L'impact des graisses alimentaires sur la santé, notamment dans les troubles métaboliques tels que le diabète de type 2 (DT2), varie en fonction du type de graisse consommée, enparticulier les acides gras trans industriels (AGTI) et les acides gras trans ruminants (AGTR). Alors que les AGTI, tels que l'acide élaïdique (EA) présent dans les huiles végétales hydrogénées, ont été associés à des résultats métaboliques défavorables, notamment la résistance à l'insuline et l'inflammation des preuves émergentes suggèrent que la consommation d'AGTR, tels que l'acide trans-palmitoléique (TPA) présent dans les produits laitiers et la viande de ruminants, pourrait offrir des bénéfices pour la santé, comme une amélioration de la sensibilité à l'insuline. Cependant, les mécanismes exacts sous-jacents à ces effets restent peu clairs. De plus, la perception sensorielle des graisses influence les préférences alimentaires, ce qui peut affecter les choix alimentaires et les résultats de santé métabolique. L'étude des préférences gustatives entre différents types d'AGT peut fournir des informations sur leurs effets physiologiques et orienter les stratégies pour atténuer les facteurs de risque métabolique. Cette thèse vise à explorer les implications métaboliques des AGTI et des AGTR sur l'expression génique, la composition du microbiome et les profils métaboliques. En utilisant des méthodologies novatrices telles que les nano-vésicules lipidiques pour la délivrance d'AGT et les systèmes IntelliCage® pour les évaluations des préférences gustatives, cette étude cherche à élucider les mécanismes sous-jacents des réponses métaboliques médiées par les AGT et à évaluer leur impact sur les facteurs de risque de DT2. L'hypothèse suggère que la consommation d'AGTR peut conférer des bénéfices métaboliques par rapport aux AGTI, comme en témoignent les modifications des profils omiques, de la composition du microbiome et des métabolites. En enquêtant de manière approfondie sur l'interaction entre les matières grasses alimentaires, la perception du goût et la santé métabolique, cette recherche vise à contribuer à l'amélioration de notre compréhension des stratégies alimentaires pour la prévention et la gestion des troubles métaboliques. Pour l'étude des préférences des graisses alimentaire, vingt-quatre souris femelles C57BL/6 ont été identifiées par micro-puce et logées dans des IntelliCages®. Des AGT nano-encapsulés ou de la lécithine ont été ajoutés à leur eau de boisson en plus d'un régime alimentaire normal. L'étude a duré cinq semaines, au cours desquelles les souris ont été exposées à diverses eaux et AGT/lécithine. Des mesures hebdomadaires des poids des souris, des visites dans les coins, des piquages de nez (NP) et des nombres de léchages ont été enregistrées. Dans les études sur l'expression génique et le microbiome/les métabolites, des souris male C57BL/6 ont été utilisées. Vingt souris ont été réparties en quatre groupes pour l'étude de l'expression génique, tandis que quarante souris ont été divisées également en quatre groupes pour l'étude du microbiome/ des métabolites. Différentes formulations ont été administrées via l'eau de boisson pendant 28 jours : nano-vésicules de lécithine, nano-vésicules contenant de la lécithine avec de l'EA ou du TPA (86:14 p/p), ou de l'eau (témoin), en plus d'un régime alimentaire riche en matières grasses (18% de calories provenant des matières grasses). Des mesures de poids corporel ont été prises tout au long de l'étude, et des échantillons de sang et de selles ont été prélevés le jour 28 pour l'analyse. Les phospholipides plasmatiques ont été analysés par chromatographie en phase gazeuse (GC) dans l'étude de l'expression génique, tandis que l'ARN total a été extrait à partir d'échantillons de tissu adipeux et séquencé. Des échantillons de matières fécales et des poids d'animaux ont été collectés les jours 0, 7 et 28 pour l'étude du microbiome/ des métabolites. Les échantillons de matières fécales ont été soumis à un séquençage de l'ARNr 16S pour le profilage du microbiome intestinal et à une analyse GC/MS pour les concentrations de métabolites fécaux. L'étude a assuré une teneur en AGT stable dans les formulations et une taille de gouttelettes d'émulsion optimisée pour une préférence accrue. Les souris ont montré des préférences similaires pour les vésicules d'AGT nano-encapsulées et celles de lécithine seule, indiquant une préférence générale pour les graisses alimentaires. L'analyse de l'expression génique a révélé des altérations distinctes dans les transcriptomes des tissus adipeux, le TPA induisant des changements dans les voies del'inflammation et du métabolisme du glucose par rapport à l'EA. La consommation de TPA a régulé à la hausse les gènes associés aux réponses immunitaires innées, potentiellement bénéfiques dans la défense de l'hôte. Plus spécifiquement, des voies telles que la signalisation de l'Interleukine-17 (Il-17) et du TNF ont été affectées, suggérant des impacts sur le métabolisme du glucose. De même, l'analyse du microbiome et des métabolites fécaux a démontré des effets différentiels de l'EA et du TPA sur le métabolisme du glucose, la consommation de TPA étant associée à des changements bénéfiques dans les taxons microbiens tels qu'une diminution de Staphylococcus et une augmentation des niveaux d'acides gras à chaine courte (AGCCs), y compris l'acide butyrique et l'acide propionique. Ces résultats suggèrent que le TPA pourrait offrir de plus grands avantages métaboliques que l'EA, soulignant l'importance de comprendre les effets divers des AGT sur la santé métabolique. Étant donné les préférences en matières grasses comparables observées pour le TPA et l'EA, substituer l'EA par le TPA pourrait potentiellement conférer des avantages dans le contexte du DT2. / The impact of dietary fat on health, particularly in metabolic disorders like type 2 diabetes (T2D), varies depending on the type of fat consumed, notably industrial trans fatty acids (I-TFA) and ruminant trans fatty acids (R-TFA). While I-TFA such as elaidic acid (EA), found in hydrogenated vegetable oils, has been linked to adverse metabolic outcomes, including insulin resistance and inflammation, emerging evidence suggests potential health benefits from R-TFA intake such as trans palmitoleic acid (TPA) found in dairy products and meatfrom ruminant animals, including improved insulin sensitivity. However, the exact mechanisms underlying these effects remain unclear. Additionally, the sensory perception of fats influences food preferences, potentially affecting dietary choices and metabolic health outcomes. Investigating taste preferences between different types of TFAs can provide insights into their physiological effects and inform strategies for mitigating metabolic risk factors. This thesis aims to explore the metabolic implications of of I-TFA and R-TFA on gene expression, microbiome composition, and metabolite profiles. Utilizing novel methodologies such as lipid nanovesicles for TFA delivery and IntelliCage® systems for taste preference assessments, this study seeks to elucidate the mechanisms underlying TFA-mediated metabolic responses and evaluate their impact on T2D risk factors. The hypothesis suggests that R-TFA intake may confer metabolic benefits compared to I-TFA, as evidenced by alterations in omics profiles, microbiome, and metabolite composition. By comprehensively investigating the interplay between dietary fats, taste perception, and metabolic health, this research aims to contribute to our understanding of dietary strategies for preventing and managing metabolic disorders. For the fat preference study, twenty-four female C57BL/6 mice were microchipped and housed in IntelliCages®. Nano-encapsulated TFA or lecithin were added to their drinking water alongside a normal diet. The study lasted five weeks, during which mice experienced various water and TFA/lecithin exposures. Weekly measurements of mouse weights, corner visits, nose pokes (NP), and lick numbers were recorded to measure preference for each corner. In both the gene expression and microbiome/metabolite studies, C57BL/6 mice were utilized. Twenty mice were allocated to four groups for the gene expression study, while forty mice were divided equally into four groups for the microbiome/metabolite study. Different formulations were administered via drinking water over 28 days: lecithin nanovesicles, nanovesicles containing lecithin with EA or TPA (86:14 w/w), or water (control), alongside a regular fat diet (18% calories from fat). Body weight measurements were taken throughout, and samples were collected on day 28 for analysis. Plasma phospholipids were analyzed via gas chromatography in the gene expression study, while total RNA was extracted from adipose tissue samples and sequenced. Fecal samples and animal weights were collected on days 0, 7, and 28 for the microbiome/metabolite study. Fecal samples were subjected to 16S rRNA sequencing for gut microbiome profiling and GC/MS analysis for fecal metabolite concentrations. Mice showed similar preferences for TFA vesicles and blank lecithin vesicles, indicating a general preference for dietary fat. Gene expression analysis revealed distinct alterations in adipose tissue transcriptomes, with TPA inducing changes in inflammation and glucose metabolism pathways compared to EA. TPA intake upregulated genes associated with innate immune responses, potentially beneficial in host defense. Similarly, microbiome and fecal metabolite analysis demonstrated differential effects of EA and TPA on glucose metabolism, with TPA intake associated with beneficial shifts in microbial taxa such as decreased Staphylococcus and increased short chain fatty acids (SCFA) levels, including butyric and propionic acids. These findings suggest that TPA may offer greater metabolic benefits than EA, emphasizing the importance of understanding TFA's diverse effects on metabolic health. Given the comparable fat preferences observed for TPA and EA, substituting EA with TPA could potentially confer benefits in the context of T2D.

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.

Chez l’humain, l’acyl-CoA : diacylglycérol acyltransférase (DGAT), une enzyme transmembranaire localisée au niveau du réticulum endoplasmique, joue un rôle important dans la synthèse des triglycérides puisqu’elle catalyse l’étape ultime de la synthèse de ces molécules lipidiques. Cette enzyme pourrait être impliquée dans la pathogénèse de l’obésité et dans le développement des complications métaboliques qui lui sont associées. Nous avons étudié les différences régionales dans l’activité de la DGAT dans des échantillons adipeux de femmes minces à obèses. Nous avons démontré que l’obésité abdominale n’est pas associée à des altérations dans l’activité de la DGAT lorsque cette dernière est exprimée par µg protéine ou par 1000 cellules. Par ailleur, un taux de synthèse défectueux des triglycérides était associé à un enrichissement en triglycérides des lipoprotéines sanguines, ainsi qu’à une plus grande adiposité lorsque l’activité de la DGAT était exprimée par mg lipide. / In humans, the acyl-CoA : diacyglycerol acyltranferase (DGAT), a transmembrane enzyme mainly found in the endoplasmic reticulum, plays an important role in triglyceride synthesis as it catalyses the final step in the synthesis of these lipid molecules. Studies in animals and humans have demonstrated that this enzyme is implicated in the pathogenesis of obesity. We examined the relationship between DGAT activity and total adiposity, as well as body fat distribution, adipocyte size and the metabolic profile, with a particular emphasis on blood lipoprotein composition. We found that abdominal obesity is not related to alterations in DGAT activity when expressed per g microsomal protein or 1000 cells. A defect in TG synthesis rate is predictive of adiposity and blood lipoprotein TG enrichment only when considering DGAT activity per tissue lipid mass.

L'obésité est une maladie associée à de nombreux désordres métaboliques tels que le diabète de type 2, la dyslipidémie, les maladies hépatiques et cardiovasculaires ainsi que la dysbiose intestinale. L'ensemble de ces désordres peut fortement affecter la qualité et l'espérance de vie des individus qui en sont atteints. À l'heure actuelle, l'augmentation dramatique du nombre de personnes touchées par l'obésité démontre notre inefficacité à prévenir et combattre ces troubles par la pharmacopée. La mise en marché par l'industrie de diètes prétendues miraculeuses se traduit la plupart du temps en une prise de poids et des altérations métaboliques à long terme chez ceux qui en font usage. À cela, s'ajoute l'environnement obésogène dans lequel nous évoluons qui contribue à alimenter cette problématique. Il est donc primordial de trouver des stratégies alternatives ou complémentaires pour améliorer la santé de nos populations. Dans les dernières années, le microbiote intestinal qui représente l'ensemble des microorganismes peuplant le tube digestif est apparu comme une cible d'intervention potentielle pour combattre l'obésité et ses désordres métaboliques. De nombreuses évidences ont démontré la capacité du microbiote intestinal de contribuer à notre propension à développer, ou à être protégé, contre l'obésité et les désordres associés. La majorité des polyphénols provenant de fruits qui font notamment partie d'une saine alimentation ne sont pas absorbés au niveau du petit intestin permettant ainsi leur contact direct avec l'importante charge bactérienne peuplant le tube digestif inférieur de l'hôte. Par conséquent, de nombreux effets métaboliques désirables sont générés grâce à ces multiples interactions. Dans cette thèse, nous avons d'abord évalué l'effet préventif de diverses fractions d'extraits polyphénoliques de fruits sur le développement de désordres métaboliques associés à l'obésité. Nos données suggèrent que les proanthocyanidines (PAC) présents dans les bleuets sauvages sont impliqués dans les effets bénéfiques de ce petit fruit. En effet, nous avons observé, chez les souris soumises à une diète obésogène recevant les PAC de bleuets sauvages, une amélioration de la tolérance au glucose, une restauration partielle de l'intégrité de la paroi de l'épithélium intestinale et des changements dans la composition du microbiote intestinal. Nous avons ensuite étudié l'effet de l'environnement sur le développement d'un phénotype métabolique associé à une diète obésogène et la colonisation du microbiote intestinal dans divers contextes. Dans un premier temps, nous avons démontré que l'environnement postnatal prédomine sur l'environnement prénatal afin de déterminer le risque de développer des désordres métaboliques à l'âge adulte, et ce, en utilisant une technique d'adoption croisée. Il est intéressant de constater que les effets observés en période postnatale étaient fortement dépendants du sexe de l'animal. Cet important dysmorphisme sexuel nous a également permis de souligner l'importance d'évaluer l'effet d'une intervention nutritionnelle autant chez les mâles que chez les femelles lors de l'utilisation de modèles animaux. Dans un deuxième temps, l'hébergement de souris axéniques colonisées avec le contenu fécal de souris donneuses soumises à une diète obésogène et traitées avec des PAC de canneberge dans deux environnements distincts (SPF vs GF) a révélé l'importance de ces derniers. En effet, nous avons observé une exacerbation de l'accumulation de triglycérides au foie associée à une diète obésogène chez les souris hébergées dans le secteur SPF tandis que les souris hébergées dans le secteur GF présentaient des améliorations de ce paramètre par rapport à leur groupe contrôle, et ce, même si les souris étaient colonisées avec le même contenu fécal. Nos résultats suggèrent ainsi que l'environnement externe exerce une forte pression sur le microbiote intestinal et est capable d'influencer le développement d'un phénotype métabolique associé à la transplantation d'un même contenu fécal. Ces résultats mettent également en évidence l'importance de standardiser l'utilisation de technique de transfert du microbiote intestinal dans des modèles de souris axéniques afin d'assurer la reproductibilité des résultats en recherche fondamentale. / Obesity is associated with several metabolic disorders such as type 2 diabetes, dyslipidemia, liver and cardiovascular diseases as well as intestinal dysbiosis who strongly affect life expectancy of individuals suffering from them. The dramatic increase of people with obesity demonstrates our inability to prevent and treat these disorders through pharmacopoeia. The use of so-called miracle diets promoted by the industry often results in weight gain and long-term metabolic alterations in individuals. In addition, the obesogenic environment in which we evolve contributes to forge this issue. It is therefore essential to find alternative or complementary strategies to improve the health of our populations. In recent years, the intestinal microbiota, which represents all microorganisms that inhabit the digestive tract, has emerged as a potential target to prevent and treat obesity-associated metabolic disorders. Many evidence have demonstrated the contribution of the intestinal microbiota to our susceptibility to develop, or to be protected, against obesity-associated disorders. Polyphenols, which are part of a healthy eating, are not absorbed in the upper part of the intestine allowing their direct contact with the host and intestinal bacteria. Many desirable metabolic effects are generated due to these multiple interactions. In this thesis, we first evaluated the preventive effect of different fractions of fruit polyphenolic extracts on the development of obesity-associated metabolic disorders. Our results suggest that proanthocyanidins (PAC) present in wild blueberries are responsible for the beneficial effects of this small fruit. Indeed, we observed in mice submitted to an obesogenic diet receiving wild blueberry PAC an improved glucose tolerance, a partial restoration of the intestinal epithelium integrity and changes of the intestinal microbiota composition. We then studied the effect of the environment on the development of a metabolic phenotype associated with an obesogenic diet and the colonization of the intestinal microbiota in various contexts. We first demonstrated using a cross-fostering technique that postnatal environment can over ride prenatal environment in determining the risk of developing metabolic disorders in adulthood. Interestingly, the effects observed in the postnatal period were highly dependent on the sex of the mice. This strong sexual dysmorphisme observed highlighted the importance of assessing the effect of a nutritional intervention in both males and females when using animal models. In another study, housing axenic mice colonized with the fecal content of donor mice subjected to an HFHS diet and treated with cranberry PAC in two distinct environments (SPF vs GF) revealed the importance of the latter. We observed an exacerbated liver triglyceride accumulation associated with the consumption of an HFHS diet in gnotobiotic mice housed in the SPF sector while mice housed in the GF sector showed reduced liver triglycerides compared to the HFHS-fed control group. These effects were observed even though mice from each group were colonized with the same fecal content. Our results suggest that the environment exerts a strong pressure on the gut microbiota and can influence the development of a metabolic phenotype associated with the transplantation of the same fecal content. These results also highlight the importance of standardizing the use of gnotobiotic mice models to ensure reproducibility of research results.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / L’obésité et le diabète de type 2 (T2D) sont étroitement associés à la résistance à l’insuline, une maladie métabolique qui se développe suite à un défaut causé par une réduction de la signalisation de l’insuline et de sa clairance. Afin de comprendre la pathogenèse de la résistance à l’insuline plusieurs molécules qui régulent les voies de signalisation ainsi que la clairance sous contrôle du récepteur à l’insuline ont été étudiées, incluant la protéine tyrosine phosphatase (PTP) SHP1 et la molécule carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1 (CEACAM1 or CC1) qui est régulée en aval sous le contrôle de SHP1. Les nombreuses isoformes de CC1 contribuent à différentes fonctions cellulaires. Dans le foie, l’isoforme CC1-L, qui est phosphorylée sur tyrosine (Tyr), joue un rôle métabolique essentiel dans la régulation de la clairance de l’insuline et dans la suppression de l’activité de la synthase des acides gras (FAS). Nous avons démontré que des souris invalidées pour CC1 (Cc1-/-) sous un régime standard faible en gras (SD) développent néanmoins une importante stéatose hépatique qui est démontré par une augmentation de triglycérides, de cholestérol total ainsi que de cholestérol estérifié dans le foie. Sous un régime contenant 55% de gras (HFD) ces mêmes souris démontrent une prédisposition au développement de la stéatose et dysfonction hépatique induite par le régime, indiqués par une accumulation de lipides hépatiques et une augmentation d’enzymes marqueurs de dommage hépatique dans la circulation. La stéatose hépatique dans la souris Cc1-/- est liée à une augmentation significative d’importantes enzymes lipogéniques et de la synthèse du cholestérol qui sont régulés suite à une augmentation de l’activité nucléaire des facteurs de transcription Srebp1c et Srebp2. Comparées aux souris contrôle sauvages (WT) les souris CC1-/- ont démontré une réduction de la clairance de l’insuline, une intolérance au glucose, une résistance à l’insuline hépatique et une augmentation d’expression des activateurs transcriptionels hépatiques PGC-1 et FoxO1. L’absence de CC1 a aussi exacerbé l’intolérance au glucose et la résistance à l’insuline hépatique induite par le régime à haute teneur de gras mais la clairance de l’insuline n’était pas diminuée dans les souris Cc1 -/-. Nos donnés indiquent que CC1 est un important régulateur de la lipogénèse hépatique et que les souris CC1-/- sont prédisposées à développer une stéatose hépatique qui mène à une résistance à l’insuline hépatique et des dommages dans le foie qui sont surtout évidentes sous un régime riche en lipides. Une importante Tyr phosphatase de CC1 est SHP1. Précédemment nous avons démontré que SHP1 est un important régulateur de l’homéostasie du glucose et de la clairance de l’insuline par le foie, cependant son rôle dans l’obésité liée au diabète reste méconnu. Nous rapportons ici que l’expression de SHP1 est significativement augmentée dans les tissus métaboliques de souris obèses sous régime HFD. Nous avons généré des souris invalidées pour SHP1 spécifiquement dans les hépatocytes (Ptpn6H-KO) pour investiguer le rôle de SHP1 dans le développement de la résistance à l’insuline et de la stéatose hépatique. Sous régime HFD les souris Ptpn6H-KO deviennent aussi obèses que les souris non invalidées pour SHP1 (Ptpn6f/f). Malgré ceci les souris Ptpn6H-KO démontrent une amélioration de la glycémie à jeun et une protection contre la résistance à l’insuline induite par l’obésité qui est confirmée par la suppression de la synthèse de glucose hépatique ainsi qu’une amélioration de l’activation du récepteur pour l’insuline avec une augmentation concomitante des voies de signalisation Akt. Il est aussi possible que la clairance de l’insuline accrue qu’on observe dans les souris Ptpn6H-KO soit due à une augmentation de la phosphorylation sur tyrosine de CC1. Les souris obèses Ptpn6H-KO montrent une augmentation de stéatose hépatique qui est le résultat de 1) une augmentation de lipogénèse hépatique associée à une augmentation importante de l’activité et de l’expression de SREBP-1 et des enzymes lipogéniques en aval FAS et ACC, 2) une augmentation de la captation postprandiale des acides gras qui est possiblement liée à une augmentation de l’expression du gène et de l’activité nucléaire de PPARγ, 3) une diminution de la sécrétion des triglycérides et de l’apolipoprotéine B sous le forme de lipoprotéines de très basse densité (VLDL). Étonnamment, malgré le niveau élevé de stéatose hépatique, le profil inflammatoire dans le foie des souris Ptpn6H-KO était similaire ou même amélioré comparé aux souris contrôles Ptpn6f/f et ceci était accompagné d’une diminution de dommage hépatocellulaire. Ces résultats démontrent que SHP1 est un nouveau médiateur de la résistance à l’insuline dans les hépatocytes et contribue à la détérioration du métabolisme du glucose induite par l’obésité. Chez la souris Ptpn6H-KO la stéatose hépatique induite par le régime suggère par ailleurs un autre rôle de SHP1 dans la régulation du métabolisme hépatique des lipides. Malgré le fait que CC1 et SHP1 se retrouvent dans le même complexe que Cdk2 et le récepteur de l’insuline, ils jouent des rôles opposés, CC1 étant un régulateur positif et SHP1 un régulateur négatif de la clairance de l’insuline. Ceci est en accord avec la régulation hépatique par le glucose des voies de signalisation de l’insuline pour ces deux molécules car les souris Cc1-/- démontrent une détérioration du métabolisme du glucose et de la signalisation de l’insuline alors que les souris Ptpn6H-KO démontrent une amélioration. Notre observation de stéatose hépatique chez ces deux modèles animaux suggère que CC1 et SHP1 limitent la synthèse et l’entreposage des lipides hépatiques de façon dépendante ou indépendante de la signalisation de l’insuline. Les résultats de ces études utilisant des modèles invalidés pour CC1 ou SHP1 révèlent des mécanismes du contrôle de la synthèse de glucose hépatique et du métabolisme des lipides qui sont très complexes et distincts. En plus ces résultats nous apportent une compréhension importante de la régulation hépatique de l’action et de la clairance de l’insuline. / Obesity and type 2 diabetes mellitus (T2D) are tightly associated with a common link, insulin resistance, a metabolic disorder developed from defective insulin action involving impaired insulin signaling and clearance. To investigate the pathogenesis of insulin resistance, many molecules modulating its signaling pathways as well as insulin receptor-mediated insulin clearance have been studied, including the protein tyrosine phosphatase (PTP) SHP1 and its regulated downstream molecule carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1 (CEACAM1 or CC1). CC1 in multiple isoforms contributes differentially to various cellular functions, the tyrosine (Tyr)-phosphorylated isoform of CC1 (CC1-L) is known to play an essential metabolic role in the hepatic regulation of insulin clearance and insulin-mediated acute inhibition of fatty acid synthase (FAS) activity. We have found that CC1-deficient (Cc1-/-) mice on standard diet (SD) already develop spontaneous hepatic steatosis with significantly elevated accretion of triglyceride (TG), total and esterified cholesterol. When challenged with a 55% kcal high-fat diet (HFD), these mice show greater susceptibility to the development of diet-induced hepatic steatosis and dysfunction, indicated by higher hepatic lipid content and serum levels of hepatic enzymes as markers of liver damage. Hepatic steatosis in the Cc1-/- mice is linked to a significant increase of key lipogenic (FAS, ACC) and cholesterol synthetic (HMGCR) enzymes, which is a result of increased nuclear activity of their positive gene transcription factors Srebp1c and Srebp2. Compared to their wild-type (WT) littermate controls, Cc1-/- mice exhibited impaired insulin clearance, glucose intolerance, liver insulin resistance, and elevated hepatic key gluconeogenic transcriptional activators Pgc1 and FoxO1. Lack of CC1 also exacerbated the HFD-induced glucose intolerance and hepatic insulin resistance, while insulin clearance was not further deteriorated. These data demonstrate that CC1 is a key regulator of hepatic lipogenesis and that Cc1-/- mice are predisposed to liver steatosis, leading to hepatic insulin resistance and liver damage, particularly when chronically exposed to dietary fat. An important Tyr phosphatase of CC1, SHP1, has been found previously by our lab to regulate glucose homeostasis and liver insulin clearance, but its potential implication in obesity-linked insulin resistance and hepatic steatosis has not yet been examined. We hereby report that SHP1 expression is significantly upregulated in metabolic tissues of HFD-fed obese mice. We have also further investigated the role of hepatocyte SHP1 in promoting insulin resistance and hepatic steatosis by generating hepatocyte-specific SHP1 knockout mice (Ptpn6H-KO). Upon HFD feeding, Ptpn6H-KO mice develop obesity as their Ptpn6f/f littermates. With consistently improved fasting glycemia, these mice are protected from obesity-induced liver insulin resistance as revealed by normalized insulin suppression of hepatic glucose production and hepatic insulin signaling with improved activation of insulin receptor and downstream signaling through Akt. More rapid insulin clearance in Ptpn6H-KO mice due to heightened CC1 tyrosine phosphorylation is also a possible contribution to the improved insulin action. Unexpectedly, obese Ptpn6H-KO mice exhibit enhanced hepatic steatosis. In detailed mechanisms, this is a result of 1) augmented hepatic lipogenesis, marked by upregulated activity and expression of SREBP-1 as well as the downstream regulated lipogenic enzymes such as FAS and ACC, 2) increased postprandial fatty acid uptake, possibly linked to the upregulation of PPAR gene expression and nuclear activity, and 3) decreased postprandial TG output in apolipoprotein B (ApoB)-associated lipoprotein particles, i.e. very low density lipoprotein (VLDL). More interestingly, the steatotic livers of these Ptpn6H-KO mice display comparable or even reduced level of inflammation accompanied by significantly less hepatocellular damage than that in their Ptpn6f/f counterparts. These results present hepatocyte SHP1 as a novel mediator of insulin resistance compromising hepatic glucose metabolism in diet-induced obesity. The enhanced diet-induced hepatic steatosis in Ptpn6H-KO mice provides a new role for SHP1 in liver lipid metabolism and further supports the bifurcation of insulin signaling in the regulation of hepatic glucose and lipid homeostasis or also confirms a possible disconnection between hepatic regulation of glucose and lipid metabolism. Although both CC1 and SHP1 are found in the same complex with Cdk2 and insulin receptor to regulate insulin clearance, they play opposing roles as CC1 is the positive regulator and SHP1 being the negative one. This is in accordance with the hepatic glucoregulation of insulin signaling for both molecules, since Cc1-/- mice show impaired glucose metabolism and insulin signaling whereas Ptpn6H-KO mice exhibit improvement. Interestingly, our observation of hepatic steatosis in both animal models, though with different characteristics, suggests that both CC1 and SHP1 limit hepatic lipid synthesis and storage, dependent or independent of insulin signaling. Findings from these studies using animal models lacking CC1 and SHP1 reveal complex and differential regulatory mechanisms of hepatic glucose and lipid metabolism, and they also provide important understanding of the hepatic regulation of insulin action and clearance.

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.

Les microhémorragies cérébrales (MHC) sont caractérisées par une rupture des petits vaisseaux intracérébraux, conduisant à des épanchements sanguins d’un diamètre inférieur à 5 mm chez l’Homme, et considérées sans gravité. Malgré leur dimension microscopique et leur caractère silencieux, elles sont de plus en plus prises en compte par les cliniciens car elles peuvent représenter une fragilité vasculaire et refléter la sévérité d’une pathologie neurovasculaire sous-jacente. Leur toxicité pour le tissu cérébral est souvent spéculée mais n’a jamais été démontrée, laissant planer le doute à propos de leur impact potentiel sur l’apparition ou la précipitation d’un déclin cognitif. De plus, il est difficile de connaitre les effets propres des MHC car elles sont souvent associées à une pathologie dont les caractéristiques viennent influencer les effets observés. C’est dans ce contexte que nous avons développé une nouvelle méthode d’induction de MHC disséminées chez la souris saine. En plus de l’étude de l’impact de ces lésions au niveau histologique et comportemental à court et à long terme, nous avons évalué l’influence de facteurs de risque vasculaires (par un traitement anticoagulant oral) et métaboliques (par le biais d’une alimentation riche en gras) sur leur sévérité. Nos investigations ont permis de montrer que la présence de MHC disséminées dans un contexte sain est responsable de l’apparition progressive d’une altération de la mémoire de reconnaissance visuelle chez la souris. L’ajout d’un traitement anticoagulant oral augmente la sévérité des lésions mais qui restent cependant silencieuses à court terme, hormis pour la warfarine responsable de transformations hémorragiques mortelles. De même, la présence de troubles métaboliques n’a que peu d’impact sur la gravité des poids microhémorragiques observés. Dans les deux cas, la présence de MHC ne provoque pas de précipitation ou d’aggravation du déclin cognitif induit à long terme. Ainsi, les facteurs de risque vasculaires et métaboliques ne semblent pas avoir d’influence directe sur la toxicité induite par les MHC dans un contexte d’altération cognitive non neurodégénérative. / Cerebral microhemorrhages (CMH) are characterized by the rupture of small intracerebral vessels, leading to blood effusions with a diameter of less than 5 mm in Humans, and considered as asymptomatic. Despite their microscopic size and their silent nature, they are increasingly taken into account by clinicians because they can reflect a vascular fragility and the severity of underlying neurovascular diseases. Their toxicity to the brain tissue is often speculated but has never been demonstrated, raising doubt about their potential impact on the onset or on the evolution of cognitive decline. Moreover, it is difficult to know the specific effects of CMH because they are often associated with a pathology whose characteristics influence the results observed. In this context, we have developed a new method of induction of disseminated CMH in healthy mice. In addition to investigate the histological and behavioral impact of these lesions in the short and in the long term, we assessed the influence of vascular risk factors (through oral anticoagulant treatments) and metabolic disorders (through a high fat diet) on their severity. Our investigations demonstrate that the presence of disseminated CMH in a healthy context induce a progressive impairment of visual recognition memory in mice. The addition of an oral anticoagulant treatment increases the severity of the lesions but they remain silent in the short term, except for the warfarin which provokes fatal hemorrhagic transformations. Similarly, the presence of metabolic disorders has little impact on the severity of microhemorrhagic burdens. In any case, the presence of CMH does not precipitate or aggravate the long-term cognitive decline. Thus, vascular and metabolic risk factors do not appear to have a direct influence on CMH-induced toxicity in a context of non-neurodegenerative cognitive impairment.

Les femmes qui ont eu un diabète gestationnel durant la grossesse sont prédisposées à des complications cardiométaboliques telles que le diabète de type 2, le syndrome métabolique ou encore les maladies cardiovasculaires. Certains comportements pourraient limiter le développement de ces complications chez ces femmes en période postpartum, telles que l’adoption de saines habitudes alimentaires, la pratique d’activité physique ainsi que l’allaitement. Des études d’intervention visant la réduction des risques de santé chez les femmes avec antécédent de diabète gestationnel ont été réalisées auparavant, mais la plupart d’entre elles comportaient plusieurs limites et n’étaient pas adaptées à la réalité des mères. L’objectif de ce projet de recherche était donc de déterminer la faisabilité d’une intervention d’un an visant la diminution des complications cardiométaboliques chez les femmes avec antécédent de diabète gestationnel par la promotion des saines habitudes de vie en période postpartum. Les résultats de cette étude ont permis de démontrer que les femmes présentent un intérêt envers un programme de suivi après la grossesse ainsi que d’identifier les aspects méritant davantage d’attention dans l’élaboration d’une intervention chez cette population. En effet, le taux de rétention moyen des participantes dans cette étude était inférieur à 75%, avec 94% des femmes du groupe intervention qui ont complété l’étude et 50% des femmes du groupe contrôle. Le taux de complétion des rencontres était de 100% chez les femmes qui sont restées dans l’étude jusqu’à 12mois postpartum, et ce, dans les deux groupes. De plus, 89% des femmes étaient satisfaites par l’intervention, soit 93% et 80% des femmes des groupes intervention et contrôle, respectivement. Ainsi, les résultats de l’étude soulignent l’importance de poursuivre les recherches auprès de cette population afin de justifier l’implantation de programmes de suivi structurés chez ces femmes en période postpartum dans le futur. / Women who had gestational diabetes during pregnancy are predisposed to cardiometabolic complications such as type 2 diabetes, metabolic syndrome, or even cardiovascular disease. Some behaviors could limit the development of these complications in these women in the postpartum period,such as adopting healthy eating habits, practicing physical activity, and breastfeeding. Intervention studies aimed at reducing health risks in women with a history of gestational diabetes have been carried out previously, but they had several limitations and were not adapted to the reality of mothers. The objective of this research project was therefore to determine the feasibility of a one-year intervention aimed at reducing cardiometabolic complications in women with a history of gestational diabetes by promoting healthy lifestyle habits in the postpartum period. The results of this study made it possibleto demonstrate that women have an interest in a post-pregnancy follow-up program as well as toidentify the aspects that deserve further attention in the design of an intervention in this population. Indeed, the average retention rate of participants in this study was less than 75%, with 94% of the women in the intervention group who completed the study and 50% of the women in the control group. The completion rate of sessions was 100% in women who remained in the study for up to 12 months postpartum in both groups. In addition, 89% of women were satisfied with the intervention, i.e. 93%and 80% of women in the intervention and control groups, respectively. Thus, the results of this study discuss the importance of further research in this population in order to implement postpartum follow-up programs in these women in the future.

L’obésité et ses complications métaboliques dont notamment la stéatose hépatique non alcoolique, sont principalement attribuables à des facteurs environnementaux, parmi lesquels la diète joue un rôle majeur. Il est donc justifié pour les scientifiques de s’intéresser à l’effet des aliments sur cette pathologie, à commencer par les acides gras oméga-3 dont les effets bénéfiques sur la santé métabolique ont été démontrés. La découverte récente du rôle du microbiote intestinal et de ses interactions, non seulement avec les nutriments mais également avec les fonctions métaboliques de l’hôte, ouvre un nouveau champ de recherche. L’étude proposée dans ce mémoire avait pour but de déterminer le lien entre l’obésité, le microbiote intestinal et les acides gras oméga-3. Les résultats démontrent que certains des effets bénéfiques attribués aux acides gras oméga-3 sont dépendants du passage de ces acides gras dans la lumière du tube digestif. La prévention de l’accumulation des triglycérides hépatiques est en effet seulement induite lorsque les acides gras oméga-3 transitent par l’intestin, tandis que leur seule présence au niveau tissulaire est insuffisante pour provoquer ces effets. De même, le passage des acides gras oméga-3 par le tube digestif est associé avec une augmentation de la masse du caecum, ce qui suggère également une implication de la flore intestinale, mais qui demeure toutefois à confirmer par des analyses métagénomiques.