L’obésité est un facteur de risque pour de nombreuses maladies telles que le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires. La prokinéticine-2 a été caractérisée comme une hormone anorexigène qui joue un rôle dans la régulation de l’appétit et le métabolisme énergétique via une action sur le récepteur PKR2 au niveau centrale.Cette étude consiste à étudier l’implication de la PK2 et de PKR1 dans le tissu adipeux et dans la physiopathologie de l’obésité. Les souris PKR1-/- dans lesquelles le gène codant pour PKR1 est totalement inactivé, présentent une obésité par hyperplasie, du fait de la prolifération des préadipocytes. Les souris PKR1-/- présentent un état diabétique, avec une insensibilité à l’insuline accrue et une forte intolérance au glucose. Les souris aP2-PKR1-/- dans lesquelles PKR1 est spécifiquement inactivé dans le tissu adipeux, présentent, elle aussi, une obésité hyperplasique, due de la prolifération des préadipocytes. In vitro, nos résultats montrent que la PK2 est capable d’inhiber la différenciation des préadipocytes en inhibant la prolifération des préadipocytes lors de la phase d’expansion clonale mitotique. Nos résultats permettent d’envisager un rôle de la PK2 et de son récepteur PKR1 dans le traitement de l’obésité. / Obesity is a risk factor for various disorders such as type 2 diabetes and cardiovascular diseases. The prokineticins, prokineticin-1 and prokineticin-2 bind two similar G protein-coupled receptors, PKR1 and PKR2. Prokineticin-2 is an anorexigenic hormone that plays a role in appetite regulation and energy metabolism, via a direct hypothalamic mechanism. Since adipocytes express mainly PKR1, we investigated the role of PKR1 in adipocyte functions. PKR1-null mutant mice exhibit increased body weight that is due to an increased visceral fat mass. Mutant adipose tissue is characterized by adipocyte hyperplasia due to an increase in number of proliferating preadipocyte. Mutant adipocytes exhibit downregulation of insulin signaling that is associated with glucose and insulin tolerance. Adipocyte-specific aP2-PKR1 knockout mice present also an increased visceral adipose tissue that lead to a slight increased body weight. Fat mass is also characterized by an hyperplasia and an increased preadipocyte proliferation. This mice present slight metabolic changes. Utilizing 3T3-L1 murine preadipocytes, our study reveals that prokineticin-2 exerts an antiadipogenic function in murine cells. Inhibition of adipogenesis mediated by prokineticin-2 involved PKR1. Prokineticin-2 also inhibits proliferation of preadipocytes. These results suggest that prokineticin-2 via PKR1 signaling plays a crucial role in adipogenesis and adipose tissue hyperplasia.

Le cil primaire (CP) est une organelle présente chez l’Homme dans la grande majorité des cellules. Lors du développement le CP est d’une importance capitale, puisqu’il contrôle les voies de signalisation comme Hedgehog ou Wnt. Certaines pathologies génétiques affectant spécifiquement le CP, engendrent une obésité. Au cours de ma thèse je me suis intéressé à l’évolution du CP au cours de l’adipogenèse des cellules souches mésenchymateuses humaines. Les résultats que nous avons obtenus indiquent que le cil est présent dans les cellules indifférenciées, qu’il subit une élongation importante suite à l’induction de la différenciation, suivi d’une diminution de sa taille et fini par disparaitre dans les adipocytes. L’élongation de la taille du cil ne semble pas affecter la localisation des protéines qui lui sont associées comme Kif3-A ou Smoothened, une protéine importante de la voie Hedgehog. Néanmoins, il apparait que la voie de signalisation Hedgehog est inhibée après trois jours de différenciation et que les cellules ont développé une résistance à Sonic Hedgehog. La déacétylase de la tubuline acétylée HDAC6 est apparue comme étant une bonne cible puisque son expression augmente au cours de la différenciation et qu’elle est décrite pour être responsable de la perte du cil pendant la mitose. Les données que nous avons obtenues ont permis de montrer que l’inhibition, ou la surexpression d’HDAC6 au cours de l’adipogenèse engendrent une inhibition de l’élongation du cil associée à une forte inhibition de la différenciation adipocytaire. Ces résultats permettront, à terme de mieux comprendre les liens entre le cil primaire et la différenciation adipocytaire. / The primary cilium (PC) is an organelle present in almost all cell types of the organism. During development, the PC plays an important function by driving signaling pathways such as Hedgehog or Wnt. Some genetic syndromes affecting specifically the PC are associated with obesity. My project has consisted to analyze the evolution of the PC during adipocyte differentiation of human mesenchymal stems cells. Our results indicate that the PC is present in undifferentiated cells, then it undergoes a strong elongation at the beginning of the differentiation followed by a decreased of its size, and disappears in differentiated cells. This increase in the cilium size does not affect the localization of its associated proteins such as KIF3-A and Smoothened an important protein of the Hedgehog signaling pathway. However, this pathway is inhibited after three days of differentiation and cells have developed a Sonic Hedgehog resistance. The tubulin deacetylase HDAC6 appeared as a good target because its expression increases during differentiation and it is known to be responsible for the loss of the cilium during mitosis. Our data show that an inhibition or an overexpression of HDAC6 lead to a decrease in the cilium elongation associated with an inhibition of adipocyte differentiation. These results will ultimately lead to a better understanding of the connections between the PC and adipocyte differentiation.

Différents domaines en Chirurgie Plastique et Esthétique ont évolué au cours de ces dernières années et notamment le transfert et injection de Tissu Adipeux autologue. Les premières données cliniques ont été présentées sans véritable appui scientifique. Cette thèse a pour objet de confirmer les données cliniques retrouvées et de permettre d’améliorer cette technique par des preuves scientifiques. Deux questions sont à considérer : 1) Le tissu adipeux a t-il selon son origine anatomique des caractéristiques différentes et certaines régions seraient-elles à privilégier lors d’une autogreffe ? 2) Existe t-il des facteurs de croissances autologues permettant de stimuler la prise de greffe, la prolifération et la différenciation des cellules greffées ? La première partie de ce travail a consisté à analyser le tissu adipeux en fonction du site de prélèvement. A cet effet, nous avons analysé le tissu adipeux provenant de 2 sites anatomiques : le genou et le menton. Le choix topographie découle d’une raison technique et d’une raison théorique. Nos résultats suggèrent que les deux sites étudiés ont des origines embryonnaires différentes, et montrent que ces deux sites présentent une signature moléculaire et une fonctionnalité différentes. La seconde partie porte sur l’effet in vitro de facteurs de croissances autologues humains. Nous avons analysé la prolifération et la différenciation de cellules souches adipogéniques (ASCs) humaines. Nous avons pour cela utilisé des concentrés plaquettaires issus de prélèvements sanguins autologues, et donc utilisables en pratique thérapeutique humaine. Il s’agit du PRF (plaquette riche en fibrine) et du PRP (plaquette riche en plasma). Les résultats de l’étude montrent que la présence de PRF ou de PRP dans le milieu de culture permet une augmentation drastique de la prolifération cellulaire d’environs 4 à 5 fois. A contrario, les résultats obtenus montrent un blocage partiel de la différenciation adipocytaire, quelque soit le moment et le temps de mise en contact. Nous avons alors étudié par quelle voie de blocage la différenciation était induit et avons montré l’implication de la voie du TGFB qui dans ces conditions de culture induit un blocage partiel de la différenciation des ASCs vers un adipocyte mature. Notre étude montre qu’en parallèle à l’effet antiadipogénique, la différenciation s’oriente vers des cellules myofibroblastes-like. Nous avons alors testé l’effet de l’ajout d’un inhibiteur du TGFB (SB431542) dans le milieu de culture et avons observé une relance de la différenciation cellulaire vers la voie adipogénique confirmant que le PRP a un effet antiadipogénique et promyofibroblastique. Par ailleurs, nous avons analysé la composition du PRP utilisé en dosant les taux de facteurs de croissance présents. En conclusion, ce travail permet de confirmer l’augmentation de la prolifération cellulaire des ASCs en présence de PRP autologue. Ceci nous permet donc une transposition clinique immédiate en utilisant en peropératoire l’association PRP et prélèvement de tissu adipeux lors d’un lipofilling. Ce travail permet également de mettre en lumière la probable différence de fonction des adipocytes prélevés en fonction de leur site anatomique d’origine. Ceci a probablement une conséquence sur l’évolution long terme de ces greffes de tissu adipeux en fonction d’une modification pondérale. / Different fields in plastic and aesthetic surgery have evolved in recent years including the transfer and injection of autologous adipose tissue. The first clinical data was presented without any real scientific support. The purpose of this thesis is to improve this technic by adding scientific evidence. There are two questions to consider: 1) Do adipose tissues have different characteristics according to their anatomical origin, and should certain regions be preferred for autografting? 2) Are there autologous growth factors to stimulate engraftment, proliferation and differentiation of grafted cells? The first part of this work consisted in analyzing the adipose tissue according to the fat depot. For this purpose, we analyzed the adipose tissues from 2 anatomical sites: the knee and the chin. The rational of this choice comes from a technical reason and a theoretical reason. Our results suggest that the two sites studied have different embryonic origins, and show that these two sites have a different molecular signature and functionality. The second part of the work deals with the in vitro effect of autologous human growth factors. on the proliferation and differentiation of human adipose stem cells (ASCs). For this purpose, we used platelet concentrates from blood samples, which can therefore be used in human therapeutic practice. It is the PRF (fibrin-rich platelet) and the PRP (platelet-rich plasma). The results of the study show that the presence of PRF or PRP in the culture medium allows a drastic increase in ASC proliferation of about 4 to 5 times. In contrast, the results show a partial inhibition of adipocyte differentiation, whatever the period and the time of contact. We analyzed the composition of different PRP sources and we identified the involvement of the TGFB pathway in the anti adipogenic effects of PRP. In contrast, the antiadipogenic effect was concomitant with the differentiation of ASCs towards myofibroblasts-like cells. In conclusion, this work allows us immediate clinical transposition using PRP during lipofilling. This work also makes it possible to highlight the probable difference in function of the adipocytes taken according to their original anatomical site. This likely has a consequence on the long term evolution of these adipose tissue grafts in case of a weight change.

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

Le développement de l'intolérance au glucose et du diabète de type 2 (DT2) est associé à l'augmentation d'apparition des acides gras non-estérifiés (AGNE) en circulation et à la réduction du stockage des acides gras alimentaires dans les tissus adipeux blancs. Ceci mène à une augmentation des flux lipidiques vers les tissus maigres, conduisant à l'accumulation de métabolites toxiques tels que les glycérolipides, les céramides et les acylcarnitines, qui peuvent induire l'insulino-résistance. D'autre part, le stress du réticulum endoplasmique (RE) est induit suite à une surexposition aux AGNE ainsi qu'une lipogenèse de novo trop active. Cet ouvrage a pour objectif d'étudier les effets d'un traitement au 4phénylbutyrate (4-PBA), un chaperon chimique connu pour augmenter la fonction du RE et prévenir l'induction du stress du RE, sur la sensibilité à l'insuline, la régulation des flux d'AGNE ainsi que leur métabolisme tissulaire. L'hyperinsulinémie, la résistance à l'insuline, l'hypertriglycéridémie et la stéatose hépatique présentes chez les rats sous diète riche en gras et en fructose (high-fat, high-fructose) associé à l'injection d'une petite dose de streptozotocin (rats HFHFS) ne sont pas renversées par le 4-PBA, même si ce traitement réduit la glycémie à jeun tant chez les rats contrôles que les rats diabétiques. Le 4-PBA accélère à la fois l'apparition systémique et la clairance des AGNE. De plus, il normalise l'augmentation du captage fractionnel et le métabolisme non-oxydatif des AGNE par le muscle squelettique. Le 4-PBA augmente l'oxydation hépatique des AGNE et conduit à une augmentation de l'expression génique de Srebpf1 . Les animaux traités présentent une augmentation du captage fractionnel des AGNE par les tissus adipeux sous-cutanés (TASC) malgré que la taille adipocytaire de ce dépôt soit plus importante que celle des animaux contrôles. In vitro, le traitement avec des chaperons chimiques augmente la fonction du RE et inhibe la différenciation des précurseurs adipocytaires. D'autre part, le traitement au 4PBA, mais pas à l'acide tauro-ursodeoxycholique (TUDCA), stimule le captage des acides gras par les adipocytes matures.En dépit de l'amélioration de la glycémie à jeun, le 4-PBA conduit à une augmentation de la lipogenèse hépatique, à l'augmentation des flux systémiques d'AGNE et au remodelage hypertrophique du TASC et n'améliore pas la sensibilité à l'insuline systémique dans un modèle nutritionnel de DT2.

LYL1 (Lymphoblastic leukemia-derived sequence 1) est un facteur de transcription basic hélice-boucle-hélice (bHLH) exprimé dans les lymphocytes B, les cellules myéloïdes et les cellules endothéliales (CE). Les souris déficientes pour Lyl1 (Lyl1-/-) sont viables et chez la souris adulte, LYL1 a un rôle majeur dans la maturation des vaisseaux sanguins nouvellement formés et dans le contrôle de la perméabilité vasculaire basale, suggérant l'importance de LYL1 dans le maintien de la quiescence et/ou stabilisation des CE. Les vaisseaux sanguins représentent une barrière entre le sang et le tissu conjonctif. Ils peuvent également jouer le rôle de niche vasculaire contenant des progéniteurs des différentes cellules murines (par exemple, des cellules hématopoïétiques, des cellules β-pancréatiques, des cellules neuronales, des cellules hépatiques et des cellules adipeuses). Les deux tissus adipeux, blancs et bruns (WAT et BAT), sont très vascularisés. Jusqu'à présent, rien n'était connu sur le rôle de LYL1 dans le tissu adipeux. Les résultats présentés dans cette thèse montrent que l'augmentation significative du poids corporel des mâles Lyl1-/- par rapport aux souris sauvages (WT), sous régime normal, n'est pas associée à des troubles métaboliques. Ils présentent également un poids plus élevé de tissus adipeux (WAT et BAT) et de plus grandes gouttelettes lipidiques. In vivo, la perte de Lyl1 accélère le processus de différenciation des cellules souches adipeuses (CSA), puisque les adipocytes blancs et bruns sont matures et actifs plus tôt. De plus, les CSA sont moins nombreuses dans les tissus adipeux, ce qui confirme que la perte de Lyl1 favorise la différenciation des CSA vers adipocytes matures. Nous avons également démontré que Lyl1 est exprimée dans les CSA et les pré-adipocytes, suggérant un rôle direct dans LYL1 dans la différenciation adipocytaire. D'autre part, les vaisseaux des WAT des souris Lyl1-/- sont mal recouverts de cellules murales et plus perméables, suggérant que la niche vasculaire des tissus adipeux pourrait être perturbée. Sous alimentation riche en graisses (HFD), le poids corporel et le poids du tissu adipeux sont plus faibles chez les souris Lyl1-/- par rapport à WT. De plus les souris Lyl1-/- présentent de plus petites gouttelettes lipidiques que les WT, sous HFD. Ces résultats préliminaires, suggèrent que les souris Lyl1-/- pourraient être protégées contre l'obésité induite par l'alimentation. Cependant d'autres expériences sont nécessaires pour valider ces résultats. Il existe probablement un mécanisme de compensation qui se met en place chez les souris Lyl1-/- sous HFD. Ce travail a démontré que, sans Lyl1, la différenciation adipocytaire est accélérée et que la niche vasculaire adipocytaire est perturbée. / LYL1 (Lymphoblastic leukemia-derived sequence 1) is a basic helix-loop-helix (bHLH) transcriptional factor, which is expressed in B lymphocytes, myeloid cells and endothelial cells (EC). Lyl1 deficient (Lyl1-/-) mice are viable and in adult mice, LYL1 has an active role in the maturation of newly formed blood vessels and is also involved in the control of basal vascular permeability, suggesting that LYL1 is required for the maintenance of EC quiescence and stabilization. Blood vessels provide a barrier between connective tissue and blood. They also have been described as “vascular niche” containing progenitors of different murine cells (e.g. hematopoietic cells, pancreatic β-cells, neuronal cells, liver cells and adipose cells). Both white and brown adipose tissues (WAT and BAT) are highly vascularized. Up to now, nothing was known concerning the role of LYL1 in adipose tissue. The results presented in this thesis revealed that the significant increase in body weight of Lyl1-/- males compared to their wild type (WT) littermates under chow diet is not due to any metabolic disorders. They also showed higher adipose tissue weights (BAT and WAT) and bigger lipid droplets. In vivo Lyl1 deficiency cause early differentiation process of adipose stem cells (ASCs) since both white and brown adipocytes are mature and active faster. In addition, ASCs are less numerous in Lyl1-/- adipose tissues, which confirm that Lyl1 deficiency favors the differentiation of ASCs towards mature adipocytes. We also demonstrated that Lyl1 is expressed both in ASCs and pre-adipocytes, suggesting a direct role of LYL1 in adipocyte differentiation. On the other hand, the vessels in Lyl1-/- WAT are poorly covered with mural cells and more permeable, proposing that adipose stem cell vascular niche could be disturbed. Under high fat diet (HFD), total body weight and adipose tissue weight are lower in Lyl1-/- mice compared to WT. Moreover smaller lipid droplets were observed in Lyl1-/- mice under HFD. These preliminary results suggest that Lyl1-/- mice could be protected from diet-induced obesity. However more experiments are needed to validate these results. Probably there is a compensatory type of mechanism going on under HFD in Lyl1-/- mice. This work demonstrated that under Lyl1 deficiency adipocyte differentiation process becomes faster and adipose tissue vascular niche could be disturbed.

Le tissu adipeux (TA) est réparti dans tout le corps en différents dépôts. Il existe deux types distincts aux fonctions biens spécifiques : le tissu adipeux blanc sert de réservoir énergétique et stocke les lipides et le tissu adipeux brun permet la thermogénèse. Par ses fonctionnalités et son pouvoir endocrine, le TA assure le maintien de l’homéostasie énergétique. De graves désordres métaboliques résultent d’une surabondance retrouvée au cours de l’obésité ou lors d’un remodelage dans les lipodystrophies. Certaines ont une origine génétique, d’autres sont induites par des médicaments comme les inhibiteurs de la protéase (IP) du VIH administrés dans la thérapie antirétrovirale. Le pool de progéniteur adipeux (PA) présent dans chaque dépôt est essentiel au maintien de ce tissu car il permet de renouveler le stock d’adipocytes. Nous avons caractérisé et identifié de nouveaux gènes impliqués dans la boucle autocrine/paracrine de l’activineA qui est responsable de l’auto-renouvellement du pool de PA dont IER3. Son expression augmente chez les patients obèses et diminue sous traitement par les IP. La modélisation des différents dépôts montre que les IP inhibent préférentiellement l’auto-renouvellement ou la différenciation adipocytaire des PA en fonction de leur localisation. Les lipodystrophies induites par la thérapie antirétrovirale auraient des causes multifactorielles. Enfin, nos résultats révèlent que les IP diminuent drastiquement et sélectivement la production d’adipocytes bruns. Ces effets doivent être considérés dans un contexte de développement inopportun du tissu adipeux brun afin de corriger des désordres métaboliques associés à certaines pathologies. / The adipose tissue (AT) is distributed throughout the body in different depots. There are two distinct types with specific functions: the white adipose tissue is used as an energetic reservoir and stores the lipids whereas the brown adipose tissue allows the thermogenesis. By its functionalities and its endocrinal capacity, the AT ensures the energetic homeostasis maintenance. Severe metabolic disorders result from an excess found during obesity or a remodelling in the lipodystrophies. Some of them have a genetic origin, the others are induced by drugs such as the HIV-protease inhibitors (PI) administered in the antiretroviral therapy against HIV. The adipose progenitor (AP) pool present in each depot is necessary for the maintenance of this tissue because it allows to renew the adipocyte stock. We characterized and identified new genes involved in the autocrine/paracrine Activin A loop which is responsible for AP pool self-renewal of whom is IER3. Its expression increases in obese patients and decreases under PI treatment. The modelling of the different depots shows that PI inhibit preferentially PA self-renewal or adipose differentiation depending on their localisation. Thus, lipodystrophies induced by antiretroviral therapy would have multifactorial causes. Finally, our results reveal PI dramatically and selectively reduce the brown adipocyte production. These effects should be considered in the context of inappropriate brown adipose tissue development in order to correct metabolic disorders associated to some pathologies.

Au cours de ma thèse, je me suis principalement intéressée aux interactions entre les systèmes angiotensine et gluco-minéralocorticoïde dans la paroi artérielle et particulièrement dans la physiopathologie du remodelage artériel. Pour cela, nous avons étudié les mécanismes moléculaires aboutissant au développement de l’athérome et qui impliqueraient ces deux systèmes. Notre hypothèse est qu’un excès local en gluco-et/ou minéralocorticoïdes dans la paroi favorise le développement de l’athérome en stimulant le système angiotensine. Nos résultats ont confirmé l’expression des éléments nécessaires à la synthèse et à l'action des gluco-minéralocorticoïdes dans la paroi carotidienne humaine et dans les CMLV, avec une prévalence de la voie des glucocorticoïdes. Cette prédominance se manifeste par l’effet stimulant du cortisol sur l’expression des marqueurs des processus fibrosants, lipogéniques et inflammatoire mis en jeu lors de la formation de l’athérome. La relation entre le taux d’expression pariétale de GRα et 11β-HSD1 d’une part et le collagène 1 d’autre part suggère une contribution majeure des glucocorticoïdes dans la rigidité artérielle. Il a également été observé que le cortisol a un effet stimulant sur l’expression du collagène dans les CMLV suggérant ainsi que le cortisol favoriserait la survenue des accidents cardiovasculaires. La relation inverse entre le taux d’expression pariétal de GRα et la mesure de la pression artérielle diastolique est en faveur de cette hypothèse. De même, l’augmentation du taux de l’ARNm de GRα chez les patients ayant fait un accident cardiovasculaire corrobore l’hypothèse d’un rôle délétère des glucocorticoïdes dans le remodelage athéromateux. Nos résultats montrent que le système glucocorticoïde est un puissant stimulateur du système angiotensine pariétal et suggère l’existence d’une régulation commune de la synthèse de l’angiotensine II, de l’aldostérone et du cortisol évoquant ainsi la possibilité d’interactions entre les systèmes angiotensine et gluco-minéralocorticoïde pariétaux. Par ailleurs, les concentrations basses du cortisol plasmatique chez les patients traités par des bloqueurs du système rénine angiotensine est en faveur de la théorie d’amplification mutuelle des systèmes angiotensine et glucocorticoïde. Notre étude souligne l’intérêt des bloqueurs du SRA comme approche thérapeutique préférentielle à utiliser afin d’atténuer les effets délétères du cortisol, améliorer le risque cardiovasculaire et le pronostic des patients / The involvement of the renin angiotensin system, cortisol and aldosterone in the increase of cardiovascular risk is well known as well as some of relationships between RAS and corticosteroids but their interactions within arterial wall and particularly during atheroma formation are not established. Considering all these data, we hypothesize that an increase in local gluco-and/or mineralocorticoid synthesis and activity within the arterial wall may favour atheroma development by stimulating tissue angiotensin system. Our results give argument in favour of an independence betweenthe parietal and endocrine corticosteroid systems. We have shown the prevailing involvement of the glucocorticoid pathway in the atherosclerotic remodelling both in terms of intra-parietal expression and regulation of fibrotic, inflammatory and lipogenic effects in VSMCs together with the further amplification of this involvement after adipocyte dedifferentiation of VSMCs. There is modulation of GR and MR effects with a change in the cell pathophysiological state. Interestingly, there is no “illicit” cortisol-dependent activation of MR-receptor. We conclude that cortisol involvement in atheroma formation could pass apart from its continuing stimulating effect on its own synthesis and action, through mutual stimulating effects of cortisol and angiotensin II on their reciprocal compounds. These processes could already take place at the initial stage of atheroma and might intensify as the atheroma development progresses. The up-regulation of parietal angiotensin system could be revealed by a low plasma renin. The lower plasma cortisol levels in patients on RAS blocker treatment corroborates the thesis of mutual amplification of effects between glucocorticoids and angiotensin system, and this treatment would be particularly beneficial in essential hypertensive patients with low plasma renin, to attenuate both angiotensin II and also cortisol up-regulation