Résumé : Problématique : Une augmentation importante de la prévalence du diabète a été observée au Nouveau-Brunswick au cours de la dernière décennie. Sachant que le diabète est associé à des complications de santé nombreuses et à des coûts élevés infligés au système de soins de santé, il devient important d’identifier les facteurs pouvant expliquer l’augmentation de la prévalence du diabète. L’étude a pour objectif de décrire l’évolution de ces facteurs afin de prioriser les interventions en lien avec cette maladie. Méthodes : Une revue critique de la littérature a permis l’identification de l’ensemble des facteurs pouvant expliquer l’augmentation de la prévalence du diabète. Des données administratives disponibles au Nouveau-Brunswick et des données tirées d’enquêtes de Statistique Canada ont été utilisées afin de décrire l’évolution de plusieurs des facteurs tirés de la revue critique de la littérature. Résultats : Une augmentation de 120% de la prévalence du diabète de type 2 au Nouveau-Brunswick a été observée entre 2001 et 2014. Cette augmentation pourrait être explicable par l’ensemble des cinq catégories de facteurs pouvant expliquer une augmentation de la prévalence dont plusieurs facteurs de risque individuels (dont l’obésité, le prédiabète et l’hypertension), de facteurs de risque environnementaux (dont l’urbanisation), de l’évolution de la maladie (exprimée par une diminution du taux de mortalité et une augmentation de l’incidence), de l’effet de détection (augmentation du nombre de personnes testées, diminution de la valeur d’HbA1c et de l’âge à la détection) et d’un effet du changement dans l’environnement (exprimé par un effet de période et de cohorte). Conclusion: L’augmentation de la prévalence du diabète notée au Nouveau-Brunswick pourrait s’expliquer par plusieurs facteurs de risque individuels, environnementaux, de l’évolution de la maladie, de l’effet de détection et d’un effet du changement dans l’environnement. Cette étude permettra de guider les actions sur le diabète au Nouveau-Brunswick et d’inspirer les autres provinces et pays à identifier les facteurs pouvant contribuer à l’augmentation de la prévalence du diabète grâce à la liste de l’ensemble des facteurs potentiellement explicatifs. / Abstract : Background: A major increase in the prevalence of diabetes in New Brunswick was observed over the last decade. Because diabetes is associated with many health complications and increases healthcare system costs, it is important to identify factors that could explain the increase in prevalence of diabetes in New Brunswick to help government prioritize interventions to reduce the burden of diabetes. The objective of this study is to describe factors potentially involved in the increase in prevalence of diabetes. Methods: A critical review of the literature was used to identify a list of factors that could explain an increase in prevalence of diabetes. Administrative data available in New Brunswick from 2001 to 2014 and data from Statistics Canada were used to conduct a repeated cross sectional descriptive study. Results: A 120% increase in the prevalence of type 2 diabetes was observed in New Brunswick between 2001 and 2014. The increase in prevalence of diabetes could be explained by an increase in the prevalence of many individual risk factors (such as obesity, hypertension and rediabetes), environmental risk factors (like urbanization), the evolution of the disease (expressed by an increase in incidence rate and a decrease in mortality rate), a detection effect (observed by an increase in number of people tested and a decrease in HbA1c values and age at detection) and environmental changes (with a period and cohort effect). Conclusion: The major increase in prevalence of diabetes in New Brunswick could be explained by many individual risk factors, environmental risk factor, the evolution of the disease, the detection effect and an environmental change. The comprehensive overview of factors presented will help guide actions about diabetes in New Brunswick and will inspire others jurisdictions to identify factors that could explain the increase in their country or province.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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

L’athérosclérose est un problème de santé publique majeur puisque elle représente aujourd’hui la principale cause de décès dans les pays occidentalisés. Il est donc important de comprendre les mécanismes participant à la progression et aux complications de cette entité anatomoclinique. Nous nous sommes attachés dans ce travail de thèse à démontrer la place et l’apport potentiel de l’imagerie non invasive non expérimentale dans la mise en exergue des particularités de l’athérosclérose carotidienne et/ou coronarienne, et dans la stratégie de dépistage de ses complications chez le sujet non diabétique et diabétique de type 2, en fonction de l’existence ou non d’une stéatose hépatique non alcoolique. Nous présentons notamment dans ce travail, issu en partie de l’exploitation des données cliniques, biologiques et radiologiques de trois protocoles hospitaliers de recherche clinique, les différentes publications scientifiques internationales auxquelles il a donné lieu. / Atherosclerosis is a major public health problem and is one of the major causes of death in the developed western world today. It is therefore of utmost importance that we understand the mechanisms involved in the evolution and progression of this disease and its associated complications. With the work done for this thesis, we tried to bring forth the importance of non invasive clinical imaging to study the pattern of evolution of atherosclerosis involving the carotid and/or coronary arteries. We also present the role played by imaging in prevention and early diagnosis of associated complications in non diabetic and type 2 diabetic patients, presenting with or without non alcoholic hepatic steatosis. In this study, we evaluated three different clinical research protocols used involving the clinical findings, biochemical as well as radiological examination results. The results of these protocols have been the basis for several peer reviewed international publications till date.

La mise sous schéma insulinique multi-injections des patients diabétiques âgés est risquée et complexe. L’éventuelle perte d’autonomie induite par le traitement et la variabilité des besoins insuliniques doivent être prises en compte. Dans les protocoles thérapeutiques, le démarrage de l’insulinothérapie se base sur la prescription d’une posologie faible ajustée en fonction de résultats glycémiques. Un temps d’adaptation est donc nécessaire afin de prescrire la dose optimale. Pour ces raisons, cette thèse propose une méthodologie originale pour modéliser l’insulinothérapie chez les sujets âgés diabétiques de type 2 à partir de certaines variables endogènes (cliniques et biologiques) avec deux objectifs : 1. aider les médecins dans la phase de détermination de la prescription insulinique, 2. individualiser le traitement en fonction du profil physiologique du patient. La méthodologie, basée sur la logique floue, a permis l’analyse d’un échantillon de 71 diabétiques âgés de plus de 65 ans. Trois profils types de besoins insuliniques ont été mis en évidence et les variables discriminantes à l’origine de cette typologie ont été identifiées. La méthodologie s’inspirant du raisonnement à base de cas permet d’individualiser le traitement en proposant la dose à prescrire à partir des plus proches cas sélectionnés dans l’échantillon. Ces travaux apportent deux contributions principales : - sur l’insulinothérapie des personnes âgées diabétiques de type 2, - sur la méthodologie originale du traitement numérique des données médicales lors de suivis thérapeutiques. / Starting insulin therapy with daily multi-injections in the elderly type 2 diabetic patients is a difficult challenge. The possible loss of autonomy induced by the treatment and the variability of the insulin needs must be taken into account. In the therapeutic protocols, starting insulin therapy is based on the prescription of low dosage adjusted according to blood glucose results. A time of adjustment is therefore necessary to prescribe the optimal dose.For these reasons, this thesis proposes an original methodology for modeling insulin therapy in elderly subjects with type 2 diabetes from certain biological and clinical endogenous variables with two objectives:1. assist physicians at the stage of determination of insulin prescription, 2. individualize insulin treatment depending on the physiological profile of the patient. The methodology based on fuzzy logic, allowed the analysis of a sample of 71 diabetic patients aged over 65 years. Three profiles types of insulin requirements and the discriminating variables underlying this typology have been identified. Methodology based on case based reasoning allows individualizing the treatment to prescribe insulin dosage from the closest (nearest) cases selected in the sample.Our works provide two main contributions:- on insulin therapy in elderly type 2 diabetic patients, - on the original methodology of the digital process of medical data at therapeutic follow-ups.

Chez les rongeurs rendus obèses par un régime hyper-lipidique, un changement du microbiote est associé à une altération de la perméabilité intestinale, augmentant le passage d’antigènes alimentaires ou bactériens et contribuant à une inflammation chronique de bas grade et une insulinorésistance. Cependant chez l’homme, les modifications de perméabilité intestinale, son impact sur les altérations métaboliques, inflammatoires systémiques et tissulaires sont peu documentées. L’objectif de ce travail est de caractériser la perméabilité intestinale (i.e. jéjunum) et les mécanismes impliqués dans sa régulation dans l’obésité humaine sévère en conditions de jeûne (basal) et après un apport aigu de lipides selon des approches complémentaires in vivo (biomarqueurs), ex vivo (chambre de Ussing, étude des protéines de jonctions serrées en immunofluorescence) et in vitro (lignée cellulaire Caco-2/TC7). A l’état basal nous avons observé une diminution de la localisation de l’occludine et de la tricelluline dans les jonctions serrées au niveau du jéjunum et des taux circulants en zonuline et LPS binding protéine plus élevés chez les obèses. La perméabilité Jéjunale basale mesurée ex vivo en chambre de Ussing était comparable entre obèses et non obèses avec cependant des liens entre ces mesures et les paramètres de l’inflammation systémique chez les patients obèses (CRP et Haptoglobine). Une charge unique en lipides alimentaires, entrainait une augmentation rapide et significative de la perméabilité aux macromolécules (FITC-Dextran 4 kDa) in vitro et ex vivo, démontrant ainsi l’effet direct des lipides postprandiaux sur la barrière épithéliale. La perméabilité aux macromolécules après exposition aux lipides était plus élevée chez les patients obèses à fortiori diabétiques de type 2 et était associée à l’inflammation systémique (CRP) et intestinale (calprotectine fécale). Ainsi, nos résultats mettent en évidence un défaut de la barrière intestinale dans l'obésité caractérisée par une hyperperméabilité jéjunale démasquée par les lipides alimentaires et associée à l’inflammation et aux troubles métaboliques. / Intestinal barrier damage is associated with low-grade inflammation and metabolic impairment in rodent models of obesity. Whether intestinal permeability is altered in human metabolic disorders remains poorly investigated. Using a large cohort of well-characterized obese subjects and a human enterocyte model, we examined intestinal permeability in the basal state and after a challenge by a lipid load. We showed a reduction of occludin and tricellulin at jejunal tight junctions and increased serum levels of zonulin and LPS-Binding Protein in obese subjects. Jejunal permeability, directly measured in Ussing chambers in the fasting condition, was not significantly increased compared to non-obese subjects. Nevertheless, within the obese cohort, high permeability was associated with systemic inflammation (CRP and haptoglobin). A single lipid load increased permeability both in Caco-2/TC7 cells and ex vivo in human jejunum, demonstrating dietary lipids’ direct effects on the epithelial barrier. Permeability after the lipid load was significantly higher in the jejunum of obese subjects and associated with systemic and intestinal inflammation (CRP and fecal calprotectin) and type 2 diabetes. Thus, our results highlight an intestinal barrier defect in obesity, with a jejunal permeability increased by a lipid challenge and linked to inflammatory and metabolic impairments.

En modulant en permanence une production d’insuline adaptée au besoin de l’organisme, la cellule béta pancréatique joue un rôle crucial dans l’homéostasie glucidique. L’adaptation de cette production d’insuline est l’opération d’une machinerie cellulaire responsable de la production de l’insuline hautement adaptative et d’une augmentation de la masse des cellules bêta-pancréatiques. Cette plasticité des cellules béta est particulièrement critique dans des périodes de modifications de la physiologie de l’organisme, telles que la prise de poids, la grossesse ou le développement du nouveau-né jusqu’au sevrage. Une perte de la fonctionnalité et de la masse des cellules béta sont à l’origine du diabète, une des causes principales de mortalité dans le monde.Chez les vertébrés, les sérine-thréonine kinases (STKs) dirigent des voies de signalisation importantes permettant aux cellules de répondre à l’environnement. L’objectif de ma thèse a été d’identifier les voies de signalisation responsables du développement de la masse de cellules bêta à la naissance, au cours de la grossesse et de l’obésité, afin de mieux comprendre le dysfonctionnement et la perte de la masse des cellules béta induite par l’environnement diabétogène (ex : LDL-oxydées, hyperglycémie, hyperlipidémie,..) du patient diabétique. En étudiant la plasticité des cellules béta des rats nouveau-nés, nous avons découvert une élévation importante de l’expression de la protéine Dual Leucine Zipper Kinase (DLK) dans les îlots des rats nouveau-nés de 10 jours lorsqu’ils sont comparés aux îlots des rats adultes. Dans les îlots des ratons, l’augmentation de l’expression de DLK coïncide avec une très forte prolifération des cellules béta et l’activation de la signalisation «cJun-amino terminal Kinase 3» (JNK3), une STK de la famille des «mitogen activated protein kinase» (MAPKs). Comme observé pour DLK, dans les îlots des ratons, l’invalidation de JNK3, réduit considérablement le nombre de cellules sécrétrices de l’insuline. Nous avons aussi observé que les MAPKs sont directement impliquées dans la mort des cellules béta induite par des LDL-oxydées via un mécanisme cellulaire impliquant le stress du réticulum endoplasmique et le stress oxydant. Nos résultats montrent l’importance de la signalisation des MAPKs dans le contrôle de la survie et de la prolifération des cellules béta et de son implication dans le diabète. / Pancreatic beta cell constantly tunes insulin production to meet the body needs. The insulin production adaptation is achieved thanks to highly adaptive beta cell metabolism, signaling, secretory machinery and mass. The beta-cell function and mass plasticity are particularly critical during nutritional, body growth and physiological changes such as obesity, pregnancy and postnatal development of newborn. Functional beta cell demise account for diabetes is one of the leading causes of death worldwide.In vertebrates, serine-threonine kinases (STKs) drive key signaling pathways for adaptive cells response to the environment. The overall goal of the thesis was to identify the signaling pathways responsible for the development of beta cell mass during postnatal development, pregnancy and obesity. Identification of these signaling pathways may help in understanding the functional beta cell mass demise induced by the diabetogenic environment (e.g oxidized LDL, hyperglycemia, hyperlipidemia, etc.) in diabetic patients. By investigating beta cell mass plasticity in 10 day old neonate rats, we found a significant increase in the expression of Dual Leucine Zipper Kinase (DLK) protein when compared to islets from adult rats. In islets of pups, the increase of DLK expression coincides with a very high proliferative rate of beta cells and activation of "cJun-amino terminal Kinase 3" (JNK3) signaling, an STK belonging to “mitogen activated protein kinase” (MAPKs) family. As observed for DLK, in islets of rat pups, the genetic disruption of JNK3 drastically reduces the number of beta cells leading to glucose intolerance. Finally, we also observed that MAPKs link oxidized LDL to beta cell death via mechanisms involving endoplasmic reticulum stress and oxidative stress. Our results show the critical importance of MAPK signaling in controlling beta cell survival and proliferation in response to physiological condition and diabetes.

L’acide trans-palmitoléique (C16:1 n-7 trans, TPA) est considéré comme un marqueur de la consommation de produits laitiers. D’une part, la consommation de produits laitiers est associée à un moindre risque de syndrome métabolique. D’autre part, de forts taux circulants de TPA sont épidémiologiquement associés à un moindre risque de diabète de type 2. Les bénéfices de la consommation de produits laitiers peuvent-ils en partie être expliqués par le TPA ? À ce jour cependant, aucune étude de supplémentation en TPA n’existe pour confirmer ces associations, et les doutes sur l’origine formelle du TPA ne sont pas levés. Dans ce travail, nous montrons (1) que le TPA provient de la rétro-conversion endogène de l’acide trans vaccénique (C18:1 n-7 trans, TVA) alimentaire chez l’Homme, (2) que le TPA et le TVA sont apportés exclusivement par la matière grasse de ruminants (lait et viande de ruminants) en France, (3) la possibilité d’obtenir du TPA pur en quantités suffisantes pour mener des études nutritionnelles et (4) que la supplémentation en TPA pur chez la souris dans un contexte de mise en place de syndrome métabolique empêche la mise en place de certaines dysfonctions métaboliques. Dans l’ensemble, ces résultats montrent que le TPA, acide gras spécifique de la matière grasse laitière, peut expliquer en partie l’association épidémiologique entre consommation élevée de produits laitiers et moindre risque de syndrome métabolique. / Trans-palmitoleic acid (trans-C16:1 n-7, TPA) is usually considered as a biomarker of dairy fat consumption. On the one hand, dairy product consumption is associated with lower risk of metabolic syndrome. On the other hand, high circulating levels of TPA in humans are epidemiologically associated with lower risk of type 2 diabetes. Could benefits of dairy products consumption rely in part on TPA? So far, there is no nutritional study involving TPA to confirm such observational associations, and doubts remain as regards to the formal origin of TPA. In this work, we demonstrate (1) that TPA arises from the endogenous retro-conversion of dietary trans-vaccenic acid (trans-C18:1 n-7, TVA) in humans, (2) that both TPA and TVA intakes are exclusively ensured by ruminant products (milk and meat) consumption, (3) the ability to get pure TPA in enough amounts to carry out reliable nutritional studies and (4) that pure TPA supplementation on mice fed an obesogenic diet prevents from several metabolic dysfunctions. Taken together, our results demonstrate that the dairy fatty acid TPA may explain part of the epidemiological association between high consumption of dairy products and lower risk of metabolic syndrome.

L'objectif de cette thèse était de faire un bilan des méthodes et outils validés chez les patients DT2 et de développer une méthode d'estimation de la DE précise et adaptée à ces patients. Après avoir défini les activités quotidiennes les plus couramment réalisées dans une population de patients DT2 (Étude 1), nous nous sommes intéressés aux activités statiques et à la marche. Notre seconde étude a montré que le coût énergétique brut et net lors de la marche est respectivement 8,7 et 14,3 % plus élevé chez les patients DT2 en comparaison à un groupe témoin. Ce résultat mettait en avant la nécessité de valider une méthode d'estimation de la DE adaptée aux spécificités de la population diabétique. Les résultats de notre troisième étude ont démontré la validité de la DE estimée à partir d'un capteur intelligent et d'un algorithme existant pour différentes positions statiques et vitesses de marche chez des sujets DT2 et témoins. Enfin, dans une quatrième étude, trois équations d'estimation de la DE totale ont été développées à partir des données d'accélérations issues de trois capteurs intelligents (bas du dos, hanche et cheville) pour une population de sujets DT2 et témoins. Ces trois équations permettent d'estimer une DE totale lors d'activités statiques et de marches avec une différence moyenne respectivement de 0,009, -0,007 et -0,008 kcal/min pour le bas du dos, la hanche et la cheville en comparaison à celle de référence. Ainsi, ce travail de thèse a permis de valider trois équations d’estimation de la DE totale adaptés à une population de patients DT2, normo-pondérés ou en surpoids et âgés de 35 à 80 ans, basés sur les données d'un capteur intelligent. / The aim of this thesis is to review the methods and tools validated in T2D patients and to developed precise and adapted EE estimation method for these patients. After defining the most common daily activity in T2D patients (Study 1), we are interested, in particular, on static activities and walking. The results of our second study showed that the gross and net metabolic rate were 8.7 % and 14.3 % higher in T2D patients than in control subjects, respectively. These results highlight the need to validate an EE estimation method, adapted to diabetic’s specificities. The results of our third study demonstrated the validity of the activity-related EE estimated with a smart sensor and a validated algorithm during static activities and walking in T2D patients and healthy subjects. However, our results showed a lower accuracy of the estimated EE during walking in T2D patients in comparison with healthy subjects. Finally, in a fourth study, three equations estimating the total EE have been developed with acceleration data from three smart sensors (lower back, hip and ankle) and personal data (body mass index, sex, diabetes) from T2D and healthy subjects. These three equations allow to estimate the total EE during static activities and walking with a mean bias of 0.009, -0.007 et -0.008 kcal/min for the lower back, hip and ankle equation, respectively, in comparison with the reference value. Thus, this thesis enables to validate three suitable equations for the estimation of total EE in population including healthy and T2D patients, normal-weighted and overweighed and aged between 35 and 80 years, based on data from a smart sensor.

L’homéostasie énergétique ou ‘balance énergétique’ est l’équilibre qui s’établit chez l’Homme et l’animal adulte entre la prise quotidienne de nutriments sous la forme de glucides, de lipides ou de protéines et leur oxydation pour ne produire que la quantité énergétique strictement nécessaire. Pour maintenir cette balance l’organisme doit recueillir en permanence des signaux nerveux, métaboliques ou hormonaux de la part de cellules spécifiques. Ces senseurs des besoins énergétiques transmettent alors à des centres régulateurs leurs informations qui en retour, par voie hormonale ou nerveuse, informent les organes effecteurs des mesures à prendre pour stocker, produire ou consommer l’énergie. Les trois principaux centres de cette balance sont 1/ le cerveau, centre intégrateur de l’information ; 2/ un groupe d’organes effecteurs parmi lesquels le foie, le tissu adipeux, les muscles squelettiques, le pancréas et 3/ un centre senseur de la qualité et de la quantité des aliments, le tractus gastrointestinal (Migrenne 2006). En plus d’être la source d’énergie nécessaire à la vie des cellules, les nutriments tels que les acides gras, le cholestérol ou encore le glucose sont aussi des molécules de signalisation cellulaire à la fois par leur fixation à des récepteurs membranaires mais aussi via des récepteurs nucléaires. Un déséquilibre dans l’homéostasie énergétique dû à une alimentation déséquilibrée, à un manque d’exercice physique ou à des facteurs génétiques est une caractéristique de l’obésité et de complications telles que le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires (Hill, 2006). Au cours de ma thèse je me suis intéressé à l’intestin pour son rôle de régulateur de l’homéostasie énergétique dans un contexte physiologique ou physiopathologique d’obésité via sa capacité à sécréter l’incrétine Glucagon-Like Peptide-1 (GLP-1) en réponse au glucose et aux acides biliaires. J’ai étudié plus particulièrement le rôle du récepteur nucléaire en tant que senseurs moléculaires des acides biliaires FXR dans les cellules sécrétrices de cette incrétine car à l’heure actuelle rien n’était connu quant à son rôle ni même quant à son expression dans la cellule L. Pour cela, j’ai utilisé des lignées cellulaires murines et humaines où j’ai mis au point les conditions expérimentales pour répondre aux questions posées. Grâce à des ARN d’intestins issus de différents modèles de souris la relevance chez le rongeur a été testée. La relevance de ces résultats sur des biopsies intestinales humaine a également été testée. Grâce à ces outils, j'ai pu montré que FXR dans les cellules L était fonctionnel et que son activation interférait avec la voie de la glycolyse entrainant moins de synthèse et de sécrétion de GLP-1. Cela nous a permis de proposer un nouveau mécanisme moléculaire par lequel les séquestrants des acides biliaires exercent leur effets bénéfiques chez des patients atteints de diabète de type 2. / Originally identified as dietary lipid detergents, bile acids (BA) are now recognized as signaling molecules which bind to the transmembrane receptor TGR5 and the nuclear receptor FXR (Farnesoid X Receptor). Upon binding to TGR5 at the surface of enteroendocrine L cells, bile acids (BA) promote the secretion of the incretin GLP-1 which potentiates the glucose-induced insulin secretion by pancreatic beta-cells. More than 50% of the insulin secretion in response to glucose is mediated by GLP-1 and the other incretin Glucose-dependent Insulinotropic Polypeptide (GIP). Once secreted, GLP-1 is rapidly (2-3 minutes) degraded by the endothelial enzyme Dipeptydil Peptidase 4 (DPP4). GLP-1 analogues and DPP4 inhibitors are successfully used for the treatment of T2D. FXR is a ligand-activated nuclear receptor highly expressed in the liver and in the distal intestine. FXR controls BA, lipid and glucose metabolism. Whether FXR is expressed, functional in intestinal enteroendocrine L cells and in which extend its activation affects GLP-1 production are not yet reported. Encouraging data were obtained during my M2 training course. The aim of my thesis was thus to assess whether FXR in enteroendocrines cells could participate in the control of the deregulation of glucose homeostasis. Multiple in vitro, ex vivo and in vivo human and murine models allowed us to show that FXR is present and functional in L cells. FXR activation decreases GLP-1 production and secretion in L cells by inhibiting glycolysis pathway through an interference with the carbohydrate responsive transcription factor ChREBP. Finally, I identified an additional mechanism of action of the bile acid sequestrant Colesevelam, a molecule currently successfully used in USA for treating type 2 diabetic patients.