L’expansion des maladies métaboliques dans les sociétés modernes exige plus d’activités de recherche afin d’augmenter notre compréhension des mécanismes et l’identification de nouvelles cibles d’interventions cliniques. L’obésité, la résistance à l’insuline (RI) et la dyslipidémie, en particulier sont tous des facteurs de risque associés à la pathogenèse du diabète de type 2 (DT2) et des maladies cardiovasculaires. Ainsi, la dyslipidémie postprandiale, notamment la surproduction des lipoprotéines hépatiques et intestinales, contribue d’une façon significative à l’hypertriglycéridémie. Quoique plusieurs études cliniques et fondamentales chez l’homme et les modèles animaux aient mis en évidence les rôles importants joués par le foie et l’intestin dans la dyslipidémie, les mécanismes moléculaires en cause ne sont pas bien élucidés. L’une des voies principales régulant le métabolisme lipidique est la voie de la protéine kinase AMPK. L’épuisement de l’ATP intracellulaire entraîne une activation de l’AMPK qui va œuvrer pour rétablir l’équilibre énergétique en stimulant des voies génératrices d’ATP et en inhibant des voies anaboliques consommatrices d’ATP. Les effets positifs de l’activation de l’AMPK comprennent l’augmentation de la sensibilité à l’insuline dans les tissus périphériques, la réduction de l’hyperglycémie et la réduction de la lipogenèse, d’où son importance dans les interventions cliniques pour la correction des dérangements métaboliques. Il est à souligner que le rôle de l’AMPK dans le foie et l’intestin semble plus complexe et mal compris. Ainsi, la voie de signalisation de l’AMPK n’est pas bien élucidée dans les situations pathologiques telles que le DT2, la RI et l’obésité. Dans le présent projet, notre objectif consiste à caractériser le rôle de cette voie de signalisation dans la lipogenèse hépatique et dans le métabolisme des lipides dans l’intestin chez le Psammomys obesus, un modèle animal d’obésité, de RI et de DT2. À cette fin, 3 groupes d’animaux sont étudiés (i.e. contrôle, RI et DT2). En caractérisant la voie de signalisation de l’AMPK/ACC dans le foie, nous avons constaté une augmentation de l’expression génique des enzymes clés de la lipogenèse (ACC, FAS, SCD-1 et mGPAT) et des facteurs de transcription (ChREBP, SREBP-1) qui modulent leur niveau d’expression. Nos analyses détaillées ont révélé, par la suite, une nette augmentation de l’expression de l’isoforme cytosolique de l’ACC, ACC1 (impliqué dans la lipogenèse de novo) concomitante avec une invariabilité de l’expression de l’isoforme mitochondrial ACC2 (impliqué dans la régulation négative de la β-oxydation). En dépit d’un état adaptatif caractérisé par une expression protéique et une phosphorylation (activation) élevées de l’AMPKα, l’activité de la kinase qui phosphoryle et inhibe l’ACC reste très élevée chez les animaux RI et DT2. Au niveau de l’intestin grêle des animaux RI et DT2, nous avons démontré que l’augmentation de la lipogenèse intestinale est principalement associée avec une diminution de la voie de signalisation de l’AMPK (i.e. expression protéique et phosphorylation/activation réduites des deux isoformes AMPKα1 et AMPKα2). La principale conséquence de la diminution de l’activité AMPK est la réduction de la phosphorylation de l’ACC. Étant donné que le niveau d’expression totale d’ACC reste inchangé, nos résultats suggèrent donc une augmentation de l’activité des deux isoformes ACC1 et ACC2. En parallèle, nous avons observé une réduction de l’expression protéique et génique de la CPT1 [enzyme clé de la β-oxydation des acides gras (AG)]. L’ensemble de ces résultats suggère une inhibition de l’oxydation des AG concomitante avec une stimulation de la lipogenèse de novo. Enfin, nous avons démontré que l’intestin grêle est un organe sensible à l’action de l’insuline et que le développement de la résistance à l’insuline pourrait altérer les deux voies de signalisation (i.e. Akt/GSK3 et p38MAPK) essentielles dans plusieurs processus métaboliques. En conclusion, nos résultats indiquent que l’augmentation de la lipogenèse qui contribue pour une grande partie à la dyslipidémie dans la résistance à l’insuline et le diabète serait due, en partie, à des défauts de signalisation par l’AMPK. Nos observations illustrent donc le rôle crucial du système AMPK au niveau hépatique et intestinal, ce qui valide l’approche thérapeutique consistant à activer l’AMPK pour traiter les maladies métaboliques. / Understanding the cellular mechanisms involved in the development of insulin resistance, and later on the occurrence of type 2 diabetes and its metabolic complications, is a perquisite step toward the identification of new therapeutic targets to fight against the development of these metabolic diseases. In the present studies, we used the gerbil Psammomys obesus, a well-established animal model of obesity, insulin resistance (IR) and type 2 diabetes (T2D), to characterize the hepatic and intestinal signaling abnormalities associated with lipid metabolism disorders during the pathogenesis of IR and T2D. Thus, we are able to demonstrate that the development of these metabolic diseases in Psammomys obesus animals, is accompanied by increased hepatic and intestinal lipogenesis with very high efficiency to form triglycerides rich-lipoproteins. In the liver, we observed an increase in mRNA levels of key lipogenic enzymes (ACC, FAS, SCD-1 and mGPAT) and transcription factors (SREBP-1, ChREBP), which modulate the expression level of lipogenic enzymes. Thereafter, our detailed analysis of the AMPK/ACC signaling pathway revealed a rise in the gene expression of the cytosolic ACC1 isoform of ACC(involved in de novo lipogenesis) concomitant with a constant expression of the mitochondrial ACC2 (negative regulator of β-oxidation). In spite of an adaptive state characterized by higher protein expression and phosphorylation (activation) of AMPKα, the kinase that phosphorylates and inhibits ACC, the activity of the later remains very high in IR and T2D animals. In the small intestine of IR and T2D animals, we demonstrated that the increase in intestinal lipogenesis is mainly associated with a decrease of AMPK signaling pathway (i.e. reduced expression and protein phosphorylation/activation of the two AMPKα1 and AMPKα2 isoforms). The main consequence of the decline in AMPK activity is the reduction of ACC phosphorylation. Given that, the expression levels of ACC remain unchanged; our results thus suggest an increased activity of both ACC isoforms, ACC1 and ACC2. Next, we observed a reduction in protein and gene expression of CPT1 [key enzyme in fatty acid (FA) β-oxidation]. Taken together, these results suggest an inhibition of FA β-oxidation concomitant with a stimulation of de novo lipogenesis. Finally, we demonstrated that the small intestine is an insulin sensitive organ and that the development of IR affects two signaling pathways (i.e. Akt/GSK3 and p38MAPK) essentials for several metabolic processes. In conclusion, our results indicate that increased lipogenesis, in IR and T2D, which exacerbate the dyslipidemia associated with these diseases, might be, at least partially, a result of AMPK signaling defects. In addition, our observations illustrate the crucial role of AMPK/ACC in the liver and intestine and validate AMPK as a potential target to treat the metabolic diseases.

L'Approche Centrée Patient (ACP) permet sur le plan conceptuel la réalisation d'une démarche éducative vis-à-vis du patient diabétique de type 2. Mais la question de son fonctionnement se pose en pratique clinique de médecine générale. Dans le cadre d'une étude exploratoire qualitative phénoménologique, une Démarche Educative DEADIEM a été testée auprès de 10 patients diabétiques de type 2 inclus par 5 médecins généralistes pour en comprendre son fonctionnement. Cette démarche comprenait l'exploration de la perspective du patient, ce qui est VRAI (Vécu, Représentation, Attentes, Important) pour lui, une démarche explicative, des conseils hygiéno-diététiques adaptés et un objectif de compréhension commune avec le médecin avec évaluation à 3 mois de ses résultats. En confrontant les données du discours avec les modèles transthéorique et transactionnel par procédure de triangulation théorique, cette démarche a corroboré une dynamique d'adaptation " coping ", des processus expérientiels et comportementaux favorisant ou pas des changements. Les médecins traitants ont été sollicités pour parler de leur perception de la relation. L'étude a illustré l'interaction symbolique qui existe entre des représentations " personnages " que chacun se fait de l'autre et qui peuvent bloquer ou faciliter la relation et la compréhension commune. Les médecins traitants ont pu exprimer de manière réaliste leurs limites et les difficultés de la relation transférentielle. A l'issu de cette étude, l'ACP, enrichi par d'autres modèles, est apparue comme un processus thérapeutique systémique qui peut être accessible à tout médecin généraliste, enseignable et faire l'objet de travaux de recherche complémentaires.

L’hypertension artérielle essentielle (HTA) est une pathologie complexe, multifactorielle et à forte composante génétique. L’impact de la variabilité dans le nombre de copies sur l’HTA est encore peu connu. Nous envisagions que des variants dans le nombre de copies (CNVs) communs pourraient augmenter ou diminuer le risque pour l’HTA. Nous avons exploré cette hypothèse en réalisant des associations pangénomiques de CNVs avec l’HTA et avec l’HTA et le diabète de type 2 (DT2), chez 21 familles du Saguenay-Lac-St-Jean (SLSJ) caractérisées par un développement précoce de l’HTA et de la dyslipidémie. Pour la réplication, nous disposions, d’une part, de 3349 sujets diabétiques de la cohorte ADVANCE sélectionnés pour des complications vasculaires. D’autre part, de 187 sujets de la cohorte Tchèque Post-MONICA (CTPM), choisis selon la présence/absence d’albuminurie et/ou de syndrome métabolique. Finalement, 134 sujets de la cohorte CARTaGENE ont été analysés pour la validation fonctionnelle. Nous avons détecté deux nouveaux loci, régions de CNVs (CNVRs) à effets quantitatifs sur 17q21.31, associés à l’hypertension et au DT2 chez les sujets SLSJ et associés à l’hypertension chez les diabétiques ADVANCE. Un modèle statistique incluant les deux variants a permis de souligner le rôle essentiel du locus CNVR1 sur l’insulino-résistance, la précocité et la durée du diabète, ainsi que sur le risque cardiovasculaire. CNVR1 régule l’expression du pseudogène LOC644172 dont le dosage est associé à la prévalence de l’HTA, du DT2 et plus particulièrement au risque cardiovasculaire et à l’âge vasculaire (P<2×10-16). Nos résultats suggèrent que les porteurs de la duplication au locus CNVR1 développent précocement une anomalie de la fonction bêta pancréatique et de l’insulino-résistance, dues à un dosage élevé de LOC644172 qui perturberait, en retour, la régulation du gène paralogue fonctionnel, MAPK8IP1. Nous avons également avons identifié six CNVRs hautement hérités et associés à l'HTA chez les sujets SLSJ. Le score des effets combinés de ces CNVRs est apparu positivement et étroitement relié à la prévalence de l’HTA (P=2×10-10) et à l’âge de diagnostic de l’HTA. Dans la population SLSJ, le score des effets combinés présente une statistique C, pour l’HTA, de 0.71 et apparaît aussi performant que le score de risque Framingham pour la prédiction de l’HTA chez les moins de 25 ans. Un seul nouveau locus de CNVR sur 19q13.12, où la délétion est associée à un risque pour l’HTA, a été confirmé chez les Caucasiens CTPM. Ce CNVR englobe le gène FFAR3. Chez la souris, il a été démontré que l’action hypotensive du propionate est en partie médiée par Ffar3, à travers une interférence entre la flore intestinale et les systèmes cardiovasculaire et rénal. Les CNVRs identifiées dans cette étude, affectent des gènes ou sont localisées dans des QTLs reliés majoritairement aux réponses inflammatoires et immunitaires, au système rénal ainsi qu’aux lésions/réparations rénales ou à la spéciation. Cette étude suggère que l’étiologie de l’HTA ou de l’HTA associée au DT2 est affectée par des effets additifs ou interactifs de CNVRs. / Essential hypertension (HT) is a multifactorial complex disease with a strong genetic component. However, little is known about the effects of copy number variance on HT. We hypothesized common Copy Number Variants (CNVs) could increase or decrease the risk for HT. We performed GWAS of CNVs with HT and, with HT and Type 2 Diabetes (T2D), in 21 families of the Saguenay-Lac-St-Jean region of Quebec (FC) affected by early-onset hypertension and dyslipidemia. Replication was tested in a cohort of 3349 unrelated diabetic subjects of Caucasian origin from the ADVANCE trial. Replication was also tested in 187 individuals from the Czech Post-Monica (CPM) cross-sectional survey, ascertained by the presence/absence of albuminuria and/or metabolic syndrome. We performed locus-specific transcriptional analyses in 134 subjects from the CARTaGENE population cohort. We identified two CNV Regions (CNVRs), at 17q21.31, associated with HT and T2D in FC and associated with hypertension in ADVANCE diabetics. A statistical model of association including both CNVRs underlined the main effect size of CNVR1 on insulin resistance, T2D early onset and duration, and risk for cardiovascular diseases (CVD). CNVR1 appeared to influence LOC644172 expression, whose transcript abundance was associated with the prevalence of HT and T2D, and strongly with the risk of CVD and vascular age (P<2×10-16). Our results suggest carriers of copy-number gain at these 17q21.31 loci, principally at the CNVR1 locus, undergo premature β-cell functional deregulation and insulin resistance, due to increase dosage of the LOC644172 pseudogene, which might in turn affect the regulation of expression of its functional paralog, MAPK8IP1. We also report six different CNVR loci, highly heritable and contributing to the risk of hypertension, in French Canadians. The combined CNV risk score appeared robustly related to prevalence of hypertension (p=2×10-10) and age at diagnosis of hypertension. In FC, this combined CNV risk score model showed a C-statistic of 0.71 for HT and appeared as powerful as Framingham HT risk score in predicting hypertension in individuals aged less than 25. We validated the association of a new locus, 19q13.12 deletion-CNVR, with hypertension, in CPM. FFAR3 surrounds this 19q13.12 deletion-CNVR. It has been demonstrated that in mice, a portion of propionate hypotensive effect is mediated by Ffar3, and involves a cross-talk between the gut microbiota and the renal-cardiovascular system. The identified CNVRs appear to influence genes and QTLs mainly related to immune and inflammatory responses and renal damaged and repair. Some CNVRs are exclusive to primates. This study suggests that additive and interactive actions of multiple copy-number variants are involved in the etiology of hypertension or of hypertension associated with T2D.

Le syndrome métabolique comme le diabète de type 2 sont des pathologies chroniques souvent étroitement liées. Le syndrome métabolique via des dysfonctionnements physiologiques qui s'auto-entretiennent et s'amplifient conduira au diabète de type 2. Les dysfonctionnement majeurs sont l'obésité abdominale, l'inflammation et le stress oxydant tissulaire et enfin l'insulino-résistance des tissus sensibles à l'insuline. Il convient donc de lutter efficacement contre ces dysfonctionnements afin de lutter contre ces pathologies chroniques. Les travaux de l'équipe dans laquelle j'ai effectué ma thèse ont permis de mettre en évidence les effets pléiotropes de substances de la famille des dérivés caffeoyls. Ces dérivés largement reconnus comme substances antioxydantes ont des effets insulino-sensibilisants (augmentent le captage de glucose sous stimulus insulinique) et aussi insulino-stimulants (augmentent la capacité sécrétrice de la cellule -pancréatique). Les plantes qui produisent ces dérivés caffoyls sont donc des sources intéressantes de nouveaux aliments santé, d'allégations ou encore de boissons infusées aptes à lutter contre le syndrome métabolique. Les Astéracées semblent disposer de ces substances bénéfiques.Durant ma thèse, j'ai pu montré l'effet antidiabétique d'un extrait de racine de chicorée sauvage (NCRAE), riche en acide chicorique (CRA) et en dérivés caffeoyl-quinic acides (CQAs). L'analyse de l'extrait par LC-MS a permis de déterminer le ratio CRA/CQAs de 70/30. Nous avons montré qu'un mélange d'acide chicorique et d'acide chlorogénique (70/30) mime l' effet antidiabétique de NCRAE. Nous démontrons pour la première fois le bénéfice antidiabétique d'un mélange de dérivés caffeoylsDe nombreuses Astéracées produisent des mélanges divers de dérivés caffeoyls. Afin de mieux comprendre les effets de mélanges caffeoyls nous avons décidé de réaliser une évaluation des effets biologiques in vitro d'extraits riches en caffeoyls issus de dix Astéracées. Nous voulons ensuite réaliser une analyse corrélative entre leurs contenus et leurs effets. L'analyse LC-MS est en cours actuellement.Enfin, deux plantes exotiques (du Congo Kinshasa) bien connues pour leur vertu antidiabétique par les tradipraticiens ont été étudiées. Bien que faisant parties d'autres familles botaniques, celles-ci contiennent également des dérivés caffeoyls. Il était donc intéressant d'appliquer nos critères d'évaluation in vitro du potentiel antidiabétique d'une plante afin d'envisager ou non l'implication des dérivés caffeoyls.Mon travail soutien l'usage en mélanges des dérivés caffoyls afin de lutter contre le syndrome métabolique et le diabète de type 2. / Metabolic syndrome and type 2 diabetes are considered as chronic pathologies. The metabolic syndrome via physiological dysfunctions that self-sustain and expand will lead to type 2 diabetes. The major dysfunctions are abdominal obesity, inflammation and tissue oxidative stress and finally tissue insulin resistance. insulin sensitive. It is therefore necessary to fight effectively against these dysfunctions in order to fight against these chronic pathologies. The work of the team in which I carried out my thesis made it possible to highlight the pleiotropic effects of substances of the family of caffeoyls derivatives. These derivatives widely recognized as antioxidant substances have insulin-sensitizing effects (increase glucose uptake insulin stimulus) and also insulin-stimulating (increase the insulin secretion capacity of the -pancreatic cell). The plants that produce these caffoyl derivatives are therefore interesting sources of new health foods, claims or beverages infused to oppose the metabolic syndrome. Asteraceae seem to have these beneficial substances.During my thesis, I was able to show the antidiabetic effect of wild chicory root extract (NCRAE), rich in chicoric acid (CRA) and caffeoyl-quinic acid derivatives (CQAs). Analysis of the extract by LC-MS determined the CRA / CQAs ratio of 70/30. We have shown that a mixture of chicoric acid and chlorogenic acid (70/30) mimics the antidiabetic effect of NCRAE. We demonstrate for the first time the antidiabetic benefit of a mixture of caffeoyl derivativesMany Asteraceae produce various mixtures of caffeoyl derivatives. In order to better understand the effects of caffeoyl mixtures, we decided to carry out an evaluation of the in vitro biological effects of caffeoyl rich extracts from ten Asteraceae. We then want to carry out a correlative analysis between their contents and their effects. LC-MS analysis is ongoing.Finally, two exotic plants (Congo Kinshasa) well known for their antidiabetic properties by traditional "healers" were studied. Although belonging to other botanical families, these also contain caffeoyl derivatives. It was therefore interesting to apply our criteria of in vitro evaluation of the antidiabetic potential of a plant in order to envisage or not the implication of the caffeoyls derivatives.My work supports the use in mixtures of caffoyl derivatives to fight against metabolic syndrome and type 2 diabetes.

Les études d’association pangénomique (GWAS) ont permis la mise en évidence de nouvelles voies putativement importantes dans la physiopathologie du diabète de type 2, par l’identification de variants génétiques fréquents (SNP) de susceptibilité au diabète de type 2, mais souvent avec peu ou pas d'informations sur le mécanisme sous-jacent expliquant le lien entre ces variants génétiques et le phénotype diabétique. En effet ces SNP sont souvent non codants et ont un effet modeste sur le risque de diabète de type 2, ce qui rend difficile leur étude d’un point de vue fonctionnel. Dès le début des GWAS, il a été suggéré que ces gènes associés au diabète de type 2, étaient des « gènes de la cellule β pancréatique » sans que des études fonctionnelles n’aient été faites de manière systématique. Dans ce contexte, nous avons mené une étude de fishing pour déblayer cette quantité importante de données provenant des GWAS et d’identifier des gènes potentiellement importants, pouvant être de nouvelles cibles thérapeutiques. Le premier objectif de ma thèse a été l’étude de l’expression des gènes de susceptibilité au diabète de type 2 dans un panel de tissus humains comprenant des tissus pancréatiques et des tissus sensibles à l’insuline. Pour cela nous avons utilisé une technique de quantification non biaisée de l’expression génique dans le but de montrer si ces gènes associés au diabète de type 2 avaient une expression enrichie (proportion de gènes de susceptibilité au diabète de type 2 surexprimés dans les cellules β versus les autres tissus) dans les cellules β pancréatiques. Nous avons ensuite réalisé des études fonctionnelles sur la trentaine de gènes de susceptibilité au diabète de type 2 les plus exprimés dans notre modèle cellulaire par des tests de sécrétion d’insuline, des études de la viabilité cellulaire, du séquençage d’ARN (RNA-seq) et du western blotting dans la lignée de cellules β pancréatiques humaines EndoC-βH1. Les EndoC-βH1 sont des cellules en mesure de sécréter de l’insuline en réponse au glucose et à d’autres sécrétagogues. Nous les avons utilisé afin d’étudier le rôle de ces gènes de susceptibilité au diabète de type 2 dans la fonction de la cellule β pancréatique, en particulier dans la sécrétion insulinique. Notre étude d’expression a montré que l’expression des gènes de susceptibilité au diabète de type 2 est enrichie de manière significative dans les cellules β pancréatiques et la lignée EndoC-βH1. Pour cinq gènes du diabète de type 2 (TBC1D4, TCF19, KCNK16, CDKN2A et SLC30A8) ayant une présence et un effet déjà connus dans la fonction des cellules β, nous avons démontré une variation significative de la sécrétion d’insuline après extinction génique, en concordance avec la littérature. Par ailleurs, nous avons pu mettre en évidence quatre gènes de susceptibilité au diabète de type 2 (PRC1, SRR, ZFAND3 et ZFAND6) montrant une baisse significative de la sécrétion d’insuline après extinction génique et dont la présence ou la fonction dans la cellule β était pour l’heure inconnue. Les analyses RNA-seq ont montré une association significative de l’extinction de ces gènes avec des réseaux moléculaires liés à la physiopathologie du diabète de type 2 (par exemple : l’apoptose des cellules pancréatiques, l’insulinémie, la glycolyse, le stress du réticulum endoplasmique…). Et l’évaluation de l’expression de nos quatre gènes dans des îlots de souris obèses (ob/ob) ou traitées à la streptozotocine a montré une corrélation positive de leur expression avec celle de l’insuline. Notre étude a démontré que les études fonctionnelles post-GWAS sont importantes et permettent de définir le lien de causalité des gènes de susceptibilité avec la maladie, et ainsi de mener à des progrès sur la compréhension de la physiopathologie de la maladie [...] / Genome-wide association studies (GWAS) have identified a plethora of single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with the risk of type 2 diabetes, but most often with little information about the mechanism underlying the relationship between these genetic variants associated with type 2 diabetes and the diabetic phenotype. Indeed, these SNPs are often noncoding and have a modest effect on the risk of type 2 diabetes, making difficult their functional study. At the beginning of the GWAS era, it has been suggested that susceptibility genes for type 2 diabetes are strongly involved in pancreatic β cell gene function, while no functional studies had been systematically performed. In this context, we conducted a “fishing” study to decipher this large amount of data generated by GWAS and to pinpoint potentially important genes that may be new therapeutic targets. The first objective of my thesis was to study the expression of type 2 diabetes susceptibility genes in a panel of human tissues comprising pancreatic and insulin-sensitive tissues using an unbiased technique of quantification of genes expression in order to show that these genes associated with type 2 diabetes were enriched in pancreatic β-cells. We then performed functional studies on the thirty mostly expressed genes in our cell model by insulin secretion tests, cell viability test, RNA sequencing (RNA-seq) and Western blotting in the human pancreatic β cell line (EndoC-βH1). These cells are able to secrete insulin in response to glucose and other secretagogues. Our goal was to study the role of these type 2 diabetes susceptibility genes in pancreatic β cell function, particularly in insulin secretion. Our expression study of type 2 diabetes susceptibility genes showed that their expression is significantly enriched in pancreatic β cells and the EndoC-βH1 cell line. For five genes associated with type 2 diabetes (TBC1D4, TCF19, KCNK16, CDKN2A and SLC30A8) with an already known presence and function in pancreatic β cell, we showed a significant variation in glucose-stimulated insulin secretion after gene silencing, in agreement with the literature. In addition, we identified four type 2 diabetes associated genes (PRC1, SRR, ZFAND3 and ZFAND6), with a significant decrease in insulin secretion after gene silencing without already know function in pancreatic β cell. RNA-seq has shown a significant association between the extinction of these genes and molecular networks related to the pathophysiology of type 2 diabetes (e.g. apoptosis of pancreatic cells, insulinemia, glycolysis, endoplasmic reticulum stress response...). The assessment of the expression of our four genes in the islets of obese mice (ob/ob) or treated with streptozotocin shows a positive correlation between their expression and the expression of insulin. Our study has shown that post-GWAS functional studies are important and can help to define the causal link between these genes and the disease, and therefore to make progress in the understanding of the pathophysiology of type 2 diabetes. This study allowed us to identify genes whose function in β cell was not anterior known and which are involved in pancreatic β cell function and the pathophysiology of type 2 diabetes.

Le diabète de type 2 (DT2) est une pathologie plus fréquente dans les départements d'outre-mer qu'en France métropolitaine. Ce constat serait d'autant plus vrai dans les quartiers vulnérables ultra-marins présentant une population exposée de surcroît à des déterminants sociaux qui favorisent la survenue de cette maladie, notamment l'accès réduit au système de santé. Ainsi, dans ce cadre de travail, la modification des comportements pour la réduction des facteurs de risque selon une approche de prévention primaire dans un quartier vulnérable, serait une stratégie d'action appropriée pour améliorer la santé de la population locale. Afin de tester cette hypothèse, nous avons évalué l'effet à long terme d'une intervention sur le mode de vie réalisée en 2001-2003 pour réduire le risque de DT2 par la perte de poids, chez 445 sujets non diabétiques à risque, en surpoids ou obèses, âgés de 18-40 ans, vivant dans deux quartiers vulnérables de la Réunion. Neuf ans après l'inclusion dans l'essai d'intervention, le suivi des participants montrait une diminution du niveau d'adiposité dans le groupe intervention comparativement au groupe témoin. Ces résultats suggèrent que l'initiation de modifications comportementales sur l'alimentation et l'activité physique associée aux pratiques communautaires autour de la santé et à l'amélioration de l'accès à la prévention en proximité, dans un contexte et un environnement " obésogènes ", présenteraient un bénéfice en santé à long terme. Suite à cette étude épidémiologique portant sur la validation d'un modèle de prévention primaire destiné à la population réunionnaise défavorisée, nous nous sommes intéressés à la problématique de la transférabilité de ce type d'intervention. Les interventions de santé publique sont des " boîtes noires " difficiles à décrire, à évaluer et à transférer. Elles ne peuvent être reproduites en l'état dans un nouveau contexte d'implémentation au risque de ne plus être efficaces et de ne pas savoir pourquoi. Ainsi, dans ce cadre de travail, il serait utile de dégager les processus théoriques " standardisables par fonction " potentiellement transférables de l'intervention (les fonctions clés) des activités concrètes implémentées sur le terrain dépendantes du contexte, et d'identifier les éléments contextuels signifiants pouvant modifier l'intervention. La construction du modèle fonctions clés / implémentation / contexte (FIC) et l'explicitation du modèle de causalité du programme de prévention, selon une approche rétrospective, collaborative entre porteur de projet, acteur de terrain et chercheurs de différentes disciplines, a permis de mieux décrire l'intervention étudiée, d'analyser sa transférabilité et de discuter son évaluation. Cette intervention sur le mode de vie comprenait treize fonctions clés réparties selon trois stratégies d'action visant la réduction des inégalités sociales de santé (renforcement des individus, renforcement de la communauté, amélioration des conditions de vie) et six objectifs spécifiques sous-jacents. Le modèle de causalité impliquait des déterminants individuels, méso-sociaux et environnementaux de la santé. L'analyse des modalités du transfert du programme vers un autre quartier vulnérable de la Réunion en 2004, a montré que : des fonctions clés, des modalités d'implémentation et des éléments contextuels étaient possiblement engagés dans la transférabilité de cette intervention. Un élargissement des méthodes de recherche concernant la population, les indicateurs de résultats et les analyses de données, serait nécessaire pour mieux évaluer l'impact de ce type d'intervention dans le réseau social du quartier. / Type 2 diabetes (T2D) is more prevalent in the French overseas territories than it is in mainland France. This observation is even more valid with respect to the disadvantaged neighbourhoods of overseas territories. Indeed, the population in these neighbourhoods is exposed to social determinants that favour the onset of T2D, including lower access to health care. In this context, we put forward the hypothesis that improvements in behaviour for risk factor reduction according to a primary prevention approach within a vulnerable neighbourhood constitute an appropriate strategy for ameliorating the health of the local population. In order to test this hypothesis, we evaluated the long-term effectiveness of a lifestyle intervention conducted in 2001-2003 and aimed at reducing the risk of T2D through weight loss in 445 high-risk non-diabetic overweight or obese subjects aged 18-40 years and living in two disadvantaged neighbourhoods of Reunion Island. Nine years after the inclusion in the intervention control trial, the follow-up of participants revealed a reduction in adiposity levels in the intervention group compared with the control group. This suggests that the initiation of changes in diet and physical activity combined with community health practices and improving prevention access within district present long-term health benefits in a context where "obesogenic" environmental and living conditions prevail. Following this epidemiological study focused on the validation of a primary preventive model for the vulnerable populations of Reunion Island, we examined the transferability of this type of intervention. Public health interventions constitute "black boxes" that are difficult to describe, evaluate and transfer. An intervention cannot be transferred as a whole to a new implementation context, as this could lead to a lack of reproducibility that would be impossible to explain. In this perspective, it seems useful to separate the intervention's "standardisable by function" and potentially transferable theoretical processes (the key functions) from the concrete and context-dependent activities implemented in the field, as well as to identify the significant contextual elements that may alter the intervention. The construction of the key functions/implementation/context model (FIC) and the clarification of the causality model of the prevention program - based on a retrospective collaborative approach that involved a project leader, field worker and researchers from several disciplines - enabled us to better describe the studied intervention, to analyse its transferability, and to discuss its evaluation. This lifestyle intervention was composed of thirteen key functions distributed into three action strategies aimed at reducing social inequalities (strengthening individuals, strengthening communities, improving living conditions) and six specific underlying goals. The causality model included individual, meso-social and environmental health determinants. In 2004, the program was transferred to another vulnerable neighbourhood of Reunion Island. The analysis of the program transfer shows that some of the key functions, modalities of implementation and contextual elements were potentially involved in the transferability of this intervention. A wider range of result indicators, data analyses, and population research methods may be needed to improve the evaluation of the intervention's impact in the neighbourhood's social network.

Le tissu adipeux sous-cutané (TAsc) est le site préférentiel du stockage postprandial des triglycérides (TG). Quand les capacités d’accrétion sont dépassées, le stockage des TG se fait dans des sites ectopiques du TA et dans des tissus non adipocytaires, par exemple foie et muscles, ce qui entraine de multiples dysfonctionnements dans ces organes et tissus, et permet le développement du syndrome d’insulinorésistance. Chez les sujets obèses, la période postprandiale est caractérisée par des anomalies métaboliques, immunitaires, hormonales, et également par une diminution importante du flot sanguin dans le tissu adipeux (FSTA) sous-cutané. Ce blocage de la perfusion postprandiale du TA a aussi été montrée chez des individus minces qui avaient de très lourds antécédents familiaux de maladies cardiométabolique (obésité, diabète de type 2, maladies cardiovasculaires). Dans cette thèse, on classifiera ces individus comme « non-répondeurs ». À ce jour, peu d’attention a été accordée à ce phénomène. L’hypothèse qui sous-tend cette thèse est que les anomalies du FSTA sont innées ou primaires et sont impliquées très tôt dans le développement de la résistance à l’insuline (RI), du diabète de type 2 et du syndrome métabolique. Le but de notre recherche était donc de vérifier si les altérations du FSTA sont présentes chez les personnes saines et minces, mais à très haut risque de développer une RI ou une maladie cardiométabolique. Nous avons aussi cherché à déterminer les facteurs liés à la non-réponse. Pour cela il nous a fallu explorer certains facteurs hormonaux impliqués dans la régulation du FSTA. Nos résultats montrent que le FSTA est très diminué, à jeun et en postprandial, chez les sujets à haut risque de maladies cardiométaboliques mais encore minces et métaboliquement sains, sans RI. Nous avons aussi montré, pour la première fois, l’effet vasodilatateur du peptide intestinal vasoactif (VIP) dans le TAsc, tout comme le rôle stimulant du système cholinergique dans la régulation postprandiale du FSTA. Cependant, aucun de ces facteurs ne participe au dysfonctionnement du FSTA postprandial chez les non-répondeurs. Des taux répétés de TG plus élevés chez les non-répondeurs et l’association du FSTA avec certains indices de la RI décrits dans la littérature suggèrent que l’altération du métabolisme lipidique suite à la diminution du FSTA puisse servir de médiateur à la détérioration de la sensibilité à l’insuline. / Abstract : Subcutaneous adipose tissue (SCAT) is the preferential site of triacylglycerols (TAG) postprandial disposal. When the buffering capacity of SCAT for lipids is exceeded, TAG are disposed in ectopic adipose tissue depots and in non-adipose tissues, such as liver and muscles. Consequently, multiple dysfunctions of these organs and tissues develop including insulin resistance (IR). In obese people, the postprandial period is characterized by metabolic, immune and hormonal alterations, but also by severely altered adipose tissue blood flow (ATBF). Nevertheless, significant alteration of postprandial ATBF was also found in lean individuals with highly positive familiar history of cardiometabolic diseases (obesity, type 2 diabetes, cardiovascular diseases). In the thesis, we term them as "non-responders". Up to date, little attention has been payed to this phenomenon. The underlying hypothesis of this thesis is that alterations in ATBF are inborne or very early and that they participate on the development of IR, type 2 diabetes and metabolic syndrome. Consequently, the aim of our research was to verify if the alterations in ATBF are present in healthy, normal-weight subjects, but at very high risk for development of IR or cardiometabolic diseases. Simultaneously, we searched for factors linked with nonresponsiveness phenomenon. To do this, we examined some hormonal factors in ATBF regulation. Our results confirm the presence of altered fasting and postprandial ATBF in at highrisk subjects for cardiometabolic diseases, but still lean and metabolically healthy, without IR. For the first time, we have also demonstrated the role of cholinergic system in postprandial ATBF regulation, and vasodilatory effect of vasoactive intestinal peptide (VIP) in SCAT. However, none of these factors takes part in postprandial ATBF dysfunction in non-responders. Higher TAG levels repeatedly found in non-responders and the association of ATBF with some indices of insulin sensitivity described in the literature suggest that alteration of lipid metabolism as a result of low ATBF may mediate deterioration of insulin sensitivity.

L’obésité et le diabète de type 2 (DT2) sont des pathologies métaboliques associées à des perturbations de l’homéostasie glucidique et énergétique. Les enterohormones sont des acteurs importants de la regulation des mécanismes perturbés lors de ces pathologies. Parmi ces enterohormones, le GLP-1, sécrété par les cellules entéroendocrines de type L suite à un repas, permet d’amplifier la sécrétion d’insuline par les cellules β-pancréatiques et de diminuer la prise alimentaire. L’objectif de ma thèse a été de caractériser le rôle du récepteur nucléaire HNF-4γ dans l’homéostasie énergétique et la fonction endocrine de l’intestin.A l’aide d’un modèle murin d’invalidation totale et constitutive du facteur de transcription HNF-4γ, notre équipe a mis en évidence que l’absence de HNF-4γ induit une amélioration de la tolérance au glucose grâce à une augmentation du nombre de cellules L et de la quantité plasmatique de GLP-1 en réponse au glucose. L’ensemble de ces données démontre pour la première fois un rôle de HNF-4γ dans l’homéostasie glucidique via une modulation du lignage enteroendocrine spécifique du GLP-1 et suggère que son absence pourrait protéger les souris de l’établissement d’un DT2.Par ailleurs, la perte d’expression de HNF-4γ confère une protection vis-à-vis de la prise de poids et de l’intolérance au glucose normalement induites par six semaines d’un régime riche en lipides et en fructose grâce une perte énergétique accrue dans les fécès essentiellement due à une malabsorption des acides gras.En conclusion, cette étude met en exergue le rôle du récepteur nucléaire intestinal HNF-4γ dans la fonction enteroendocrine et la susceptibilité à l’obésité et au DT2. / Obesity and type 2 diabetes (T2D) are metabolic pathologies associated with glucose and energy homeostasis perturbations. Enterohormones are important players in the regulation of the mechanisms disturbed during these pathologies. Among these enterohormones, GLP-1, secreted by enteroendocrine L cells in response to a meal, potentiates insulin secretion by pancreatic β cells and inhibits food intake. The aim of my thesis was to characterize the role of the nuclear receptor HNF-4γ in the energy homeostasis and the endocrine function of the intestine.By using a total and constitutive HNF-4γ knock-out mouse model, our team has highlighted that the loss of hnf-4γ induces an improved glucose tolerance. This effect is due to an increased GLP-1 cell number and GLP-1 plasma levels in response to glucose. All together these data demonstrate for the first time a role of HNF-4γ in glucose homeostasis through a modulation of the enteroendocrine lineage specific for GLP-1 and suggest that its absence could protect mice from the T2D establishment.The loss of HNF-4γ protects mice from body weight gain and glucose intolerance normally induced by six weeks of a high-fat/high-fructose diet demonstrating its involvement in obesity and T2D. HNF-4γ -/- mice are protected from obesity by a greater energy loss in faeces mainly due to lipid malabsorption. These results demonstrate that HNF-4γ is necessary for the intestinal fatty acids uptake.In conclusion, this study highlights the role of the intestinal nuclear receptor HNF-4γ in enteroendocrine function and susceptibility to obesity and T2D.

Situé dans le noyau suprachiasmatique (SCN) de l’hypothalamus, l'horloge principale contrôle les rythmes des processus comportementaux et métaboliques chez les mammifères. Par exemple, les rythmes quotidiens de veille-sommeil, d'alimentation-jeûne, de glycémie, de tolérance au glucose et de sensibilité à l'insuline sont régulés par l'horloge SCN. La lumière est le synchroniseur principal du SCN, même si de nombreux facteurs autres que la lumière, tels que l'éveil comportemental ou des facteurs métaboliques, peuvent également moduler la phase ou la période des SCN. L'objectif de cette thèse était d'étudier différents aspects des interactions entre l'éveil comportemental, les rythmes circadiens et le métabolisme du glucose. Dans la première partie, nous avons déterminé l'action centrale du Gastrin-Releasing Peptide (GRP), un neuropeptide synthétisé dans le SCN, sur le métabolisme du glucose. Nos résultats indiquent qu’une injection icv de GRP induit une hyperglycémie prolongée. Nous avons également montré qu’une privation de sommeil à court terme conduit à une détérioration de la tolérance au glucose. Dans la deuxième partie, nous avons démontré que l'éveil comportemental induit par la privation de sommeil ou une injection de caféine améliore l’entraînement photique de l'horloge SCN chez un rongeur diurne : le rat roussard du Soudan, Arvicanthis ansorgei. Ces réponses circadiennes chez une espèce diurne qui sont opposées à celles précédemment mises en évidence chez les rongeurs nocturnes pourraient avoir des applications biomédicales. / Located in the hypothalamic suprachiasmatic nucleus (SCN), the master clock generates rhythms of behavioural and metabolic processes in mammals. For example, daily rhythms of sleep-wake, fasting-feeding, plasma glucose concentration, glucose tolerance and insulin sensitivity are regulated by the SCN clock. Light is the primary synchronizer of SCN pacemaker though many light-independent factors such as behavioural arousal and metabolic cues also have phase and period resetting properties. The aim of thesis was to study different aspects of the interactions between behavioural arousal, circadian rhythms and glucose metabolism. In the first part, we extended the study of brain control of glucose metabolism by investigating the central action of gastrin-releasing peptide (GRP), a neuropeptide synthesized in the SCN, on glucose metabolism. Our result indicates that central GRP induces long-lasting hyperglycemia. We also showed that acute sleep deprivation leads to impaired glucose tolerance. In the second part, we demonstrated that behavioural arousal induced by sleep deprivation or caffeine treatment enhances photic-entrainment of the SCN clock in the diurnal Sudanian grass rat, Arvicanthis ansorgei. These circadian responses in a diurnal species are opposite to the earlier findings in nocturnal rodents and may have biomedical applications.

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