Introduction : La glucuronidation a pour effet de rediriger l’élimination des acides biliaires (AB) vers l’urine. En état cholestatique, caractérisé par une interruption du flux biliaire, ce métabolisme pourrait représenter une cible pharmacologique car il peut être stimulé par certains agonistes de récepteurs nucléaires. Le rein exprime aussi toutes les protéines œuvrant cette voie biologique, donc, cet organe est suspecté comme étant un joueur prédominant dans l’homéostasie des AB lors de cholestase. Objectif 1 : Évaluer l’effet de la glucuronidation sur la toxicité des AB. Après avoir déterminé la toxicité différentielle des AB dans le modèle cellulaire hépatique HepG2 en utilisant des tests moléculaires classiques (mesure de l’activité de la caspase 3, évaluation de la nécrose et de l’apoptose par FACS et mesure de la prolifération cellulaire par MTS et BCA), nous avons démontré que la glucuronidation des AB diminuait leurs propriétés pro-nécrotique et pro-apoptotique, ainsi que leur toxicité générale. Objectif 2 : Caractériser la glucuronidation hépatique et rénale des AB. L’expression (protéine et ARNm) des UGT a été quantifiée dans le foie et le rein humain. Ensuite, les constantes cinétiques de la glucuronidation rénale et hépatique des AB ont été déterminées, ce qui a mené à l’exposition des propriétés allostériques de ces réactions. Objectif 3 : Caractériser la glucuronidation des AB effectuées par les membres de la famille des UGT2A. Des microsomes surexprimant soit l’UGT2A1, l’UGT2A2 ou l’UGT2A3 ont été utilisés en essais enzymatiques afin d’extrapoler leurs constantes cinétiques de la glucuronidation des AB. Les enzymes UGT2A1 et UGT2A2 ont démontrées une excellente activité de glucuronidation des AB. Conclusion : La glucuronidation des AB diminue leur toxicité et semble être effectuée par un complexe oligomérique. Le mécanisme enzymatique catalysant la glucuronidation des AB dans le foie et le rein présente des différences majeures, mais offre un rendement similaire en état physiologique normal. Cependant, le rein possède une meilleure capacité d’adaptation à une surcharge d’AB. En somme, les résultats présentés indiquent que la glucuronidation rénale et hépatique des AB est une cible thérapeutique pour le traitement de la cholestase, cependant, elle doit être mieux caractérisée afin d’être optimisée et utilisée. / Introduction: Glucuronidation redirect bile acids (BA) elimination toward the urine. During cholestasis, a condition characterized by a bile flow interruption, this metabolism may represent a pharmacological target, because it can be stimulated by numerous nuclear receptor agonists. The kidney also expresses all proteins involved in this biological pathway, therefore, this organ is suspected as a predominant player in BA homeostasis during cholestasis. Objective 1: Evaluate the effect of glucuronidation on BA toxicity. After determining the differential BAs toxicity in the selected liver model cell (HepG2) using molecular tests (caspase 3 activity measurement, necrosis and apoptosis evaluation by FACS and proliferation assessment using MTS reduction and total protein content evaluated by BCA), we have demonstrated that BA glucuronidation decreased their pro-necrotic and pro-apoptotic properties, and, therefore, their general toxicity. Objective 2: Characterizing the hepatic and renal BA glucuronidation. The expression (protein and mRNA) of various UGT was quantified in human liver and kidney. Then, the kinetic constants for BA glucuronidation in human kidney and liver extracts were determined, which led to the exposure of the allosteric properties of these reactions. Objective 3: Characterizing BA glucuronidation carried out by UGT2As. Microsomes over-expressing either UGT2A1, UGT2A2 or UGT2A3 have been used in enzyme assays to extrapolate the kinetic constants for BA glucuronidation by these enzymes. UGT2A1 and UGT2A2 Glucuronidation decreases BAs toxicity and seems to be performed by a oligomeric enzyme complex. Major differences have been observed between the liver and kidney enzymatic mechanism of BA glucuronidation, but they offers similar performance in normal physiological state. However, the kidney has a better ability to adapt to an overload of BA. In sum, the results presented in this thesis indicate that renal and hepatic BA glucuronidation is a therapeutic target for the treatment of cholestasis, however, it must be better characterized and optimized in order to be used.

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INTRODUCTION : En premier lieu, nous avons récemment identifié un rôle neuroprotecteur des acides gras polyinsaturés oméga-3 (n-3 PUFA) dans un modèle murin de la maladie de Parkinson induit par la toxine 1-methyl-4-phenyl-l, 2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP). Ces observations, combinées aux données épidémiologiques actuellement disponibles, suggèrent qu'une alimentation pauvre en n-3 PUFA pourrait constituer un facteur de risque pour la maladie de Parkinson. D'autre part, la littérature médicale associe bon nombre de bénéfices sanitaires au sucre trehalose. Ce dernier est notamment majoritairement cité comme bioprotecteur protéique et cellulaire, agissant comme inducteur d'autophagic favorisant l'élimination des débris cellulaires caractéristiques des plus grandes maladies neurodegeneratives, dont Parkinson. OBJECTIFS : Dans l'optique de potentialiser des moyens thérapeutiques d'applications rapides, nous privilégions la voie alimentaire comme outil pour prévenir et/ou renverser la MP, en agissant avant ou après l'initiation du processus pathologique. Ainsi, afin de solidifier les observations précliniques sur les oméga-3 en tant que prérequis pour engager des essais cliniques, nous avons récemment investiguer le rôle neuroprotecteur des n-3 PUFAs dans un modèle transgénique exprimant une enzyme n-3 acide gras desaturase (souris Fat-1), convertissant les n-6 PUFAs (oméga-6) en n-3 PUFAs. Dans une deuxième étude, nous sommes partis des différentes propriétés bénéfiques du trehalose, puis avons voulu dépasser les dogmes décrits dans la littérature, en investiguant un éventuel effet bénéfique du sucre trehalose administré post-injure MPTP. RÉSULTATS : Dans l'étude relative aux oméga-3, nous montrons une augmentation du ratio cortical n3:n6 dans les cerveaux de souris Fat-1 (28%), mais cette augmentation est bien inférieure à celle retrouvée dans les cerveaux de souris ayant été soumises à la diète riche en n3 et pauvre en n6 (92%). La production limitée des n-3 PUFAs dans le modèle de souris Fat-1 ne semble pas suffisante pour conférer une neuroprotection contre la neurotoxicité du MPTP, tel que révélé par la mesure des niveaux de dopamine, les fibres tyrosine-hydroxylase (TH)-positives nigrostriatales, l'expression mRNA de Nurrl (facteur de transcription des neurones dopaminergiques) et DAT (transporteur à dopamine) nigraux. Néanmoins, des concentrations de DHA (acide docosahexaenoïque, oméga-3) corticales plus élevées ont été positivement corrélées avec des marqueurs de neurones dopaminergiques nigraux tels que les cellules TH-positives, les niveaux mRNA de Nurrl et DAT, appuyant le rôle protecteur du DHA. Les travaux sur le trehalose, dans nos conditions expérimentales, n'ont pas permis de mettre en évidence une éventuelle régénérescence, ou de quelconques effets bénéfiques dans ce sens, induits par un apport journalier en trehalose suite à une lésion de type parkinsonien. CONCLUSION : Ces données suggèrent que l'alimentation se présente comme un excellent mode de prévention contre certaines lésions cérébrales, via la consommation d'oméga-3. En effet, la consommation diététique d'un précurseur de DHA permet d'atteindre plus efficacement des niveaux suffisants de DHA cérébraux et engendrer des phénomènes de neuroprotection dans un modèle animal de maladie de Parkinson. Les bénéfices neuroprotecteurs conférés par l'apport diététique en oméga-3 démontrent la pertinence d'investiguer sur leurs éventuels effets en traitement post-lésionnel chez l'animal. Ces études précliniques sur les oméga-3 pourraient alors conduire à l'initiation d'essais cliniques de phase 2 chez des patients parkinsoniens. Le trehalose pourrait aussi éventuellement faire l'objet du même genre d'investigations menant à des essais cliniques. Cependant, il conviendrait d'abords d'optimiser les conditions expérimentales des études précliniques, afin de statuer de façon plus certaine sur l'éventuel potentiel thérapeutique régénérateur de ce sucre contre la maladie de Parkinson.

La prééclampsie est caractérisée par une hypertension gestationnelle accompagnée d’une protéinurie détectable après 20 semaines de grossesse. Une invasion anormale de l’endomètre par le placenta est à l’origine de la pathophysiologie. L’apparition d’une condition hypoxique placentaire est associée à un stress oxydatif ainsi qu’à un dérèglement de la synthèse et du transport des acides gras polyinsaturés vers le fœtus. L’oxydation non enzymatique de l’acide arachidonique, un acide gras insaturé oméga-6, mène à la formation potentielle de soixante-quatre isomères de F₂-isoprostanes. Ces derniers sont d’excellents biomarqueurs du stress oxydatif et peuvent jouer un rôle de vasoconstricteurs, lorsque libérés des phospholipides des membranes cellulaires par les phospholipases A₂. J’ai étudié les niveaux d’acides gras intacts et oxydés libérés par les phospholipases A₂ ainsi que la voie du thromboxane A₂ dans le placenta de grossesses normotensives et prééclamptiques. Mes travaux ont mis en lumière que le plasmalogène, une classe particulière de phospholipides riche en acides gras polyinsaturés, est augmenté dans le placenta en prééclampsie. De plus, les F₂-isoprostanes libres se retrouvent en plus grandes concentrations dans le placenta des grossesses prééclamptiques. Parallèlement, l’expression génique de certaines phospholipases A₂ est plus élevée dans le placenta en prééclampsie que chez les contrôles. En résumé, une augmentation des F₂-isoprostanes à effet vasoconstricteur, additionné à une augmentation de l’expression génique du récepteur au thromboxane A₂, pourraient jouer un rôle important dans l’hypertension locale placentaire en cas de prééclampsie. / Preeclampsia is a complex disorder during pregnancy. It is characterized by hypertension and proteinuria detectable after twenty weeks of gestation. An abnormal placental development/invasion is believed to be the first step of the pathophysiology. Preeclampsia is associated with an hypoxic condition, oxidative stress and the deregulation of polyunsaturated fatty acid synthesis and transfer to the growing fetus. Lipid peroxidation of arachidonic acid, an omega-6 fatty acid, lead potentially to the formation of sixty-four isomers of F₂-isoprostanes. F₂-isoprostanes are reliable biomarkers of oxidative stress and some are vasoconstrictors when released from the phospholipids membranes by phospholipases A₂. I have studied intact and oxidized fatty acids liberated by phospholipases A₂ and the thromboxane A₂ pathways in the placenta of normotensives and preeclamptic placentas. We have observed that plasmalogen, a sub-class of phospholipids enriched in polyunsaturated fatty acids, is elevated in the placenta of preeclamptic pregnancies. Furthermore, concentration of free F₂-isoprostanes is higher in preeclamptic placentas compared to controls. The latter was accompanied by elevated mRNA expression of specific phospholipases A₂ in preeclamptic placentas when compared to normotensive controls. In brief, elevated levels of free F₂-isoprostanes in addition to higher expression of thromboxane A₂ receptors could be involved in the local placental hypertension in preeclampsia.

"Thèse en cotutelle, Doctorat en médecine moléculaire, Université Laval, Québec, Canada, Philosophiæ doctor (Ph. D.) et AgroParisTech - Institut des sciences et industries du vivant et de l'environnement Paris, France" / L'épidémie d'obésité qui sévit à travers le monde, est liée à une augmentation de la prévalence des maladies métaboliques, telles que le diabète de type 2, les maladies cardiovasculaires ou encore la stéatose hépatique non alcoolique. Au cours des dernières décennies, la recherche s’est tournée vers l’analyse du microbiote intestinal et de nombreuses publications ont démontré un rôle important de la dysbiose microbienne dans le développement des maladies métaboliques. En effet, le tractus gastro-intestinal et le microbiote intestinal représentent une interface importante entre l'alimentation et l'organisme hôte. Dans ce contexte, l'utilisation de traitements d’origine alimentaire afin d’améliorer la santé gastro-intestinale pourrait prévenir le développement des désordres métaboliques liés à l'obésité. Dans une première étude, nous avons tenté de comprendre le rôle du microbiote intestinal dans les effets bénéfiques des acides gras oméga-3 sur la santé métabolique de l'hôte. Pour cela, nous avons réalisé un protocole animal afin de comparer les mécanismes d’action liés à la supplémentation orale d’huile de poisson riche en oméga-3, en contact direct avec le tractus gastro-intestinal, avec les mécanismes induits dans un modèle transgénique de souris fat-1 qui sont capables de convertir les oméga-6 en oméga-3 de manière endogène. Nos résultats démontrent que les souris gavées avec l’huile de poisson, étaient totalement protégées contre le développement de la stéatose hépatique induite par la diète riche en gras. En parallèle, la résistance à l’insuline et l’intolérance au glucose ont été fortement diminuées chez les animaux transgéniques fat-1. Malgré des effets métaboliques différents, les deux modèles ont significativement réduit le taux de cholestérol circulant, ce qui pourrait être associé à l’augmentation importante du genre Allobaculum dans les fèces. Cependant, l’étude plus poussée du microbiote intestinal, ainsi que l’analyse prédictive de ses fonctions, démontrent des modulations bénéfiques plus importantes chez les souris gavées aux oméga- 3. Cela suggère un rôle de l’axe-intestin foie dans les effets des oméga-3 contre le développement de la stéatose hépatique, qui pourraient notamment s’expliquer par l’augmentation de la production de propionate au niveau intestinal, pouvant être ensuite transporté jusqu’au foie par la veine porte. La seconde étude présentée dans ce manuscrit fait partie d’un vaste projet dont le but final est de sélectionner une nouvelle souche bactérienne présentant des propriétés antiobésité, afin de l’incorporer dans des fromages et des yaourts, qui seront ensuite commercialisés. Les différents résultats obtenus démontrent que les souches Lb102, Bf141 et P35 ont significativement prévenu le gain de poids corporel induit par la diète riche en gras et en sucre, sans altérer la quantité de calories ingérées. Ces traitements ont également engendré une diminution de l’inflammation du tissu adipeux viscéral, de la résistance à l’insuline ainsi qu’une augmentation de la tolérance au glucose. Malgré des effets métaboliques similaires et importants, l’analyse du microbiote intestinal et de l’expression des gènes du côlon suggèrent des mécanismes d’action souche-dépendants. Il faut également noter que ces trois souches, présentant un fort potentiel probiotique, ont induit des effets métaboliques importants en affectant très peu la composition du microbiote intestinal. L’analyse du côlon et du statut inflammatoire intestinal suggèrent des modulations de la fonction du microbiote, en particulier pour la souche P35, connue pour ses propriétés antiinflammatoires, qui a démontré le plus d’améliorations au niveau intestinal. / The obesity epidemic reaches alarming rate throughout the world. Obesity development is related to an increase in the prevalence of metabolic diseases, such as type 2 diabetes, cardiovascular diseases and non-alcoholic fatty liver disease. In the past decades, research turns into the analysis of the intestinal microbiota and many papers demonstrated an important role of microbial dysbiosis in the development of metabolic diseases. Indeed, the gastro-intestinal tract and gut microbiota represent a vast interface between diet and host organism. Gut dysbiosis is linked to metabolic inflammation and altered metabolism in obesity. In this context, the use of food-based treatments to improve gastro-intestinal health may help prevent obesity-linked metabolic syndrome. In a first study, we attempted to understand the role of the gut microbiota in the beneficial effects of omega-3 fatty acids in host’s metabolic health. Thus, we performed an in vivo protocol in order to compare the mechanisms related to a long-term oral supplementation of omega-3-rich fish oil, with mechanisms induced in a transgenic model of mice able to convert omega-6 into omega-3, endogenously. Our results demonstrated that mice gavaged with fish oil were totally protected against the development of liver steatosis induced by the high-fat diet. In parallel, insulin resistance and glucose intolerance were decreased in fat-1 transgenic animals. Despite different metabolic effects, both models also significantly reduced cholesterol level in plasma, and based on the literature, it may be associated with a significant increase in proportions of the genus Allobaculum in faeces. However, further investigation of gut microbiota and predictive analysis of its functions, demonstrated that oral omega-3 supplemented mice showed more modulations that fat-1 mice. It suggests a role of the gut-liver axis in the beneficial effects of omega-3 in prevention of hepatic steatosis development. It could be also explained by the increase in the production of propionate in the gut, which can then reach the liver through the portal vein. The second protocol reported in this manuscript, is a part of an important project whose final aim is to select a new bacterial strain presenting anti-obesity properties, in order to be incorporated into dairy products. Results showed that Lb102, Bf141 and P35 significantly prevented the body weight gain induced by the diet high-fat high-sucrose diet, without altering the amount of ingested calories. These treatments also resulted in a decrease of visceral adipose tissue inflammation, insulin resistance and an increase of glucose tolerance. Despite similar but important metabolic effects, analysis of the gut microbiota and gene expression in colon, suggest strain-dependent mechanisms. It should also be noted that these three strains demonstrated potent probiotic effects in prevention of obesity and related metabolic disorders without (or slightly) affecting the composition of gut microbiota. However, analysis of tissue and gut inflammatory status suggest modulations of microbial functions, especially for the P35 strain, known for its anti-inflammatory properties, which demonstrated more beneficial effects in the gastro-intestinal tract than other strains

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Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / Les acides gras trans (AGT) sont formés lors d'un processus industriel d'hydrogénation des huiles végétales insaturées, mais aussi de façon naturelle par les bactéries présentes dans le rumen des ruminants. Alors que la consommation d'AGT d'origine industrielle a été associée à une augmentation du risque de maladies cardiovasculaires (MCV), les effets de la consommation d'AGT d'origine naturelle demeurent inconnus. L'objectif de ce mémoire de maîtrise est de mieux comprendre les effets de la consommation d'AGT de source naturelle sur les facteurs de risque de MCV. L'objectif de l'étude était de comparer les effets de différentes quantités d'AGT naturels et industriels sur les lipoprotéines plasmatiques chez l'humain. Les résultats de cette étude suggèrent que la consommation d'AGT naturels pourrait avoir des effets néfastes sur le profil lipidique, mais que des apports correspondant à la limite maximale pouvant être consommée par la population semblent avoir des effets neutres sur les lipoprotéines plasmatiques

Contrairement aux adultes, l’association entre les concentrations plasmatiques de certains métabolites (acides aminés à chaîne branchée [valine, leucine, isoleucine], acylcarnitines à chaîne courte [C3, C5], acides aminés aromatiques [phénylalanine, tyrosine], glutamate) et l’obésité chez les jeunes n’est pas bien établie et les études ont montré des résultats controversés. Par ce projet, nous visons à comprendre l’association entre ces marqueurs et le statut pondéral chez les adolescents. Nous avons mené une étude transversale auprès de 91 adolescents (12-17 ans) de la Polynésie française. Les concentrations d’acides aminés et d’acylcarnitines ont été mesurées dans le plasma par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en temps de vol. Les valeurs seuils de l’International Obesity Task Force ont été utilisées pour définir les catégories du statut pondéral des adolescents. La population d’étude a été répartie en deux groupes en fonction de l’âge médian (< 15 ans et ≥ 15 ans). Les prévalences de surpoids et d’obésité étaient respectivement de 37,4% et 16,5%. Les concentrations de valine, de leucine, de phénylalanine, d’acide glutamique et de carnitine étaient significativement associées au statut pondéral (P <0,05). Ces associations étaient surtout présentes chez le groupe d’âge < 15 ans. Chez les adolescents d’âge ≥ 15 ans, seulement l’acide glutamique et la carnitine étaient associés au statut pondéral (Ptendance <0,05). Des changements du métabolisme de base liés aux changements hormonaux durant les phases pubertaires, notamment l’augmentation de l’anabolisme et la croissance, pourraient expliquer la disparité des résultats selon l’âge. / In contrast to adults, associations between plasma concentrations of some metabolites (branched-chain amino acids [valine, leucine, isoleucine], short-chain acylcarnitines [C3, C5], aromatic amino acids [phenylalanine, tyrosine], glutamate) and obesity in youth are not well established and studies showed controversial results. This project investigates the relationship between weight status and metabolic biomarkers in adolescents. This crosssectional study includes 91 adolescents (12-17 years) from French Polynesia. Concentrations of metabolic biomarkers were quantified in plasma and considered as dependent variables. International Obesity Task Force cut-off values were used to define weight status of adolescents. Participants were stratified for median age (<15 years and ≥ 15 years). Prevalence of overweight was 37.4% and obesity 16.5%. Concentrations of valine, leucine, phenylalanine, glutamic acid and carnitine were statistically significantly higher (all P <0.05) among obese children as compared to lean or overweight. These associations were mainly present in participants <15 years. Among those ≥15 years, only glutamic acid and carnitine were associated to weight status (P for trend <0.05). Changes in metabolism related to hormonal changes during stages of puberty, especially increased anabolism and growth, might explain the disparity of results according to age.

La réponse postprandiale suite à une prise alimentaire serait reliée au risque cardiovasculaire. Le type de lipides alimentaires pourrait influencer cette réponse, entre autres via leurs effets sur les chylomicrons et la lipémie postprandiale, mais également via des effets potentiels sur le métabolisme lipidique global. Aucun consensus n'existe sur les effets postprandiaux aigus des différents lipides alimentaires, nécessitant d'investiguer les mécanismes sous-jacents potentiels. L'objectif de ce mémoire est donc d'étudier les effets différentiels aigus des gras saturés et trans et des gras monoinsaturés et polyinsaturés sur la lipémie postprandiale, mais également sur l'expression de gènes clés impliqués dans le métabolisme lipidique. Les résultats indiquent qu'un seul repas riche en gras saturés+trans diminue la lipémie postprandiale et induit une régulation à la baisse d'un gène impliqué dans l'absorption intestinale des lipides alimentaires.

Before 1935, amino acids were studied mainly because they constituted part of the protein molecules. Later they were found to be important nutritive agents. Investigations on nutritional requirements of young rats showed that tryptophane, lysine, histidine, phenylalanine, leucine, isoleuclne, threonine, methionine, valine and arginine are Indispensable components of a diet. The removal of any one of these amino adds, except arginine, from the diet leads to a nutritive deficiency, accompanied by rapid deoline in weight, loss of appetite and eventual death. More recently, it haB been pointed out that a tryptophane deficiency In the diet of rats gives rise to profound disturbances; and it Is now known that the presence of arginine Is essential for fertility and the absence of valine causes muscular tension (Rose, W.C. and Eppstein, S.A. J. Biol. Chem. 127 : 677-684· 1939.)· This ohange of view has shifted interest to large scale preparation of amino acids either by hydrolysis of proteins or by total synthesis. One of the two main objects of the present investigations was the synthesis of amino acids. The other object was the synthesis of pyrazolones and the determination of their ultraviolet and infrared absorption spectra. Aminopyrazolones have a strong antipyretic action (Valyashko, N.A. and Bliznyukow, V.I. J. Gen. Chem. U.S.S.R. II : 23-40, 1941.) and are also useful for colour photography (British patent 478,990.). They are closely related to amino acids because they can be obtained from the same starting materials and have some similar properties. / Québec Université Laval, Bibliothèque 2018