L’altération du métabolisme postprandial des lipides et l’inflammation chronique associée apparaissent comme des éléments majeurs de la physiopathologie de l’obésité. L’implication de l’absorption intestinale d’endotoxines bactériennes du microbiote au cours de la digestion des lipides a été mise en évidence. Cependant la modulation de ces phénomènes par différentes quantités de lipides différemment structurés reste mal caractérisée, notamment chez les obèses. Nous avons mis en place un protocole clinique, en cross-over randomisé, visant à étudier chez des sujets normo-pondérés et obèses les conséquences de la digestion de matière grasse consommée, soit sous forme tartinée en différentes quantités (10 g ou 40 g), soit sous forme finement émulsionnée (40 g) sur le métabolisme postprandial des lipides et des endotoxines. Nous avons ainsi mis en évidence que l’augmentation plasmatique des chylomicrons, suite à une augmentation de la quantité de matière grasse ingérée, était plus précoce et plus importante chez les normo-pondérés que chez les sujets obèses, avec la sécrétion de plus gros chylomicrons suite à 40 g. Lorsque 40 g de matière grasse est émulsionnée, nous montrons qu’elle aboutit à un pic de triglycérides des chylomicrons plus précoce et plus élevé, reflétant une absorption facilitée des lipides, et de manière plus marquée chez l’obèse. Nous montrons aussi que cet état émulsionné aboutit à une β-oxydation plus élevée des lipides exogènes sur la journée, sans différence de perte fécale. Une endotoxémie postprandiale est également observée suite aux différents repas. L’accumulation postprandiale d’endotoxines, notamment présentes dans les chylomicrons, augmente avec la quantité de matière grasse tartinée en corrélation avec l’aire sous courbe des chylomicrons chez les obèses. En complément, l’absorption lipidique in vitro par des cellules Caco-2 était plus importante suite à l’incubation de milieux de lipolyse d’émulsions stabilisées par du caséinate que de la lécithine. Enfin, un test de digestion a été réalisé avant et après une chirurgie de by-pass gastrique pour identifier si une diminution drastique de l’absorption lipidique modifiait l’endotoxémie. Suite à l’opération, les patients sont davantage exposés aux endotoxines après la prise d’une émulsion au petit-déjeuner. En revanche, la LBP, protéine de transport des endotoxines proinflammatoire, diminue significativement à jeun et en postprandial suite à l’opération. L’ensemble de ces travaux démontrent qu’en plus des effets de la quantité de lipides ingérée sur la lipémie et l’absorption d’endotoxines associée, la structure de la matière grasse joue un rôle important dans la modulation du devenir métabolique des acides gras. La structuration des lipides alimentaires pourrait donc être spécifiquement adaptée afin d’optimiser le métabolisme lipidique postprandial, notamment chez des personnes obèses. / The alteration of postprandial lipid metabolism and associated chronic inflammation emerge as major elements in the obesity pathophysiology. The involvement of the intestinal absorption of endotoxin from microbiota during lipid digestion was recently highlighted. However, the modulation of these phenomena by different amounts of differently structured lipids remains poorly characterized, especially in obese people. We developed a cross-over randomized clinical study to explore in normal weight and obese subjects the consequences of fat digestion, consumed either spread on bread in different amounts (10 g or 40 g) or finely emulsified (40 g), on postprandial metabolism of lipids and endotoxins. We have demonstrated that the increase in plasma chylomicrons, after increase in the amount of fat ingested, was earlier and greater in normal-weight than in obese subjects, with the secretion of larger chylomicrons after consumption of 40 g of spread fat. When 40 g of fat is emulsified, we show that it leads to an earlier and higher peak of chylomicron triglycerides, reflecting facilitated absorption of fat, and more significantly in obese subjects. We also show that emulsified fat results in higher β-oxidation of exogenous lipids over the day, with no difference in fecal excretion. Postprandial endotoxemia was also observed in response to different meals. The postprandial accumulation of endotoxins, present in chylomicrons, increases with the amount of spread fat ingested and it is correlated with the area under the curve of chylomicrons in obese subjects. In addition, the in vitro lipid absorption by Caco-2 cells was greater following incubation with lipolysis media of emulsions stabilized by caseinate than lecithin. Finally, a digestion test was conducted before and after gastric bypass surgery to identify whether a drastic reduction in lipid absorption altered metabolic endotoxemia. After surgery, patients are more exposed to endotoxins in the morning after emulsion consumption at breakfast. However, LBP, a proinflammatory protein transporting endotoxins, significantly decreases after surgery. Altogether, these studies demonstrate that in addition to the metabolic effects of dietary fat intake on lipemia and associated endotoxemia, the fat structure also plays an important role in the modulation of further fatty acid handling. Structuring of dietary lipids could thus be specifically adapted to optimize postprandial lipid metabolism, especially in obese people.

L’obésité est associée à un état inflammatoire chronique de bas grade ainsi qu’à descomplications métaboliques secondaires telles que l’insulino-résistance, l’intolérance au glucose etla stéatose hépatique. La composition bactérienne intestinale semble tenir une place importantedans l’apparition de ces complications. Il a en effet été montré qu’une altération du microbiote parun régime obésogène était associée à une endotoxémie métabolique caractérisée par uneaugmentation des concentrations circulantes de lipopolysaccharides bactériens. Les AGPI enn-3 possèdent des propriétés anti-obésogènes et anti-inflammatoires qui pourraient passer par unemodulation du microbiote intestinal et une prévention de l’endotoxémie métabolique. Nous avonsmontré que des souris transgéniques fat-1, présentant des teneurs tissulaires en AGPI enn-3 élevées, soumises durant 18 semaines à un régime obésogène, étaient résistantes à l’obésité etaux troubles métaboliques associés. Ces animaux présentent un maintien de la fonction barrièreintestinale et une prévention de l’endotoxémie métabolique. De plus, une analyse du microbiotecaecal révèle une augmentation du phylum Akkermansia. Enfin, nous avons montré qu’un transfertde matériel fécal de souris fat-1 à des souris sauvages maintenues sous régime obésogène protègeces dernières du développement d’une obésité et des comorbidités associées. Ainsi, uneaugmentation de la teneur en Akkermansia au niveau intestinal par les AGPI en n-3, peutreprésenter une stratégie intéressante de prévention de l’obésité, ainsi que de l’insulino-résistance,l’intolérance au glucose et la stéatose hépatique qui lui sont associées. / Obesity is associated with chronic low-grade inflammatory state and secondary metabolicdisorders, such as insulin-resistance, glucose intolerance and hepatic steatosis. Gut microbiotaseems to play an important role in these obesity features. Moreover, microbiota dysbiosis has beenshown to be associated with increased systemic lipopolysaccharides levels, called metabolicendotoxemia. N-3 PUFAs are anti-obesity and anti-inflammatory molecules able to modulate gutmicrobiota and prevent metabolic endotoxemia. We showed that fat-1 transgenic mice,endogenously synthetizing n-3 PUFAs, resist to obesity development and comorbidities whensubmitted to diet-induced obesity for 18 weeks. These mice exhibit a maintained intestinal barrierfunction and a prevention of metabolic endotoxemia. Moreover, cecal microbiota analysis revealedan increase of Akkermansia phylum. Microbiota transplantation of fat-1 mice to wild type micewas shown to exert protective effects against diet-induced obesity and associated disorders. Thus,increasing gut microbiota Akkermansia population by appropriate n-3 PUFAs may represent apromising strategy to prevent obesity, insulin-resistance, glucose intolerance and hepatic steatosis.

Le but de ce travail est d’étudier le lien suspecté entre l’inflammation buccale et la survenue des AVC ischémiques. Dans les pays occidentaux, l’incidence des infarctus cérébraux est en augmentation malgré les campagnes de prévention visant à limiter l’exposition aux facteurs de risque classiques des pathologies ischémiques. Près de 9% des accidents vasculaires cérébraux sont sans étiologie connue. Le facteur déclenchant de l’AVC ischémique ou le « key trigger » reste inconnu. Des études récentes montrent qu’un AVC ischémique est plus susceptible de se déclencher dans la semaine qui suit un événement infectieux. De ce fait, l’inflammation buccale entraînant une élévation de différents biomarqueurs inflammatoires est susceptible de favoriser la survenue des AVC. Dans un premier temps, une méta-analyse a été effectuée afin de faire la synthèse des données étudiant la relation entre l’inflammation buccale et la survenue des AVC. Elle a montré que le risque d’avoir un AVC ischémique fatal augmente de 38% chez les sujets atteints de parodontite sévère. Dans un deuxième temps, deux études cliniques observationnelles ont été mises en place afin de renforcer la validité des liens épidémiologiques supposés et d’apporter de nouveaux éléments dans la compréhension des mécanismes physiopathologiques liant l’inflammation buccale et la survenue des AVCI. Les résultats montrent une relation entre le degré d’inflammation buccale et les marqueurs biologiques athéromateux et inflammatoires. En effet, nos résultats montrent une augmentation des taux de CRP, de VLDL, de triglycérides et une diminution des taux de HDL lors d’une atteinte parodontale sévère. C’est la perte osseuse parmi les marqueurs cliniques de l’inflammation buccale aisément évaluable sur un panoramique dentaire, qui est la plus significativement liée au risque de la survenue des AVC ischémiques. Les résultats de cette thèse suggèrent que la présence d’un contexte buccal inflammatoire favoriserait la survenue le développement d’un AVCI. En outre, nos résultats confirment la nécessité d’une coopération entre l’odontologue et le neurologue afin d’améliorer la prise en charge du risque vasculaire chez un patient ayant un AVCI avec une inflammation buccale. / The aim of this work is to investigate the suspected link between oral inflammation and the occurrence of ischemic stroke. In Western countries, the incidence of ischemic stroke is rising despite prevention campaigns aiming at limiting the exposure to common risk factors for ischemic diseases. Nearly 9% of strokes are of unknown etiology. The triggering factor for ischemic stroke or "trigger key" remains unknown. Recent studies have shown that ischemic stroke is more likely to occur in the week following an infectious event. Therefore, oral inflammation, that causes a rise in various inflammatory biomarkers is studied as potentially increasing the risk of stroke. Firstly, a meta-analysis was performed to synthesize data about the relationship between oral inflammation and the occurrence of stroke. It has shown that the risk of fatal ischemic stroke increases by 38% in patients with severe periodontitis. Secondly, two observational clinical studies have been implemented to strengthen the validity of the supposed epidemiological links and bring new elements in our understanding about the pathophysiological mechanisms linking oral inflammation and the occurrence of ischemic stroke. The results show a proportional relationship between the degree of oral-inflammation and biological assessments that demonstrate pro-atherosclerotic and pro-inflammatory state. Indeed, we observe an increase in CRP levels, VLDL triglycerides and a decrease in HDL in patients with severe periodontal disease. Bone loss, that is easily measurable on a dental panoramic radiograph, appears to be the main risk factor of the occurrence of ischemic stroke.The results of this thesis show that the presence of an inflammatory oral environment is an additional marker for the discovery of a cardiovascular risk in patients combining other conventional risk factors of ischemic stroke. In addition, our results suggest the need for cooperation between the neurologists and odontologists to improve the management of cardiovascular risk in patients with ischemic stroke and oral inflammation.

Le tractus digestif et le foie interagissent continuellement, non seulement à travers les connexions anatomiques, mais également par des liens physiologiques/fonctionnels. Le déséquilibre de l’axe intestin-foie apparait de plus en plus comme un facteur primordial dans les désordres cardiométaboliques, à savoir l’obésité, le syndrome métabolique, le diabète de type 2 et la stéatose hépatique non alcoolique (NAFLD), pour lesquels la prévalence demeure alarmante, les mécanismes moléculaires encore méconnus, et les traitements peu efficaces. L’hypothèse centrale du présent projet de recherche est que la combinaison d’anomalies génétiques et nutritionnelles affecte la sensibilité de l’insuline intestinale, ce qui conduit à une surproduction des chylomicrons, à une dyslipidémie, une insulinorésistance systémique et des répercussions sur le foie. Dans cet agencement, le foie développe une NAFLD progressive, impliquant plusieurs sentiers métaboliques intrinsèques et des mécanismes comprenant le stress oxydatif, l’inflammation et l’insulinorésistance. En revanche, des nutriments, comme les acides gras polyinsaturés (AGPI) n-3, peuvent présenter des effets bénéfiques en ciblant plusieurs circuits pathogéniques. L’objectif central de cette thèse consiste à : (i) Démontrer que des gènes codant pour les protéines intestinales clés associées au transport des lipides, comme c’est le cas du Sar1b GTPase, peuvent interagir avec l’environnement nutritionnel pour produire l’obésité et des dérangements cardiométaboliques, incluant la NAFLD ; (ii) Explorer les mécanismes hépatiques sous-jacents à la NAFLD; et (iii) Identifier les effets et les cibles thérapeutiques des AGPI n-3 sur la NAFLD. Ces objectifs seront soutenus par une prospection de la littérature scientifique disponible dans les champs du syndrome métabolique et de la NAFLD afin d’en disséquer les forces et les faiblesses au bénéfice de la communauté scientifique. À ces fins, nous avons utilisé des modèles animaux et cellulaires manipulés génétiquement, des animaux exposés de façon chronique à des diètes riches en lipides, des spécimens de tissus hépatiques obtenus durant la chirurgie bariatrique d’obèses morbides, et une cohorte d’adolescents obèses souffrant de NAFLD et qui seront traités avec les AGPI n-3. L’ensemble de nos expériences ont soutenu nos hypothèses et ont mis en évidence les concepts et mécanismes suivants : (i) L’abondance d’un gène crucial (notamment Sar1b GTPase) au niveau de l’intestin, en synergie avec une alimentation obésogène, perturbe l’homéostasie locale et mène à des dérangements cardiométaboliques, défiant même l’axe intestin-foie ; (ii) Les causes développementales de la NAFLD comprennent les dérangements du métabolisme des acides gras, du statut redox et inflammatoire, de la sensibilité à l’insuline, des sentiers métaboliques (lipogenèse, β-oxydation, gluconéogenèse) et de l’expression des facteurs de transcription; et (iii) Les AGPI n-3 représentent un robuste arsenal thérapeutique des dérangements cardiométaboliques, notamment la NAFLD, en agissant sur plusieurs cibles pathogéniques. Globalement, nos résultats montrent le rôle indéniable de l’intestin comme organe insulino-sensible interagissant de près avec les aliments et capable de déclencher des troubles métaboliques. Plusieurs mécanismes gouvernant les désordres métaboliques ont été dévoilés par nos travaux. En outre, nos études cliniques ont pointé la force thérapeutique des AGPI n-3 qui interviennent dans de nombreux processus de régulation métaboliques et notamment dans le stress oxydatif et l’inflammation. / The digestive tract and liver interact continuously, not only through anatomical connections, but also through physiological / functional links. The imbalance of the intestine-liver axis is increasingly emerging as a key factor in cardiometabolic disorders (CMD), namely obesity, metabolic syndrome, type 2 diabetes, and non alcoholic fatty liver disease (NAFLD), for which prevalence remains alarmingly high, molecular mechanisms are poorly understood, and treatments are largely inefficient. The central hypothesis of this research project is that the combination of genetic and nutritional abnormalities affect intestinal insulin sensitivity, leading to overproduction of chylomicrons, dyslipidemia, systemic insulin resistance and dysregulated intestine-liver axis. In this situation, the liver develops progressive NAFLD, implicating several intrinsic metabolic pathways and mechanisms, including oxidative stress, inflammation and insulin resistance. In contrast, functional foods, such as omega-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFA), may have beneficial effects by targeting several pathogenic pathways. The central objective of this thesis is to: (i) Demonstrate that genes coding for key intestinal proteins associated with lipid transport, as is the case with Sar1b GTPase, can interact with the nutritional environment to produce obesity and CMD, including hepatic steatosis; (ii) explore the mechanisms underlying NAFLD; and (iii) identify the effects and therapeutic targets of n-3 PUFA. These objectives will be supported by a critical review on metabolic syndrome and NAFLD in order to dissect their strengths and weaknesses for the benefit of the scientific community. For these purposes, we used genetically engineered animal and cell models, chronic exposure of animals to high-fat diets, liver tissue specimens obtained during bariatric surgery of morbidly obese patients, and treatment of obese NAFLD adolescents with n-3 PUFA. All of our experiments supported our hypotheses and highlighted the following concepts and mechanisms: (i) The abundance of a crucial gene (notably Sar1b GTPase) in the intestine, in synergy with an obesogenic diet, disrupts local homeostasis and leads to CMD, challenging even the intestine-liver axis; (ii) Developmental causes of NAFLD include disturbances of fatty acid metabolism, redox and inflammatory status, insulin sensitivity, metabolic pathways (lipogenesis, β-oxidation, gluconeogenesis), and expression of transcription factors; and (iii) n-3 PUFA represent a robust therapeutic arsenal of CMD, including NAFLD, by acting on several pathogenic targets. Overall, our results show the undeniable role of the intestine, as an insulin-sensitive organ, interacting closely with obesogenic food, and capable of triggering CMD, including perturbations of the intestine-liver axis. Several mechanisms governing metabolic disorders have been unveiled by our work. In addition, our clinical studies have pointed to the therapeutic potential of n-3 PUFA involved in many regulatory processes, including oxidative stress and inflammation.

En raison des avancées thérapeutiques, plus de 90% des enfants atteints de la leucémie lymphoblastique aiguë (LLA) survivent à la maladie. Cependant, plusieurs survivants sont à risque de développer des morbidités à long terme, causées par le cancer et ses traitements, surtout que ces derniers sont administrés pendant une période cruciale du développement. Les effets néfastes à long terme comprennent notamment des désordres cardiométaboliques tels que l’obésité, la dyslipidémie et le diabète de type 2. Bien que leur étiologie précise ne soit pas entièrement comprise, certains mécanismes sous-jacents au développement des complications à long terme ont été proposés. Étonnamment, peu d’études ont évalué la relation entre l’alimentation et les complications cardiométaboliques chez les survivants du cancer pédiatrique. Dans la population générale, de mauvaises habitudes alimentaires ont été associées à l’incidence des composantes du syndrome métabolique et de l’athérosclérose. Également, il a été démontré que le microbiote intestinal joue un rôle prépondérant dans la pathogenèse et la progression des perturbations cardiométaboliques dans la population générale. Ce rôle a été peu étudié dans la population survivante de cancer, alors que les traitements pourraient mener à des modifications importantes de la composition, de la diversité et de la fonction du microbiote intestinal. Nos travaux ont visé l’étude de l’état de santé cardiométabolique et nutritionnelle de survivants de la LLA de l’enfant et la détermination des associations entre les deux. De plus, nous avons exploré les mécanismes impliquant le microbiote intestinal dans le développement des complications cardiométaboliques. L’ensemble des travaux a été réalisé dans le cadre de l’étude PETALE (Prévenir les effets tardifs des traitements de la leucémie lymphoblastique aiguë) au Centre hospitalier universitaire Sainte-Justine à Montréal. Nos résultats ont mis en évidence la forte prévalence des complications cardiométaboliques chez les adolescents et les jeunes adultes survivants de la LLA pédiatrique. Ils ont aussi confirmé leur risque cardiovasculaire accru par rapport à la population générale canadienne, plus particulièrement ceux ayant été exposés à la radiothérapie crânienne. En outre, des altérations des profils des lipoprotéines et apolipoprotéines, indicateurs d’une augmentation du risque d’athérosclérose, ont été identifiées. Nous avons observé que les survivants respectent peu les recommandations alimentaires et leurs mauvaises habitudes alimentaires affectent leur état nutritionnel et métabolique. Nos résultats confirment l’association d’un régime alimentaire de qualité et une meilleure santé cardiométabolique des survivants. Nous avons identifié une association inverse entre un apport élevé de macro- et micronutriments spécifiques (protéines, sélénium, zinc, cuivre, riboflavine et niacine) ainsi que de viande et le risque de présenter des taux de HDL-C faibles chez les survivants tandis que la restauration rapide était associée positivement avec ce risque. Il est à noter que malgré un faible apport en vitamine D, la prévalence de l’insuffisance ou de la carence en vitamine D n’est pas plus importante chez les survivants que dans la population générale canadienne. Nous avons identifié des associations entre des biomarqueurs plasmatiques de l’inflammation viscérale et de l’endotoxémie et les complications cardiométaboliques chez les survivants de la LLA pédiatrique. Nous avons également mis en évidence la relation entre l’endotoxémie métabolique, l’inflammation et la présence de complications cardiométaboliques. Une revue de littérature a permis de détailler le rôles émergent de la dysbiose intestinale dans les complications métaboliques chez les survivants. Dans nos travaux exploratoires, nous avons constaté que, dans une grande proportion des survivants métaboliquement non sains, il y avait une abondance réduite de familles de bactéries ayant des rôles protecteurs envers l’endotoxémie métabolique. Nous avons aussi démontré la faisabilité d’utiliser un modèle murin xénogénique de LLA pour étudier les mécanismes du développement des complications cardiométaboliques. L’identification de biomarqueurs et de mécanismes biologiques ainsi qu’une meilleure compréhension de la manière dont le régime et les composantes alimentaires peuvent affecter les survivants de la LLA de l’enfant permettra le développement de stratégies de prévention pour minimiser les séquelles à long terme, améliorer le suivi des patients et optimiser la qualité de vie de cette population à haut risque. / As a result of therapeutic advances, more than 90% of children with acute lymphoblastic leukemia (ALL) survive the disease. However, many survivors are at risk of developing long-term morbidities caused by the cancer and its treatments, especially since these are administered during a crucial period of their development. Long-term adverse effects include cardiometabolic disorders such as obesity, dyslipidemia and type 2 diabetes. Although their precise etiology is not fully understood, some mechanisms underlying the development of long-term complications have been proposed. Surprisingly, few studies have evaluated the relationship between diet and cardiometabolic complications in childhood cancer survivors. In the general population, poor dietary habits are associated with the incidence of metabolic syndrome components and atherosclerosis. Also, the intestinal microbiota appears to play a major role in the pathogenesis and progression of cardiometabolic disturbances in the general population. This role has been poorly studied in cancer survivor populations, where treatments could lead to significant changes in intestinal microbiota composition, diversity and function. We studied the cardiometabolic and nutritional health status of childhood ALL survivors and determined the associations between the two. In addition, we explored the intestinal microbiota as an underlying mechanism of cardiometabolic complication development. This work was carried out as part of the PETALE (Preventing Late Effects of Acute Lymphoblastic Leukemia Treatments) study at the Centre hospitalier universitaire Sainte-Justine in Montreal. Our results highlighted the high prevalence of cardiometabolic complications in adolescent and young adult survivors of childhood ALL. They also confirmed their increased cardiovascular risk compared to the general Canadian population, particularly those exposed to cranial radiotherapy. In addition, alterations in lipoprotein and apolipoprotein profiles, indicative of an increased risk of atherosclerosis, were identified. We observed that survivors have poor compliance with dietary recommendations and that poor eating habits affect their nutritional and metabolic status. Our results confirm the association of diet quality and a better survivors’ cardiometabolic health. We identified an inverse association between a high intake of specific macro- and micronutrients (protein, selenium, zinc, copper, riboflavin and niacin) as well as meat and the risk of having low HDL-C levels in survivors, while fast food was positively associated with this risk. It should be noted that despite low vitamin D intake, the prevalence of vitamin D insufficiency or deficiency is no greater among survivors than in the general Canadian population. We identified associations between plasma biomarkers of visceral inflammation and endotoxemia and cardiometabolic complications in childhood ALL survivors. We also demonstrated the relationship between metabolic endotoxemia, inflammation and the presence of cardiometabolic complications. A review of the literature detailed the emerging role of intestinal dysbiosis in the metabolic sequelae found in survivors. In our exploratory work, we found that, in a large proportion of metabolically unhealthy survivors, there was a reduced abundance of bacteria families with protective role towards endotoxemia. We also demonstrated the feasibility of using a xenogenic mouse model of ALL to study the mechanisms explaining the development of cardiometabolic complications. The identification of biomarkers and biological mechanisms and a better understanding of how diet and nutritional components may affect survivors of childhood ALL will allow the development of prevention strategies to minimize long-term sequelae, improve patient follow-up and optimize the quality of life of this high-risk population.