Les maladies cardiovasculaires (MCV) constituent la première cause de mortalité dans le monde. Des efforts significatifs ont été menés pour améliorer la prévention des MCV et ont abouti à une réduction du taux de mortalité. Cependant, un ralentissement considérable du taux de réduction des MCV a été observé à partir de 2011 malgré les nouvelles avancées thérapeutiques. Ces taux alarmants justifient le besoin de découvrir de nouvelles thérapies afin d’améliorer la prévention des MCV dans la population générale. Des taux élevés de cholestérol total et transporté par les lipoprotéines de basse densité (LDL) sont fortement liés aux MCV athérosclérotiques. Ainsi, les thérapies hypolipémiantes sont les thérapies les plus utilisées pour prévenir les MCV. Nos résultats antérieurs ont identifié Golgi glycoprotein 1 (GLG1) comme étant une nouvelle protéine impliquée dans le métabolisme lipidique. Par conséquent, notre étude actuelle vise à démontrer l'effet de GLG1 sur le développement de l'athérosclérose. Pour étudier cet effet, nous avons réduit l'expression de GLG1 (silençage génique ou knockdown) dans le foie de souris hypercholestérolémiques Apoe-/- en utilisant un virus adéno-associé de type 8 (AAV8) véhiculant un petit ARN en épingle à cheveux (shRNA) ciblant GLG1. Deux semaines post-injection, les souris ont été nourries par un régime occidental pendant 12 semaines. L'étude a révélé que le knockdown de GLG1 réduit significativement les taux plasmatiques de cholestérol total, de lipoprotéines de très basse densité (VLDL), de LDL et diminue les lésions athérosclérotiques au niveau du sinus aortique. Cependant, nos résultats ont démontré que le knockdown de GLG1 à l’aide du système AAV8 n'était pas stable pendant toute l'étude, le rendant inefficace au-delà de 2 mois. En résumé, nos résultats montrent que le knockdown de GLG1 réduit les taux de cholestérol plasmatique ainsi que la progression de l'athérosclérose chez les souris Apoe-/-. Cette réduction s'est produite en dépit de la perte progressive du knockdown de GLG1 et est probablement liée à la réduction de la sécrétion d'apolipoprotéines B100. Ces résultats montrent que GLG1 est une cible thérapeutique prometteuse pour abaisser les taux de cholestérol plasmatique, en particulier les VLDL et LDL, et prévenir le développement de l'athérosclérose. / Cardiovascular diseases (CVD) are the leading cause of death worldwide. Significant efforts have been made to prevent CVD and have resulted in a reduced mortality rate. However, a considerable slowdown in the reduction rate of CVD has been observed starting in 2011 despite new therapeutic advances. These alarming rates justify the need to discover new therapies to improve the prevention of CVD in the general population. High levels of total cholesterol and low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) are strongly linked to atherosclerotic cardiovascular diseases. Thus, lipid-lowering therapies are the most used therapies to prevent CVDs. Our previous study identified Golgi glycoprotein 1 (GLG1) as a new protein involved in lipid metabolism. Therefore, our current study aims to demonstrate the effect of GLG1 on the development of atherosclerosis. To study the effect of GLG1 on atherosclerosis, we reduced GLG1 expression in hypercholesterolemic Apoe-/- mice livers using an adeno-associated virus coding for a short hairpin RNA (shRNA) targeting GLG1 then 2 weeks post-injection mice were fed a Western diet for 12 weeks. The study revealed that GLG1 knockdown significantly reduced plasma total cholesterol levels, especially very low-density lipoprotein (VLDL)- and LDL-C, and atherosclerotic lesions in the aortic root. However, our results showed that AAV-mediated GLG1 knockdown was not stable during the entire study, making it ineffective in lowering plasma cholesterol levels beyond 2 months. In summary, our results show that lowering GLG1 expression reduces plasma cholesterol levels as well as atherosclerosis progression in Apoe-/- mice. Remarkably, the reduction in atherosclerosis occurred in spite of the gradual loss of GLG1 AAV-mediated knockdown and is likely related to the reduced apolipoptotein B100 secretion. These findings demonstrate that GLG1 is a promising therapeutic target for lowering plasma cholesterol levels, particularly VLDL- and LDL-C, and preventing atherosclerosis development.

OBJECTIF: La mauvaise clairance des lipoprotéines riches en triglycérides par le tissu adipeux blanc (TAB) entraîne l’hypertriglycéridémie, la résistance à l’insuline et la sécrétion hépatique d’apolipoprotéine B (apoB). Ce mémoire tente de déterminer si le LDL entraîne une clairance réduite des lipoprotéines riches en triglycérides par le TAB. MÉTHODES/RÉSULTATS: Suivant l’ingestion d’un repas riche en gras marqué à la trioléine-13C, des femmes obèses postménopausées avec apoB plasmatique élevé (> médiane 0.93 g/L, N=22, 98% sous forme de IDL/LDL) avaient une clairance réduite de triglycérides-13C et acides gras non-estérifiés-13C (AGNE), comparées à celles avec un apoB plus bas. L'aire sous la courbe à 6 heures des triglycérides-13C et AGNE-13C plasmatiques corrélait avec l'apoB, suggérant une moindre captation dans les tissus périphériques chez les femmes avec apoB élevé. Ex vivo, suivant une incubation de 4 heures de biopsies de TAB avec de la trioléine-3H, l’apoB des patientes corrélait négativement avec les lipides-3H intracellulaires. Le traitement des biopsies de TAB des participantes avec leur propre LDL menait à une réduction de l’hydrolyse et de la captation de la trioléine-3H et à l’accumulation d’AGNE-3H dans le médium. In vitro, le LDL inhibait l’activité de la LPL. De plus, les adipocytes 3T3-L1 différenciés en présence de LDL avaient une hydrolyse et une captation réduite des lipoprotéines riches en trioléine-3H. CONCLUSION: Ce mémoire suggère que le LDL diminue la clairance des lipoprotéines riches en triglycérides par le TAB humain, ce qui pourrait expliquer la résistance à l’insuline observée chez des sujets avec apoB élevé. / OBJECTIVE: Delayed plasma clearance of postprandial triglyceride-rich lipoproteins (TRL) by white adipose tissue (WAT) promotes hypertriglyceridemia, insulin resistance and hepatic secretion of apoB-lipoproteins. The aim of this memoir was to examine whether low-density lipoproteins (LDL) induced delayed clearance of TRL by WAT. METHOD/RESULTS: Six hours following the ingestion of a high-fat meal, 22 postmenopausal obese women were separated based on plasma apoB levels (above/below median of 0.93 g/L). The high apoB group had delayed plasma clearance of postprandial triglyceride and non-esterified fatty acids (NEFA) compared to women with low apoB. There was no group difference in triolein oxidation rate, suggesting a lower NEFA uptake and storage in peripheral tissue in women with high apoB. Ex vivo, following a 4 hour incubation of participant’s WAT with synthetic 3H-triolein-TRL, plasma apoB correlated negatively with incorporated 3H-lipids. Incubation of women’s WAT with their own LDL (90% of apoB-lipoproteins in plasma) decreased 3H-TRL hydrolysis and increased medium 3H-NEFA accumulation. In vitro, LDL directly inhibited LPL activity. Finally, LDL-differentiated 3T3-L1 adipocytes had lower 3H-TRL hydrolysis and 3H-NEFA storage. CONCLUSION: This thesis suggests that LDL delay clearance and storage of TRL in human WAT, possibly explaining the increased insulin resistance observed in subjects with high apoB.

OBJECTIF: La mauvaise clairance des lipoprotéines riches en triglycérides par le tissu adipeux blanc (TAB) entraîne l’hypertriglycéridémie, la résistance à l’insuline et la sécrétion hépatique d’apolipoprotéine B (apoB). Ce mémoire tente de déterminer si le LDL entraîne une clairance réduite des lipoprotéines riches en triglycérides par le TAB. MÉTHODES/RÉSULTATS: Suivant l’ingestion d’un repas riche en gras marqué à la trioléine-13C, des femmes obèses postménopausées avec apoB plasmatique élevé (> médiane 0.93 g/L, N=22, 98% sous forme de IDL/LDL) avaient une clairance réduite de triglycérides-13C et acides gras non-estérifiés-13C (AGNE), comparées à celles avec un apoB plus bas. L'aire sous la courbe à 6 heures des triglycérides-13C et AGNE-13C plasmatiques corrélait avec l'apoB, suggérant une moindre captation dans les tissus périphériques chez les femmes avec apoB élevé. Ex vivo, suivant une incubation de 4 heures de biopsies de TAB avec de la trioléine-3H, l’apoB des patientes corrélait négativement avec les lipides-3H intracellulaires. Le traitement des biopsies de TAB des participantes avec leur propre LDL menait à une réduction de l’hydrolyse et de la captation de la trioléine-3H et à l’accumulation d’AGNE-3H dans le médium. In vitro, le LDL inhibait l’activité de la LPL. De plus, les adipocytes 3T3-L1 différenciés en présence de LDL avaient une hydrolyse et une captation réduite des lipoprotéines riches en trioléine-3H. CONCLUSION: Ce mémoire suggère que le LDL diminue la clairance des lipoprotéines riches en triglycérides par le TAB humain, ce qui pourrait expliquer la résistance à l’insuline observée chez des sujets avec apoB élevé. / OBJECTIVE: Delayed plasma clearance of postprandial triglyceride-rich lipoproteins (TRL) by white adipose tissue (WAT) promotes hypertriglyceridemia, insulin resistance and hepatic secretion of apoB-lipoproteins. The aim of this memoir was to examine whether low-density lipoproteins (LDL) induced delayed clearance of TRL by WAT. METHOD/RESULTS: Six hours following the ingestion of a high-fat meal, 22 postmenopausal obese women were separated based on plasma apoB levels (above/below median of 0.93 g/L). The high apoB group had delayed plasma clearance of postprandial triglyceride and non-esterified fatty acids (NEFA) compared to women with low apoB. There was no group difference in triolein oxidation rate, suggesting a lower NEFA uptake and storage in peripheral tissue in women with high apoB. Ex vivo, following a 4 hour incubation of participant’s WAT with synthetic 3H-triolein-TRL, plasma apoB correlated negatively with incorporated 3H-lipids. Incubation of women’s WAT with their own LDL (90% of apoB-lipoproteins in plasma) decreased 3H-TRL hydrolysis and increased medium 3H-NEFA accumulation. In vitro, LDL directly inhibited LPL activity. Finally, LDL-differentiated 3T3-L1 adipocytes had lower 3H-TRL hydrolysis and 3H-NEFA storage. CONCLUSION: This thesis suggests that LDL delay clearance and storage of TRL in human WAT, possibly explaining the increased insulin resistance observed in subjects with high apoB.

Golgi apparatus protein 1 (GLG1) est une protéine transmembranaire de 160 kDa qui interagit avec l’apolipoprotéine B100 (apoB100), le récepteur des lipoprotéines de basse densité (LDLR) et la proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9). Cependant, son mécanisme d’action et sa régulation post-traductionnelle sont inconnus. Des études ont montré que GLG1 subit deux clivages résultant en fragments solubles secrétés de 150 kDa et 55 kDa. Dans cette étude, notre premier objectif est d’identifier les enzymes responsables de la protéolyse de GLG1 ainsi que l’effet du clivage sur sa fonction dans le métabolisme des lipides. De plus, les résultats de nos collaborateurs montrent que les souris adultes déficientes en GLG1 ont un plus grand nombre d’adipocytes mais de taille plus petite que les souris de type sauvage. Notre deuxième objectif est de mesurer la variation de l’expression ainsi qu’identifier l’effet de GLG1 lors de la différentiation des fibroblastes en adipocytes. Pour le premier objectif, les cellules HEK293T surexprimant GLG1 ont été soit transfectées avec des convertases de proprotéines (PCSK) soit incubées avec différents inhibiteurs d’enzymes. Les milieux et les lysats cellulaires ont été analysés par immunobuvardage à la Western. Il n’y a pas eu de nouveaux fragments générés en présence des PCSK. Cependant, en présence d’inhibiteurs des sérines protéases apparentées à la trypsine soit AEBSF et Gabexate mesylate, il y a eu une réduction de la formation du fragment de 55 kDa. Pour identifier la métalloprotéase responsable du clivage de l’ectodomaine générant le fragment de 150 kDa, GLG1 a été transfectée avec les Tissue Inhibitor of Metalloproteinase (TIMP 1-4). Nos résultats ont montré que TIMP3 empêche la relâche de l’ectodomaine de GLG1 dans le milieu de culture. Finalement, nos analyses de plasma de souris par immunobuvardage à la Western ont montré la présence des fragments de 150 kDa et 55 kDa de GLG1 in vivo. Pour le deuxième objectif de l’étude, les fibroblastes préadipocytaires de souris 3T3-L1 ont été différenciés en adipocytes. Des lysats cellulaires et l’isolation d’ARN ont été effectués aux jours 0, 2, 4, 6, 8 et 10 de la différenciation. Des immunobuvardages à la Western ainsi que des RT-qPCR ont été réalisés pour analyser l’expression de GLG1 au cours de la différenciation. Nos résultats ont montré que l’expression de GLG1 augmente durant la différenciation. Bref, nos résultats démontrent que des enzymes trypsin-like clivent GLG1 et génèrent le fragment de 55 kDa. L’inhibition du clivage de l’ectodomaine de GLG1 par TIMP3 suggère que les ADAMs sont impliquées dans la relâche du fragment de 150 kDa. De plus, nous avons montré que l’expression de GLG1 augmente au cours de la différenciation adipocytaire. / Golgi apparatus protein 1 (GLG1) is a 160 kDa transmembrane protein interacting with apolipoprotein B100 (apoB100), low-density lipoprotein receptor (LDLR) and proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9). However, the protein’s posttranslational regulation and mechanism of action are poorly understood. Previous studies showed that GLG1 is cleaved resulting in two fragments of 150 kDa and 55 kDa secreted at the cell surface and in the extracellular matrix. The first objective of this study is to identify enzymes responsible for GLG1 proteolysis and the effect of cleavage on its function in lipid metabolism. Furthermore, our collaborators showed that mice with GLG1 knockout have a higher number of adipocytes, but those cells are smaller in size compared to those in wild type mice. Therefore, the second objective of the study is to measure the variation of GLG1 expression during adipocytes differentiation and to identify the effects of GLG1 knockout on adipocytes differentiation. For the first objective, HEK293T cells overexpressing GLG1 were either transfected with basic amino acid-specific proprotein convertases (PCSK) or treated with enzyme inhibitors. Media and cell lysates were analyzed by Western blot. No new fragments were detected in media of PCSK-transfected cells. Cell treatment with trypsin-like serine proteases inhibitors, AEBSF and Gabexate mesylate, reduced the secretion of the 55 kDa fragment. To identify the metalloproteinase responsible for GLG1 shedding, GLG1 was co-transfected with Tissue Inhibitors of Metalloproteinase (TIMP1-4). Our results showed that TIMP3 inhibits shedding of the 150 kDa fragment. Finally, wild-type mouse plasma was analyzed by Western blot and showed the presence of both fragments in vivo. For the second objective of the study, fibroblasts 3T3-L1 cells were differentiated into adipocytes and GLG1 mRNA and protein expression were measured at day 0, 2, 4, 6, 8 and 10 by qPCR and Western Blot. Our results showed that GLG1 expression increased during differentiation and a peak was observed at day 4. To conclude, in the first objective of our study, our results showed that trypsin-like enzymes cleave GLG1 and produce a 55 kDa fragment. Shedding of GLG1 is inhibited by TIMP3, which suggests that ADAM10 or ADAM17 are involved in the release of the 150 kDa fragment. In addition, both 55 kDa and 150 kDa fragments were found in normal mouse plasma supporting the relevance of our findings in vivo. In the second objective of our study, GLG1 expression increased during adipocyte differentiation suggesting a role in adipose tissue development and/or morphology. In conclusion, our study will help elucidate how proteolysis of GLG1 impacts its role in the regulation of apoB and PCSK9 secretion and lipid metabolism and how can GLG1 expression affect adipocytes differentiation.

Amongst its numerous functions, the liver is responsible for the synthesis and secretion of very low-density lipoprotein (VLDL). VLDL particles play the important role of facilitating the transport of lipids within the aqueous environment of the plasma; yet high plasma concentrations of these particles result in the pathogenesis of atherosclerosis, while low VLDL secretion from the liver results in hepatic steatosis. VLDL synthesis in the hepatocyte is completed in the Golgi apparatus, which serves as the final site of VLDL maturation prior to its secretion to the bloodstream. The mechanism by which VLDL’s targeted transport to the plasma membrane is facilitated has yet to be identified. Our lab has identified this entity. Our findings suggest that upon maturation, VLDL is directed to the plasma membrane through a novel trafficking vesicle, the Post-Golgi VLDL Transport Vesicle (PG-VTV). PG-VTVs containing [3H] radiolabeled VLDL were generated in a cell-free in vitro budding assay for study. First, the fusogenic capabilities of PG-VTVs were established. Vesicles were capable of fusing with the plasma membrane and delivering the VLDL cargo for secretion in a vectorial manner. The next goal of our study is to characterize key regulatory molecular entities necessary for PG-VTV biosynthesis. A detailed analysis was undertaken to determine the PG-VTV proteome via western blot and two-dimensional difference in gel electrophoresis. The identification of key molecular regulators will potentially offer therapeutic targets to control VLDL secretion to the bloodstream.