation of visceral fat is a major marker of the cardiometabolic alterations associated with obesity such as dyslipidemia, insulin resistance and chronic low-grade inflammation. Conversely, for the same level of adiposity, preferential accumulation of subcutaneous adipose tissue has a neutral or protective effect. Several factors may contribute to the development of visceral adiposity and its relationship with cardiometabolic risk factors. The general objective of this master thesis is to examine the contribution of diet and the morphology of adipocytes in the pathophysiology of visceral obesity in humans. To achieve this goal, we first conducted a literature analysis on the modulation of fat distribution by nutritional components. This analysis revealed that the effect of nutrients on body fat distribution was mediated in large part by its effect on total fat accumulation. Second, we conducted a critical review of the literature on adipocyte hypertrophy as a marker of adipose tissue dysfunction. This study confirmed that adipocyte size of both subcutaneous and visceral depots is a strong predictor of alterations in the lipid profile and in glucose-insulin homeostasis, independently of adiposity. We also found that each of the measurement techniques for fat cell sizing generated variable results on the entire range of body mass index values. Third, in an original study aimed at comparing three measurement methods for cell sizing, we reported that the choice of technique had little impact on the associations between adipocyte size and cardiometabolic risk factors as well as the various adiposity indices, regional or total. In conclusion, human visceral adipocyte hypertrophy is an important measure to evaluate the risk associated with obesity.

L’obésité est une problématique dont la prévalence s’accroit de façon alarmante. Cet excès de poids est à l’origine de nombreux désordres métaboliques dont le diabète de type 2, les désordres hépatiques, la dyslipidémie et la dysbiose intestinale. Il est reconnu qu’une saine alimentation améliore l’état de santé des personnes souffrant d’obésité. Certains aliments bien spécifiques possèderaient des propriétés particulièrement bénéfiques limitant les répercussions négatives de l’obésité sur le métabolisme. Les petits fruits, dont la canneberge et le bleuet, sont parmi ces derniers. Les polyphénols contenus dans ces fruits sont des composés qui suscitent un grand intérêt. En effet, plusieurs de ces composés organiques dont notamment les proanthocyanidines ont été associés à l’amélioration de la qualité du profil du microbiote intestinal, contribuant à la santé de l’hôte. L’objectif du premier article présenté dans ce mémoire était d’évaluer les propriétés bénéfiques de différentes fractions de bleuets sauvages afin de prévenir les désordres métaboliques associés à l’obésité dans un modèle de souris soumises à une diète obésogène. L’objectif du second article présenté était de démontrer le lien existant entre l’administration d’un extrait de canneberge riche en polyphénols et les effets bénéfiques observés au niveau métabolique dans un contexte d’obésité en utilisant la technique de transfert du microbiote intestinal par adoption croisée. Somme toute, ces projets ont permis d’améliorer notre compréhension des mécanismes qui régissent l’interaction des polyphénols avec le microbiote intestinal dans un contexte d’obésité caractérisé par de multiples désordres métaboliques.