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

Le métabolisme des lipides est essentiel à toutes formes de vie et son étude est particulièrement importante chez les vertébrés. En effet, 80% de la masse sèche du cerveau est composée de lipides et ceux qui constituent la myéline des neurones doivent être recyclés en permanence tout au long de la vie de l'animal. Par conséquent, il n'est pas surprenant que beaucoup de maladies neurodégénératives et de troubles psychiatriques soient liés à une altération du métabolisme lipidique dans le cerveau et dans le foie, ce dernier contrôlant l'homéostasie lipidique systémique (au niveau de l'organisme). Au sein de la cellule eucaryote, les contacts entre organelles créent des microdomaines qui jouent un rôle majeur dans la régulation des activités intracellulaires clés et des voies de signalisation. Cependant, le rôle joué par les contacts inter-organelles dans le contrôle des activités systémiques liées à la régulation de l'homéostasie lipidique intracellulaire et systémique reste encore inconnu. L'étude illustrée dans cette thèse de doctorat examine l'organisation ultrastructurale et la dynamique du contact inter-organelles établie par des feuillets de réticulum endoplasmique rugueux incurvé, étroitement enroulés autour des mitochondries (wrappER). Pour comprendre la fonction in vivo de ce contact inter-organelles, des fractions de foie de souris enrichies en mitochondries associées au wrappER ont été analysées par transcriptomique, protéomique et lipidomique. La signature biochimique du wrappER indique qu'il est impliqué dans la biogenèse des lipoprotéines de très basse densité (VLDL) qui sont des particules contenant des lipides neutres que le foie sécrète dans la circulation sanguine pour maintenir l'homéostasie lipidique systémique. L'altération des contacts wrappER-mitochondries réduit la sécrétion de VLDL et augmente les acides gras hépatiques, les gouttelettes lipidiques et le contenu en lipides neutres. De la même manière, l'ablation hépatique aiguë de Mttp, le régulateur le plus en amont de la biogenèse des VLDL, reproduit ce phénotype de dyslipidémie hépatique et favorise le remodelage du contact wrappER-mitochondries. La découverte de la participation des contacts wrappER-mitochondries à la biologie des VLDL indique une implication des contacts inter-organelles dans la biologie des lipides hépatiques et l'homéostasie des lipides systémiques. Ainsi, cette étude inaugure l'étude de la régulation des flux lipidiques et l'homéostasie lipidique dans le cerveau à partir de l'ultrastructure, de la fonction et de la dynamique des contacts réticulum endoplasmique-mitochondries. / Lipid metabolism is central to all forms of life. In vertebrates, its study is particularly important because 80% of the dry mass of the brain is composed of lipids and because those that make up the myelin of neurons must be continuously recycled throughout the decades of the animal's life. Not surprisingly, a plethora of neurodegenerative diseases and psychiatric disorders are linked to altered lipid metabolism in the brain as well as in the liver, which controls systemic (organism-level) lipid homeostasis. Within the eukaryotic cell, contacts between organelles create microdomains that play major roles in regulating key intracellular activities and signaling pathways, but whether inter-organelle contacts also control systemic activities related to the regulation of intracellular and systemic lipid homeostasis remains unknown. The study illustrated in this PhD thesis reports the ultrastructural organization and dynamics of the inter-organelle contact established by sheets of curved rough endoplasmic reticulum closely wrapped around the mitochondria (wrappER). To elucidate the in vivo function of this inter-organelle contact, mouse liver fractions enriched in wrappER-associated mitochondria were analyzed by parallel transcriptomics, proteomics, and lipidomics analysis. The biochemical signature of the wrappER points to a role of this compartment in the biogenesis of very-low-density lipoproteins (VLDL), the neutral lipid containing particles that the liver secretes in the bloodstream to maintain systemic lipid homeostasis. Altering wrappER-mitochondria contacts curtails VLDL secretion and increases hepatic fatty acids, lipid droplets, and neutral lipid content. Conversely, acute liver-specific ablation of Mttp, the most upstream regulator of VLDL biogenesis, recapitulates this hepatic dyslipidemia phenotype and promotes remodeling of the wrappER-mitochondria contact. The discovery that wrappER-mitochondria contacts participate in VLDL biology indicates an involvement of inter-organelle contacts in hepatic lipid biology and systemic lipid homeostasis. Consequently, this study opens up the possibility of investigating the regulation of lipid fluxes and lipid homeostasis in the brain from the ultrastructure, function and dynamics of ER-mitochondria contacts in this organ.

L’obésité, dont la prévalence ne cesse d’augmenter, est une préoccupation majeure des services de santé. Elle est associée à de nombreuses pathologies incluant la résistance à l’insuline, le diabète de type 2, la stéatose hépatique, la dyslipidémie, et les maladies cardiovasculaires. La stéatose hépatique non-alcoolique (NAFLD), caractérisée par une accumulation excessive de gras dans le foie, est elle-même associée à la résistance à l’insuline, à l’athérosclérose, et aux maladies cardiovasculaires. En contexte pathologique, le foie sécrète des facteurs nommés hépatokines, qui ont la capacité d’affecter le foie lui-même et les tissus périphériques. Ces facteurs représentent de potentiels biomarqueurs de la santé hépatique et/ou de potentielles cibles thérapeutiques de la NAFLD et des pathologies associées. Notre objectif a été d’identifier et de caractériser de nouvelles hépatokines exprimées et sécrétées en réponse à la stéatose hépatique en contexte d’obésité. Les travaux décrits dans cette thèse identifient Tsukushi (TSK) comme une nouvelle hépatokine exprimée et sécrétée majoritairement par le foie en réponse à l’obésité dans plusieurs modèles murins. TSK est associée à la quantité de triglycérides (TG) hépatiques indépendamment de l’obésité. Le stress du réticulum endoplasmique et l’inflammation, des conditions fortement associées à la NAFLD, régulent TSK. Les études réalisées montrent que TSK n’a pas de rôle dans le développement et la sévérité de la NAFLD. En revanche, des études chez la souris ont permis de mettre en évidence que la surproduction de TSK réduit les niveaux de cholestérol plasmatique et plus particulièrement les particules de haute densité (HDL, high-density lipoprotein), la synthèse d’acides biliaires et le transport inverse de cholestérol. Chez l’humain, l’expression de Tsk est augmentée chez les individus obèses ayant une forte quantité de TG hépatiques et une plus grande inflammation. De plus, TSK est fortement présente dans le plasma de patients souffrants de défaillance hépatique sévère induite par l’acétaminophène. Nous proposons un modèle dans lequel TSK est surproduite en réponse à la NAFLD indépendamment de l’obésité, et induit une réduction du transport inverse du cholestérol probablement dans le but de protéger le foie. Bien que l’effet initial de TSK puisse être bénéfique, une action soutenue dans l’obésité et la NAFLD pourrait contribuer à l’athérosclérose en limitant le transport inverse du cholestérol. L’ensemble de ces résultats montrent que TSK pourrait représenter un nouveau biomarqueur du stress hépatique liant la NAFLD à la dyslipidémie athérogène et à l’athérosclérose. / Obesity, whose prevalence is constantly increasing, is a major concern of the health services. It is associated with many pathologies including insulin resistance, type 2 diabetes, fatty liver disease, dyslipidemia and cardiovascular diseases. Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD), characterized by excessive accumulation of fat in the liver, is associated with insulin resistance, atherosclerosis and cardiovascular diseases. In a pathological context, the liver secretes factors called hepatokines, which have the ability to affect the liver itself and peripheral tissues. These factors represent potential biomarkers of liver health and / or potential therapeutic targets of NAFLD and its associated pathologies. Our objective was to identify and characterize new hepatokines expressed and secreted in response to fatty liver in the context of obesity. The work described in this thesis identifies Tsukushi (TSK) as a new hepatokine expressed and secreted mainly by the liver in response to obesity in several mouse models. TSK is associated with the amount of liver triglycerides (TG) regardless of obesity. Endoplasmic reticulum stress and inflammation, conditions strongly associated with NAFLD, regulate TSK. Studies show that TSK has no role in the development and severity of NAFLD. In contrast, studies in mice have shown that the overproduction of TSK reduces plasma cholesterol levels and more particularly high density lipoprotein (HDL), bile acid synthesis and reverse cholesterol transport. In humans, the expression of Tsk is increased in obese individuals with a large amount of hepatic TG and greater inflammation. In addition, TSK is strongly present in the plasma of patients with severe acetaminophen-induced liver failure. We propose a model in which TSK is overproduced in response to NAFLD regardless of obesity, and induces a reduction in reverse cholesterol transport likely to protect the liver. While the initial effect of TSK may be beneficial, sustained action in obesity and NAFLD may contribute to atherosclerosis by limiting the reverse cholesterol transport. All of these results show that TSK could represent a new biomarker of hepatic stress linking NAFLD to atherogenic dyslipidemia and atherosclerosis.

La biologie des sites de contact entre organelles est une nouvelle branche de la biologie cellulaire qui étudie comment les organelles coopèrent ensemble pour coordonner des activités cellulaires complexes. Le premier contact de ce type à être décrit de manière fonctionnelle est celui qui est formé par le réticulum endoplasmique lisse (RE) et la mitochondrie, la MAM (Mitochondria-Associated ER Membrane). La MAM coordonne en effet les échanges de phospholipides et de calcium entre ces deux organelles. Cependant, on ignore si les mitochondries peuvent également former des contacts fonctionnels avec d'autres types de RE. Pour combler ce manque de connaissances, j'ai contribué, dans ma thèse, à étudier pour la première fois l'organisation morphologique et la fonction du contact entre l'ER brut et les mitochondries. Grâce à l'utilisation de la microscopie électronique (EM) et de la tomographie 3D, j'ai contribué à découvrir l'existence d'un nouveau type d'ER brut, que nous avons appelé wrappER, qui enveloppe étroitement les mitochondries dans les hépatocytes hépatiques de la souris. Sa caractérisation biochimique a révélé la présence de protéines et de transcrits impliqués dans la biogenèse des lipoprotéines de très basse densité (VLDL). De plus, mes études ont permis d'établir que la protéine Rrbp1 sert à lier les deux organelles et de découvrir que sa dérégulation dans le foie de la souris est caractérisée par une augmentation de la distance entre la mitochondrie et le wrappER ainsi qu'une diminution du taux de sécrétion des VLDL. Sur la base de ces résultats, nous avons proposé que les contacts wrappER-mitochondrie participent à l'homéostasie des lipides en régulant le taux de sécrétion des VLDL. / The biology of inter-organelle contact sites is a new branch of cell biology that studies how organelles cooperate together to coordinate complex cellular activities. The first contact of this type to be functionally described was that that is formed by the smooth endoplasmic reticulum (ER) and the mitochondrion, the MAM (Mitochondria-Associated ER Membrane). The MAM indeed coordinates phospholipid and calcium exchanges between these two organelles. However, whether mitochondria can also form functionally competent contacts with other types of ER remains unknown. To fill this gap of knowledge, in my thesis I contributed to investigate for the first time the morphological organization and the function of the contact between the rough-ER and the mitochondria. Through the use of electron microscopy (EM) and 3D tomography, I have contributed to discover the existence a new type of rough-ER, which we called wrappER, that closely wraps the mitochondria in the liver hepatocytes of the mouse. Its biochemical characterization revealed the presence of proteins and transcripts involved in the biogenesis of the very low-density lipoproteins (VLDL). Furthermore, my studies have helped establish that the Rrbp1 protein serves to tether between the two organelles and discovered that its down-regulation in the mouse liver is characterized by an increase in the distance between mitochondrion and wrappER as well as to a decrease in the secretion rate of VLDL. Based on these results, we have proposed that wrappER-mitochondrion contacts participate in lipid homeostasis by regulating the rate of VLDL secretion.

Ce travail de thèse présente une synthèse de 5 expérimentations qui ont été réalisées afin d’évaluer les possibilités techniques (essais 1 et 4), l’intérêt zootechnique (essais 2, 3 et 5) et les conséquences sur la durabilité d’une substitution du maïs par du sorgho dans la ration alimentaire des oies en phase de croissance-finition et pendant le gavage. Le mode d’alimentation (entièrement granulée ou sous la forme d’un mélange de graines de céréales entières et de granulés riches en protéines) a également été étudié. Nous avons mesuré les performances des animaux (gain de poids, IC, consommation, développement corporel comportement alimentaire) ainsi que la qualité des produits (magret et foie gras) obtenus après gavage. Nous avons évalué in fine les conséquences de ces innovations sur la durabilité du système de production du foie gras à l’échelle de l’atelier de production (méthode S+Durable?) et sur le cycle de production d’un kilo de foie gras (méthode des ACV). Nos résultats montrent que la nature de la céréale (maïs vs. sorgho) utilisée pendant la phase de croissance-finition (6 à 14 semaines) n’a aucune influence sur les performances des animaux. Cependant, nous avons observé que la consommation d’aliments (+ 5% ; P < 0,05), le poids vif (+ 4% ; P < 0,05) et le développement des intestins (+ 9% ; P < 0,05) en phase de croissance-finition étaient plus élevés lorsque le régime alimentaire contenait des graines entières. L’incorporation de sorgho pendant la phase de gavage, entraine une augmentation du poids des foies gras (+ 11% ; P < 0,05) et une diminution de l’intensité de la couleur jaune du foie gras (- 25% ; P < 0,05). Une substitution totale du maïs par du sorgho pendant les phases d’élevage et de gavage réduit les impacts environnementaux de la fabrication d’1 kg de foie gras et améliore les performances de durabilité économique et sociale de l’atelier de production. L’ensemble des résultats suggère que l’utilisation de sorgho dans l’alimentation des oies est techniquement possible pendant les phases de croissance-finition et de gavage, prometteuse zootechniquement et intéressante pour améliorer la durabilité du système de production. / This thesis presents a summary of five experiments which were conducted to evaluate the technical feasibility (studies 1 and 4), zootechnical inetrest (studies 2, 3 and 5) and consequences on sustainability performance of the substitution of corn by sorghum in the diet of geese in growing-finishing period and during overfeeding. The form of diet presentation (totally pelleted or in form of a mixture of cereal whole seeds and protein rich pellets) was also studied. We measured animal performance (weight gain, FCR, feed intake, body characteristics, feeding behavior) and product quality (magret and foie gras) obtained after overfeeding period. We evaluated ultimately the consequences of these innovations on the sustainability of the foie gras production system at the level of rearing unit (S + Durable? method) and over the production cycle of 1 kg of foie gras (LCA method). Our results showed that the type of cereal (corn vs. sorghum) used during the growingfinishing period (6-14 weeks) has no effect on animal performance. However, we observed that feed intake (+ 5%; P < 0.05), body weight (+ 4%; P < 0.05) and the gut development (+9%; P < 0.05) during the growing-finishing period were higher when the diet contained whole grains. The use of sorghum during the overfeeding resulted in an increased weight of fatty liver (+11%; P < 0.05) and a decreased in the intensity of its yellow color (-25%; P < 0.05). A total substitution of corn by sorghum during both growing and overfeeding periods reduced the environmental impacts of 1 kg of foie gras production and increased the economic and social performance of the rearing unit. These results suggest that the use of sorghum in the diet of geese is feasible both during the growing-finishing and overfeeding period, promising from a zootechnical point of view and interesting to improve the sustainability of production system

L'objectif de cette thèse était de déterminer dans quelle mesure l'équilibre en apports énergétiques et azotés dans la ration de ruminants en croissance (agneaux) pouvait avoir un impact sur l'efficacité d'utilisation de l'azote et en particulier des acides aminés (AA) chez ces animaux. Ce travail s'est particulièrement intéressé à l'utilisation des AA au niveau de l'aire splanchnique (tube digestif et foie) qui est utilisatrice importante d'AA et entre en compétition avec les muscles pour l'utilisation de ces AA. Les résultats montrent qu'une baisse des apports azotés seuls dans la ration relativement aux recommandations alimentaires ne se traduit pas nécessairement par une baisse de croissance, ce qui implique donc une meilleure efficacité d'utilisation de l'azote alimentaire. Ceci s'explique en partie par une diminution du prélèvement hépatique des AA (diminution du catabolisme des AA) et une meilleure efficacité d'utilisation des AA au niveau hépatique. A l'inverse, dans le cas d'une baisse des apports alimentaires en énergie seule dans le régime, la baisse de croissance et de rétention azotée est immédiate, associée à un catabolisme des AA et une uréogenèse intense chez les animaux. Ainsi, les recommandations en terme d'apports azotés chez les ruminants en croissance mériteraient d'être réévalués chez les ruminants afin de maximiser l'efficacité d'utilisation de l'azote dans la ration et limiter les rejets azotés dans l'environnement. A l'inverse, les recommandations énergétiques ne doivent pas être diminuées sous peine de pénaliser la croissance et l'accrétion protéique des animaux.

Thèse d'exercice : Médecine. Radiodiagnostic et imagerie médicale : Paris 12 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 91-101.

Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2006. / Titre provenant de la p. de titre du document imprimé. Bibliogr. f. 66-74.

Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. 67 f. ill. Bibliogr. f. 57-66.

Thèse de doctorat : Médecine : Nancy 1 : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre.