Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018 / L’hypercholestérolémie familiale (HF), causée par une mutation dans le gène du récepteur LDL (RLDL), constitue une des dyslipoprotéinémies primaires les plus fréquentes dans le monde et au Québec. La principale manifestation de cette maladie consiste en des concentrations accrues de cholestérol-LDL (C-LDL). Du côté des dyslipoprotéinémies secondaires, la dyslipoprotéinémie associée à la résistance à l’insuline (RI), caractérisée, entre autres, par une hyperlipidémie postprandiale, est l’une des plus fréquentes. Ces deux anomalies lipidiques induisent le développement de l’athérosclérose et de maladies cardiovasculaires. L’objectif général des travaux présentés dans cette thèse était d’étudier les mécanismes physiopathologiques influençant la sévérité phénotypique des dyslipoprotéinémies associées à l’HF et à la RI ainsi que les effets d’approches cliniques diverses dans la prise en charge de ces maladies lipidiques. Au niveau de la dyslipoprotéinémie associée à l’HF, l’association entre les concentrations plasmatiques de la proprotéine convertase subtilisine/kexine de type 9 (PCSK9) et la sévérité phénotypique de cette dyslipoprotéinémie, telle que mesurée par les concentrations de C-LDL, Lp(a) et d’apolipoprotéine (apo) B (totale et B-48), a d’abord été étudiée. Chez des patients avec une HF hétérozygote, des associations positives entre les concentrations plasmatiques de PCSK9, de CLDL, de Lp(a) et d’apo B totale, mais pas d’apo B-48, ont été observées, et ce, indépendamment du génotype du R-LDL. Par la suite, les mécanismes cardioprotecteurs et les déterminants de l’efficacité de l’aphérèse des lipoprotéines (AL) ont été étudiés dans le traitement de l’HF homozygote. L’AL consiste à délipider le plasma à l’aide d’un système extracorporel. Il a été documenté que l’AL n’a qu’un impact limité sur l’expression sanguine des gènes impliqués dans la santé cardiovasculaire. L’impact différentiel de deux systèmes d’AL sur les concentrations plasmatiques de lipoprotéines contenant l’apo B et autres molécules associées à la santé cardiovasculaire (p.ex. protéines inflammatoires et d’adhésion cellulaire) a aussi été décrit. Enfin, les associations entre les concentrations de triglycérides plasmatiques pré-AL, le génotype du R-LDL et l’efficacité de cette thérapie ont été documentées pour la première fois. Ces nouvelles évidences supportent des traitements d’AL plus intensifs chez les patients avec HF homozygote porteurs de mutations nulles dans le R-LDL et/ou présentant une hypertriglycéridémie. Au niveau de la dyslipoprotéinémie associée à la RI, l’objectif était d’abord de caractériser les altérations dans le métabolisme des lipoprotéines riches en triglycérides (LRTs) d’origine intestinale associées à cette condition. Il a été démontré que les concentrations plasmatiques d’insuline et de glucose sont différemment associées à l’expression intestinale des gènes clés impliqués dans la synthèse de ces lipoprotéines ainsi qu’au taux de sécrétion de ces mêmes lipoprotéines. Les concentrations de protéine C-réactive et de PCSK9 ont aussi été associées au taux de sécrétion de LRTs avec apo B-48 chez des hommes RI. Ces données suggèrent que le métabolisme des LRTs intestinales est altéré par la progression de la RI et/ou le développement de l’insuffisance insulinémique, l’inflammation et la PCSK9. L’impact de l’inhibition de l’absorption intestinale du cholestérol avec l’ezetimibe a ensuite été étudié afin de mieux comprendre les mécanismes hypocholestérolémiants de ce médicament en présence de RI. Il a été démontré que l’ezetimibe augmente l’expression du gène R-LDL, supportant le concept où l’augmentation de la clairance des LDLs induite par l’ezetimibe ne se produit pas qu’au foie, mais aussi à l’intestin. L’impact de deux approches nutritionnelles cliniques différentes sur le métabolisme postprandial des lipoprotéines a finalement été étudié. D’abord, il a été démontré que la substitution des acides gras saturés par des acides gras polyinsaturés oméga-6 ne modifie pas la cinétique postprandiale des LRTs apo B-48, bien qu’elle diminue la concentration plasmatique de LDLs hépatiques chez des hommes avec une RI. Enfin, il a été démontré que la matrice fromagère module l’impact du gras laitier sur la lipémie postprandiale. Une matrice fromagère ferme induit une réponse lipidique postprandiale plus lente qu’une matrice fromagère crémeuse, et ce, indépendamment de la quantité de gras consommé. À l’aide d’une approche translationnelle, de la physiopathologie à l’approche clinique, ce projet de doctorat a permis de développer de nouvelles connaissances sur les dyslipoprotéinémies associées à l’HF et à la RI. Ces travaux permettront de mieux comprendre l’effet de différentes approches médicamenteuses et nutritionnelles dans la prise en charge de ces anomalies lipidiques. / Familial hypercholesterolemia (FH), caused by mutation in the LDL-receptor (LDLR) gene, is amongst the most frequent primary dyslipoproteinemias worldwide. Extreme plasma concentrations of LDLcholesterol (LDL-C) is the main clinical feature of this disorder. The dyslipoproteinemia associated with insulin resistance (IR) is amongst the most frequent secondary dyslipidemias and is mainly characterized by postprandial hyperlipidemia. These two dyslipoproteinemias play major role in the pathogenesis of atherosclerosis and cardiovascular diseases. The general objective of this thesis was to study physiopathological mecanisms modulating phenotypic severity of dyslipoproteinemias associated with FH and IR as well as the impact of different clinical approaches in the management of these lipid disorders. With regard to the dyslipoproteinemia associated with FH, the association between plasma levels of proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9) and the phenotypic severity of this dyslipoproteinemia, as evidenced by plasma levels of LDL-C, Lp(a), apo B (total and B-48), was evaluated. In patients with heterozygous FH, positive associations among plasma levels of PCSK9, LDL-C, Lp(a) and total apo B, but not apo B-48, were observed, independent of LDLR genotype. Next, cardioprotective mechanisms and determinants of the efficacy of lipoprotein apheresis (LA) were studied. LA is the gold-standard therapy for homozygous FH as it allows to delipidate plasma using extracorporeal system. Our work demonstrated that LA has only a limited impact on the whole blood expression of genes involved in lipid metabolism and cardiovascular health. We also described the differential impact of two different LA systems on plasma levels of apo B-containing lipoproteins and other molecules involved in cardiovascular health (e.g. inflammatory and adhesion markers). Finally, associations between pre-LA plasma TG levels, the LDLR genotype and LA efficacy was investigated for the first time in homozygous FH (HoFH) patients. These analyses suggest that receptor-negative and/or hypertriglyceridemic HoFH patients may benefit from more frequent LA to reduce their exposure to apoB-containing lipoproteins in comparison with receptor-defective HoFH patients. Regarding the dyslipoproteinemia associated with IR, our first objective was to characterize alterations in intestinal TG-rich lipoprotein (TRL) metabolism associated with this condition. We demonstrated that plasma levels of insulin and glucose are differentially associated with the intestinal expression of key genes involved in TRL synthesis and with the production rate of these lipoproteins. Plasma concentrations of C-reactive protein and PCSK9 were also found to be associated with the apoB-48-containing TRL production rate in IR men. These data suggest that intestinal TRL metabolism is altered by the progression of IR and/or the onset of insulin insufficiency, inflammation and PCSK9. The impact of inhibiting the intestinal cholesterol absorption with ezetimibe was subsequently investigated in order to gain further insight into lipid-lowering mechanisms of this drug in IR state. We demonstrated that ezetimibe increases the intestinal expression of the LDLR gene, supporting the concept that increased clearance of LDLs with ezetimibe occurs not only in the liver, but also in the intestine. The impact of two different dietary interventions on postprandial lipoprotein metabolism was finally studied. We first demonstrated that the substitution of omega-6 polyunsaturated fatty acids for saturated fatty acids has no impact on TRL apo-48 kinetics, but decreases the production rate and the pool size of LDLs apoB-100. We also demonstrated that the cheese matrix modulates the impact of dairy fat on postprandial lipemia. Indeed, firm cheese matrix attenuates postprandial lipid response in comparison with soft cheese matrix, independent of cheese milk-fat content. Using a translational approach, from physiopathology to clinical approach, this thesis allowed to develop new knowledge on dyslipoproteinemias associated with FH and IR. These data will allow us to have a more comprehensive understanding of the impact of different clinical approaches, from diet to drugs, in the management of these lipid disorders.