Les objectifs de ce projet de maitrise sont d'analyser la composition d'un coproduit de l'holothurie Cucumaria frondosa et de déterminer ses effets sur des paramètres cardiométaboliques reconnus quand administré par voie orale. Afin d'atteindre ce dernier objectif, quatre groupes de 10 rats Wistar mâles chacun ont été nourris pendant 28 jours soit avec une diète contrôle purifiée, soit avec une diète enrichie avec le coproduit à 0,5%, 1,5% ou 2,5% de protéines de concombre de mer. Les fèces ont été collectées aux jours 21, 22 et 23. Les rats ont été sacrifiés après un jeûne de 10 heures au jour 29. Le sang a été prélevé par ponction aortique afin d'obtenir du plasma et du sérum. Le poids des tissus adipeux (AT) épididymaux, périrénaux et rétropéritonéaux, de l'extensor digitorum longus (EDL), le soléaire, des glandes surrénales, du foie, ainsi que la longueur des intestins ont été mesurés. Le foie et les tissus adipeux ont ensuite été aliquotés, surgelés et conservés à -80°C pour analyses futures. La composition corporelle a été déterminée à l'aide d'une bombe calorimétrique pour déterminer l'énergie totale et avec une unité d'analyse Foss Kjeltec 8400 pour déterminer la masse maigre. Une extraction Folch modifiée et des kits de test enzymatique colorimétrique ont été utilisés pour mesurer le cholestérol et les triglycérides (TG) hépatiques. Des kits de test enzymatique colorimétrique et immunométrique ont été utilisés pour déterminer les taux de cholestérol à lipoprotéines de haute densité (HDL-C), de cholestérol à lipoprotéines de très basse densité et de basse densité (VLDL + LDL-C), de TG et d'insuline plasmatiques. Le contenu en lipides fécaux a également été mesuré. La taille des adipocytes épididymaux a été mesurée en utilisant des lames d'histologie colorées à l'hématoxyline et à l'éosine (H&E) de l'AT épididymal. Le coproduit de l'holothurie contenait des concentrations élevées de plusieurs nutriments, notamment des protéines, des acides aminés essentiels, des lipides, en particulier des phospholipides et des acides gras polyinsaturés (PUFA) oméga-3, du fer, du potassium, du sodium, du phosphore, du calcium, du sélénium et du zinc. À l'inverse, le coproduit était pauvre en gras saturés, en cholestérol, en PUFA oméga-6 et en glucides. De plus, le coproduit contenait de grandes quantités de composés bioactifs, en particulier des saponines. Par ailleurs, la teneur en arsenic du coproduit, surtout en arsenic inorganique dont une ingestion prolongée peut entraîner des effets indésirables sur la santé, était élevée dans le coproduit. Quant au protocole animal, le coproduit n'a pas influencé la prise alimentaire ni le poids corporel final des animaux. Le groupe à 1,5% avait des adipocytes épididymaux plus petits (P=0.03) que le groupe témoin. Cette diminution suggère que l'administration orale du coproduit à une dose de 1,5% peut diminuer l'adiposité viscérale, indiquant un potentiel bénéfique sur la santé cardiométabolique (CMH). Ces effets observés peuvent être dus à la teneur en saponine du coproduit, mais les effets des autres composants ne peuvent être exclus. À partir de ces résultats, les coproduits d'holothuries et les saponines ont un potentiel dans la prévention des maladies cardiométaboliques, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer l'efficacité et l'innocuité du coproduit. / The objectives of this master's project were to analyse the chemical and nutritional composition of a sea cucumber coproduct prepared from the species Cucumaria frondosa and to determine the effects of said coproduct on recognised cardiometabolic parameters when administered orally. In order to achieve the latter objective, four groups of 10 male Wistar rats each were fed for 28 days either a purified control diet or a diet enriched with the coproduct at 0.5%, 1.5% and 2.5% of sea cucumber protein to total protein content. Feces were collected on day 21, 22, and 23. The rats were sacrificed on day 29 after a 10 hour fast. Blood was collected by aortic puncture in order to obtain plasma and serum samples. The weight of the epididymal, perirenal, and retroperitoneal adipose tissues (AT), the extensor digitorum longus (EDL), the soleus, the suprarenal glands, the liver, as well as the length of the intestines were recorded. The liver and adipose tissues were then aliquoted, flash frozen, and stored at -80°C for future analysis. Body composition was calculated using a calorimetric bomb to determine total corporeal energy and a Foss Kjeltec 8400 analyser unit to determine crude protein. A modified Folch extraction and enzymatic colorimetric assay kits were used to measure hepatic cholesterol and triglycerides (TG). Enzymatic colorimetric and immunometric assay kits were also used to determine levels of serum high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C), serum very low density and low-density lipoprotein cholesterol (VLDL+LDL-C), plasma TG, and plasma insulin, respectively. The lipid content of the collected feces was also determined. Using hematoxylin and eosin (H&E)-stained histology slides of the epididymal AT, the size of the epididymal adipocytes was measured. The analyses of the coproduct revealed that it contained high concentrations of several nutrients including protein, essential amino acids, lipids, namely phospholipids and omega-3 poly unsaturated fatty acids (PUFAs), iron, potassium, sodium, phosphorus, calcium, selenium, and zinc. Conversely, the coproduct was low in saturated fat, cholesterol, omega-6 PUFAs, and carbohydrates. Furthermore, the coproduct contained high amounts of bioactive compounds, particularly saponins. However, the arsenic content of the coproduct, particularly inorganic arsenic, was high. Regarding the animal protocol, the addition of the coproduct did not influence food intake or final body weight. The 1.5% group had smaller epididymal adipocytes (P=0.03) than the control group. This decrease in adipocyte size suggests that oral administration of the coproduct at a dose of ≈1.5% can decrease visceral adiposity, indicating the potential to benefit cardiometabolic health (CMH). These observed effects may be attributable to the saponin content of the coproduct, but the effects of other components cannot be ruled out. From these results, sea cucumber coproducts and saponins have potential in the prevention of cardiometabolic diseases, but further research is necessary to determine the efficacy and innocuity of the coproduct.

L'obésité est devenue un problème mondial, qui est définie comme une augmentation du poids. L'obésité peut être influencée par la diète, la génétique, les médicaments et l'environnement. Les traitements pour l'obésité comme les interventions diététiques et les médicaments, cependant, échouent souvent, tandis que les interventions chirurgicales ont des taux de succès élevé. Le microbiote intestinal s'est avéré être impliqué dans le développement de l'obésité. Le microbiome est un ensemble de microbiote composé majoritairement de bactéries commensales et mutualistes, vivant en symbiose avec l'hôte et intervenant dans la digestion, le système immunitaire et le contrôle des pathogènes. Le microbiote intestinal est également impliqué dans la régulation du système endocannabinoïde (ECS). L'endocannabinoidome, l'extension du ECS, est un système de signalisation lipidique complexe, qui s'est avérée être dérégulée pendant l'obésité. Récemment, le peptide antimicrobien exprimé par le foie 2 (LEAP2) s'est avéré être un antagoniste du récepteur à la ghréline, à la suite d'une gastrectomie verticale. Cependant, sa régulation, son rôle physiologique et mécanisme d'action ne sont pas bien connus. Nous émettons l'hypothèse que Leap2 est dérégulée durant l'obésité et l'endotoxémie métabolique, et pourrait être régulée par le microbiote intestinal et/ou l'ECS, et en réponse à différent type de chirurgie bariatrique. Par conséquent, j'ai analysé l'expression de Leap2 dans différents modèles de rongeurs d'obésité, de souris sans germes (GF), de rats ayant subi quatre chirurgies bariatriques différentes, ainsi que des modèles in vitro. Nous montrons que dans certains modèles d'obésité, l'expression de Leap2 est modifiée dans l'intestin grêle. Ces changements peuvent être associés à des altérations du microbiome intestinal, comme les expériences sur des souris GF qui ont montré que l'expression de Leap2 était augmentée dans le jéjunum, et que cela est inversé à la suite d'une recolonisation avec une transplantation fécale. Enfin, nous montrons que, in vitro, le récepteur Pparg régule fortement l'expression de Leap2 dans les entérocytes dérivés des Caco-2. / Obesity has become a worldwide problem, and is defined as an increase in body weight, which can be influenced by diet, genetics, drugs and the environment. Treatments of obesity such as dietary interventions and drugs, however, often fail, whereas surgical interventions have high success rates. The gut microbiome has been shown to be involved in the development of obesity. The microbiome is the assembly of microbiota and their molecular warehouse. The microbiota is composed of mostly commensal and mutualist bacteria, living in symbiosis with the host, and is involved in the regulation of digestion, immune system and control of pathogens. Gut microbiota have been suggested to be involved in the regulation of the endocannabinoid system (ECS). The endocannabinoidome, an extension of the ECS, is a complex lipid signalling system that has been found to be dysregulated during obesity. Recently, liver-expressed antimicrobial peptide 2 (LEAP2) was shown to be an antagonist of the ghrelin receptor, following vertical sleeve gastrectomy. However, its regulation, physiological roles and mechanisms of action are not well known. We hypothesize that Leap2 expression is dysregulated during obesity and metabolic endotoxaemia, and might be regulated by the gut microbiome and/or the ECS and in response to different types of bariatric surgery. Therefore, I analyzed Leap2 expression in different rodent models of obesity, germ-free (GF) mice and rats that underwent four different types of bariatric surgery, as well as in vitro models. We show that in some models of obesity Leap2 expression is altered in the small intestine. These changes might be associated with alterations in the gut microbiome, as experiments in GF mice showed that Leap2 expression is increased in the jejunum of GF mice, and that this is reversed upon conventionalization of the mice with fecal microbiota transplantation. Finally, we show that, in vitro, Pparg receptor strongly upregulates Leap2 expression in Caco-2-derived enterocytes.

En insuffisance rénale chronique (IRC), les désordres du métabolisme minéral osseux causent des pathologies osseuses et vasculaires. La calcification vasculaire s’accompagne de rigidité artérielle et de remodelage vasculaire. Nos objectifs sont de décrire le rôle du remodelage vasculaire dans le développement de la rigidité et de la calcification artérielle et de décrire les anomalies osseuses corticales en IRC. L’IRC et la calcification vasculaire sont induites par néphrectomie 5/6 et supplémentation en calcium, phosphore et vitamine D. La diminution de la détection en immunofluorescence d’α-actine du muscle lisse et d’élastine et l’augmentation d’ostéocalcine et d’endothéline-1 sont associées à l’augmentation de la calcification vasculaire et de la vélocité de l’onde de pouls. Ces atteintes vasculaires s’accompagnent d’une diminution du volume, de l’aire et de l’épaisseur de l’os cortical tibial. Ainsi, la calcification artérielle s’accompagne d’un remodelage vasculaire responsable, du moins partiellement, de la rigidité artérielle et s’accompagne aussi de perte osseuse corticale. / In chronic kidney disease (CKD), mineral metabolism disorders cause vascular and bone disease. Vascular calcification is associated with vascular remodeling. Our objectives were to describe the role of vascular remodeling in arterial stiffness and calcification and to describe cortical bone abnormalities in CKD. CKD and vascular calcification were induced by 5/6 nephrectomy and calcium, phosphorus and vitamin D supplementation. The decrease in immunofluorescence detection of α-smooth muscle actin and elastin and the increase of osteocalcin and endothelin-1 were associated with increased arterial stiffness and calcification. These changes were accompanied by a decrease in volume, area and thickness of cortical bone of the tibia. Therefore, vascular calcification is associated with vascular remodeling which is responsible, at least in part, for arterial stiffness and is also accompanied by cortical bone loss.

Avec l'augmentation préoccupante des cas d'obésité à l'échelle mondial depuis les dernières décennies, la communauté scientifique s'intéresse de plus en plus aux facteurs responsables de cette hausse alarmante et aux différents mécanismes impliqués dans la régulation du bilan d'énergie. Cette régulation dépend de deux composantes principales, la prise alimentaire et la dépense d'énergie, contrôlées par différentes voies périphériques et neuronales, parmi lesquelles les circuits neuronaux hypothalamiques ont été les plus étudiés. Ces circuits forment des systèmes bien définis, qui incluent le système à mélanocortine, qui essentiellement comprend les neurones à proopiomélanocortine (POMC) du noyau arqué (ARC), les neurones adjacents à ces derniers qui produisent le Agouti-related peptide et les neurones arborant les récepteurs des mélanocortines 4 (MC4R) qui se retrouvent dans diverses régions du cerveau. La stimulation du système à mélanocortine diminue la prise alimentaire et augmente la dépense énergétique. L'activité du système à mélanocortine est modulée de plusieurs façons et par différentes molécules, incluant l'Acyl-CoA Binding Domain 7 (ACBD7). Cette protéine produit deux fragments peptidiques, nommément le nonadecaneuropeptide (NDN) et le new endozepine member 18 (NEM18). L'implication de NDN a été récemment démontrée dans le contrôle de la prise alimentaire et de la dépense énergétique chez la souris. De plus, on a pu démontrer que les effets du peptide disparaissaient en présence d'un antagoniste du MC4R. Le projet de recherche sous-jacent à ce mémoire visait à (i) confirmer l'implication d'ACBD7 dans le contrôle de la balance énergétique chez le rat, (ii) étudier les effets d'ACBD7 sur l'aversion gustative conditionnée et (iii) comparer l'expression cérébrale des ARNm ACBD7 et DBI, les sites d'action neuronaux de ces protéines ainsi que leurs effets cataboliques. Contrairement à ce qui a été observé chez la souris, NDN n'altère pas les composantes énergétiques chez le rat. Les résultats obtenus suggèrent plutôt l'implication de NEM18 dans le contrôle de la prise alimentaire et de la dépense énergétique. On observe d'abord une augmentation de la prise alimentaire lors de l'injection intracérébroventriculaire de 0,125 et 0,250 µg de NEM18. Les variables énergétiques, telles que la consommation d'oxygène ainsi que la dépense énergétique en kcal, se trouvent également modulées par la présence de NEM18 chez le rat. / With the worrying increase in obesity cases worldwide over the last decades, the scientific community has increasingly been interested in the various mechanisms involvedin the regulation of energy balance. The energy balance regulation is based on two main components, namely food intake and energy expenditure, insured by various peripheral and neural circuits. The hypothalamus plays a major role in energy balance regulation. It hosts the proopiomelanocortin (POMC) and agouti-related peptide (AgRP) neurons, which are found in the arcuate nucleus, and which form, together with the melanocortin 4 receptor (MC4R), the melanocortin system. The melanocortin system when activated reduces foodintake and stimulates energy expenditure. Its role in energy balance regulation is prominentand its activity is modulated by various molecules including the Acyl-CoA Binding Domain 7 (ACBD7) protein which can generate two peptide fragments, namely, nonadecaneuropeptide (NDN) and the new endozepine member 18 (NEM18). The involvement of NDN has been shown to reduce food intake and stimulate energy expenditure in mice, effect that can be blocked by a MC4R antagonist. This study constituting the core of this mémoire aimed to (i) confirm the involvement of ACBD7 in the control of energy balance in rats, (ii) study the effects of ACBD7 on conditioned taste aversion and (iii) compare the cerebral expression, the neural action sites and the catabolic effects caused by ACBD7 and DBI. In contrasts with what has been observed in mice, NDN does not influence energy balance in rats. Results obtained suggest the involvement of NEM18 in the control of food intake and energy expenditure. We observed an increase infood intake following the intracerebroventricular injection of 0,125 and 0,250 µg of NEM18. Energetic parameters, as oxygen consumption and energy expenditure in kcal, were also modulated by NEM18 in rats.

Depuis sa réémergence durant l'épidémie de 2013-2017 dans les régions du Pacifique et des Amériques, le virus Zika a été associé à plusieurs complications neurologiques chez l'adulte. L'immunité innée représente une composante importante de la réponse immunitaire au sein du système nerveux central (SNC). Nous avons donc postulé que les microglies, macrophages résidents du SNC, jouent un rôle actif dans le développement de la réponse initiale à l'infection du cerveau mature par le virus Zika. Nous avons utilisé un modèle murin non létal, déficient pour des composantes de l'immunité innée, pour étudier le rôle des microglies dans la pathogénèse et la réponse immunitaire lors de l'infection du SNC. Les souris infectées présentaient une virémie et une charge virale cérébrale élevées sans manifestations cliniques de l'infection. Une analyse immunohistochimique a montré que le virus Zika était distribué dans plusieurs régions du cerveau, particulièrement dans l'hippocampe dorsal. Dans cette région, le nombre de microglies est demeuré stable après l'infection, mais elles montraient des caractéristiques morphologiques compatibles avec un état de réactivité. Une analyse ultrastructurelle en microscopie électronique a révélé que les microglies présentaient une activité phagocytaire et une digestion extracellulaire accrues durant l'infection. La déplétion pharmacologique des microglies a provoqué une augmentation de la réplication virale et les astrocytes présentaient une activité phagocytaire compensatoire. Dans l'ensemble, ces résultats montrent que les microglies sont impliquées dans le contrôle de la réplication du virus Zika et dans son élimination phagocytaire au sein du SNC de souris jeunes adultes immunodéficientes. / Since its re-emergence during the 2013-2017 epidemic across the Pacific and the Americas, Zika virus has been associated with several neurological complications in adults. Because innate immunity is an important component of the immune response within the central nervous system (CNS), we postulated that microglia, the resident macrophages of the CNS, play an active role in the development of the initial response to infection of the mature brain with Zika virus. We used a non-lethal mouse model deficient in components of innate immunity to study the role of microglia in the pathogenesis and immune response of Zika virus infection of the CNS. Infected mice developed elevated viremia and brain viral load without showing clinical signs of infection. Immunohistochemical analysis showed that Zika virus was distributed in several regions of the brain, predominantly in the dorsal hippocampus. In this region, the number of microglia remained steady after infection with Zika virus, but microglia adopted morphological characteristics consistent with a state of reactivity. Ultrastructural analysis by electron microscopy revealed that microglia exhibited increased phagocytic activity and extracellular digestion during infection. Pharmacological depletion of microglia caused an increase in viral replication and astrocytes exhibited compensatory phagocytic activity. Taken together, these results show that microglia are involved in the control of Zika virus replication and its phagocytic elimination within the brain of immunodeficient young adult mice.

Les Polluants Organiques Persistants (POPs) sont des contaminants environnementaux composés des produits chimiques, mobiles, persistants, bioaccumulables, et toxiques. Les avancées dans la recherche au cours de ces dernières décennies ont montré que ces polluants présentent un grand risque de potentiel de toxicité, notamment chez les ours polaires où ils sont responsables d’une faible densité osseuse minérale du bacculum, chez les poissons des malformations de la colonne vertébrale, et un amincissement de la coquille d’oeuf chez les oiseaux. Le rapport entre les os et la coquille de l’oeuf est qu’ils ont le calcium comme composé principal, et sa concentration dans l’organisme est régulée par deux hormones endocriniennes telles que la parathormone et la calcitonine pouvant subir des perturbations endocriniennes. La densité minérale (calcium) de l’os ou la quantité du calcium dans l’oeuf détermine leurs résistances. En vue de comprendre, l’impact des POPs sur développement foetal du système squelettique chez les mammifères, cette étude a été conduite en émettant l’hypothèse qu’une exposition in utero à une mixture de POPs mimant les contaminants retrouvés dans la chaîne alimentaire en Arctique, induirait des malformations osseuses chez les foetus de rat, lesquelles seraient transmises aux générations suivantes via les pères. Une supplémentation en acide folique (AF) a également été investiguée pour contrecarrer les effets potentiels des POPs, car l’AF était supplémentée chez les femmes enceinte pour remédier à la malformation du tube neural. À cet effet, quatre groupes de rates Sprague-Dawley (F0) ont été gavées avec un mélange de POPs ou d’huile de maïs (contrôle). Elles ont été soumises à un régime alimentaire contenant soit une dose physiologique d’AF ou une dose supplémentée en AF. Les femelles ont été accouplées à des mâles non traités pour créer la génération F1. Les mâles F1 ont à leur tour été accouplés avec des femelles non traitées pour produire la génération F2 et ainsi de suite jusqu’à la génération F4. À chaque génération, les femelles ont été sacrifiées à 19,5 jours de gestation. Les foetus ont été prélevés et leurs squelettes ont été colorés pour observer le degré d’ossification et la longueur des os longs. Les résultats ont montré que dans les générations F1 et F2, ces POPs ont provoqué des retards d’ossification et une diminution de la longueur des os longs (p ≤ 0,05). Cet effet était absent dans la génération F3, mais la longueur des os était augmentée en F4 dans les lignées exposées à des POPs (p ≤ 0,05). Cependant, la supplémentation en AF utilisée n’a pas pallié les effets suivant une exposition à des POPs. Toutefois, l’impact de l’AF pour contrecarrer l’effet potentiel de ces polluants chez le foetus devrait être investigué davantage puisqu’elle n’a pas porté ses fruits chez le modèle de rat. En conclusion, une exposition des mâles in utero aux POPs a impacté l’ossification de la F1 jusqu’à la F4. / Persistent Organic Pollutants (POPs) are environmental contaminants composed of chemicals that are mobile, persistent, bioaccumulative, and toxic. Advances in research in recent decades have shown that these pollutants present a high risk of toxic potential, particularly in polar bears where they are responsible for low bacculum mineral bone density, in fish for spinal deformities, and eggshell thinning in birds. The relationship between bones and eggshells is that they have calcium as the main compound, and its concentration in the body is regulated by two endocrine hormones such as parathormone and calcitonin which can undergo endocrine disruption. The mineral density (calcium) of the bone or the amount of calcium in the egg determines their resistance. In order to understand the impact of POPs on fetal development of the skeletal system in mammals,this study was conducted under the hypothesis that in utero exposure to a mixture of POPs mimicking contaminants found in the Arctic food chain would induce bone malformations in rat fetuses, which would be transmitted to subsequent generations via the fathers. Folic acid (FA) supplementation has also been investigated to counteract the potential effects of POPs, as FA was supplemented in pregnant women to correct neural tube defects. For this purpose, four groups of Sprague-Dawley (F0) rats were gavaged with a mixture of POPs or corn oil (control). They were fed a diet containing either a physiological dose of AF or a dose supplemented with AF. Females were mated to untreated males to create the F1 generation. The F1 males were in turn mated with untreated females to produce the F2 generation and so on until the F4 generation. In each generation, females were sacrificed at 19.5 days gestation. Fetuses were collected and their skeletons were stained to observe the degree of ossification and the length of long bones. Results showed that in the F1 and F2 generations, these POPs caused delayed ossification and a decrease in long bone length (p ≤ 0.05). This effect was absent in generation F3, but bone length was increased in F4 in lines exposed to POPs (p ≤ 0.05). However, the AF supplementation used did not alleviate the effects following exposure to POPs. However, the impact of FA to counteract the potential effect of these pollutants in the fetus should be further investigated since it was not successful in the rat model. In conclusion, exposure of males in utero to POPs impacted ossification from F1 to F4.

La progestérone stimule la respiration chez le rat en développement. Le rôle du récepteur nucléaire de la progestérone (nPR) dans ces effets est inconnu. Nous vérifions l’hypothèse que le nPR contribue au contrôle respiratoire en comparant la réponse ventilatoire à l’hypoxie (RVH) et les irrégularités respiratoires de souris Progesterone receptors knock-out (PRKO) à celles de souris sauvages (WT) âgées de 1 (P1) et 4 jours (P4). La ventilation minute est mesurée en normoxie (fraction inspirée d’oxygène (FiO2)=21% pour 10 minutes) et en hypoxie (FiO2=14%, 12% et 10% pour 20 minutes chacune) par pléthysmographie à corps entier. En normoxie, l’inactivation du nPR n’affecte ni les paramètres ni les irrégularités respiratoires. En hypoxie à 14%, l’inactivation du nPR diminue le volume courant et le nombre d’apnées des P1 et augmente le nombre d’apnées post-soupir des P4. Le nPR intervient de façon O2- et âge- dépendant dans la régulation respiratoire des souris nouveau-nées.

Un isolat de protéines de lactosérum commercial hydrolysé enzymatiquement (IPL-H), contenant le peptide β-LG f96-99, a été administré à des souris saines pendant 3, 7 et 14 jours selon 3 doses (0, 10 ou 20 mg) pour évaluer son effet au niveau intestinal. Les taux d’IgA sériques ont augmenté significativement uniquement au jour 14 avec 10 mg. Les taux d’IgA fécales ont augmenté considérablement au jour 3. Ces taux ont triplé avec la dose 20 mg comparé au groupe contrôle. Aucune différence significative n’a été observée aux jours suivants pour les taux IgA fécales, ni pour l’expression du gène TGF-β au jour 3. L’IPL-H induirait une réponse rapide et locale via la production d’IgA au niveau intestinal et une réponse lente et faible dans le sérum. Le peptide β-LG f96-99 présent dans cet hydrolysat pourrait être associé aux effets observés.

Les liens entre le microbiote intestinal, la diète et les désordres métaboliques sont maintenant établis. Les polyphénols des petits fruits affectent les bactéries pathogènes dans le côlon, et stimulent les bactéries symbiotiques, particulièrement Akkermansia muciniphila chez l'homme et dans des modèles murins. Cette bactérie muciphile contribue à l'homéostasie intestinale et induit une réponse immunitaire et métabolique bénéfique chez l'hôte. Cependant, on comprend mal comment les polyphénols peuvent sélectivement l'affecter et l'analyse traditionnelle métagénomique obtenue d'études in vivo n'offre qu'une image partielle des mécanismes impliqués. Cette thèse vise à évaluer, par des approches in vivo et in vitro, comment les polyphénols modifient le microbiote intestinal, la morphologie de l'épithélium du colon, la niche écologique d'Akkermansia, et par extension affectent le métabolisme de souris soumises à une diète obésogène. Une attention particulière a été portée à l'effet de ces composés sur la croissance d'A. muciniphila et les mécanismes moléculaires qu'ils induisent chez la bactérie. Dans un premier chapitre, l'effet des poudres de fruits canneberge et de bleuets riches en polyphénols et leurs fractions fibreuses a été étudié chez des souris soumises à une diète obésogène (HFHS) pendant 8 semaines afin d'évaluer lesquels des polyphénols ou des fibres sont responsables de l'effet prébiotique observé. Cette étude a démontré que ce sont surtout les polyphénols contenus dans les poudres de canneberges et de bleuets entiers qui sont responsables de l'action prébiotique, notamment en stimulant A. muciniphila. En effet, la poudre de canneberge comme celle de bleuets inhibent particulièrement les pathogènes induits par la diète HFHS. En outre, l'analyse de redondance fonctionnelle a révélé que la consommation de poudre de canneberge riche en polyphénols permettait au microbiote de souris obèses de retrouver les fonctions de celui de souris maigres. Ces souris présentaient un poids et une efficacité énergétique inférieurs à celui des souris non traitées. De plus, d'autres bactéries symbiotiques étaient favorisées par les poudres de fruits entiers : Muribaculaceae, Dubosiella newyorkensis et Eggerthellaceae. Fait intéressant, les fibres de canneberge inhibaient également les pathogènes, favorisaient des bactéries dégradant les polyphénols et réduisaient les triglycérides hépatiques chez les souris obèses. Ces résultats mettent en évidence le potentiel des polyphénols, même lorsqu'ils sont associés aux fibres, à atténuer les désordres métaboliques. Le deuxième chapitre s'intéresse à identifier les catégories de polyphénols impliquées dans l'accroissement du nombre de bactéries symbiotiques et particulièrement d'A. muciniphila. Les souris soumises à une diète obésogène ont été traitées avec un extrait de bleuet ou trois de leurs fractions polyphénoliques : F1, riches en anthocyanes et en acides phénoliques; F2, riche en oligomères de proanthocyanidines (PACs) ainsi qu'en flavonols; et F3 riches en polymères de PACs. Ces sous-fractions ont été administrées aux souris dans les mêmes concentrations que celles retrouvées dans l'extrait entier. Globalement, les fractions polyphénoliques ont restauré l'épaisseur de la couche de mucus, mais particulièrement les fractions riches en PACs ont significativement stimulé A. muciniphila, tout en améliorant la proportion de cellules caliciformes et le métabolisme du glucose chez les souris obèses. Enfin le dernier chapitre s'intéresse aux mécanismes par lesquels les polyphénols favorisent la croissance de A. muciniphila dans l'intestin. Des cultures d'A. muciniphila ont donc été effectuées dans des milieux enrichis en polyphénols afin d'évaluer les gènes impliqués dans le métabolisme cellulaire et dans la résistance aux antimicrobiens; les pompes à efflux non spécifiques, les polysaccharides capsulaires (CPS), les exopolysaccharides (EPS), les transporteurs de type ABC-2 et de resistance-nodulation-cell division (RND) ont joué un rôle crucial dans la résistance et l'adaptation de la bactérie aux polyphénols. La croissance d'A. muciniphila n'a pas été inhibée par l'extrait de canneberge entier ni par ses fractions polyphénoliques, mais elle a été stimulée par l'urolithine-A. Cette expérience in vitro a démontré que les polymères de PACs favorisent davantage les mécanismes d'adaptation antimicrobienne impliqués dans la protection des parois cellulaires et la régulation énergétique chez Akkermansia. Parallèlement à l'urolithine-A, les polymères de PACs ont induit la production du CPS et du EPS chez A. muciniphila. Ces CPS/EPS pourraient contribuer aux rôles immunomodulateur et anti-obésité d'A. muciniphila et par conséquent constituer des postbiotiques prometteurs. Cette thèse démontre la sélectivité des polyphénols, principalement des PACs, dans l'inhibition des pathogènes associés à l'obésité et dévoile les mécanismes moléculaires qui sous-tendent leurs effets prébiotiques sur A. muciniphila. / The link between gut microbiota, diet and metabolic diseases is now established. Polyphenols from berries and other dietary sources have been shown to inhibit opportunistic pathogens and stimulate symbiotic bacteria, particularly Akkermansia muciniphila in humans and animals. A. muciniphila is a mucus-living bacterium shown to contribute to the intestinal homeostasis and to drive beneficial immune and metabolic response in the host. However, it is not yet known how polyphenols can selectively affect A. muciniphila from in vivo studies, since regular metagenomic analysis of the gut microbiota only provide a partial picture of the mechanisms involved. This thesis aims to determine, through in vivo and in vitro approaches, the prebiotic effect of polyphenols and how they affect the physiology and intestinal morphology and the ecological niche of Akkermansia in obesogenic diet-fed mice. Particularly, it focusses on the molecular capacity of A. muciniphila to induce defence mechanisms and adapt to distinct polyphenolic fractions. In the first chapter, in order to assess which constituent of berries was responsible for the prebiotic action, we compared the effect of the dietary supplementation with polyphenol-rich cranberry and blueberry fruit powders to their respective fibrous fractions (cell wall polysaccharides) of high-fat high-sucrose (HFHS) fed mice for 8-weeks. We demonstrated that the polyphenols from cranberry and blueberry fruit powders are mainly responsible for the selective prebiotic effects on A. muciniphila rather than their fibre-rich fractions. Both cranberry and blueberry whole fruit powders inhibited HFHS-induced pathobionts associated with obesity. A functional redundancy analysis revealed that the gut microbiota functions of obese mice were remarkably changed by polyphenol-rich whole cranberry powder, restoring it back to that observed in lean mice; that is, they presented lower body weight and energy efficiency as compared to untreated mice. Furthermore, other symbiotic bacteria were influenced by polyphenol-rich berry powders, notably Muribaculaceae, Dubosiella newyorkensis, and the polyphenol-degrading Eggerthellaceae; these mice presented a lower body weight and energy efficiency as compared to untreated mice. Surprisingly, cranberry fibrous fraction also inhibited pathobionts and promoted polyphenol-degrading families and reduced the hepatic triglycerides level in HFHS-fed mice. Altogether, these findings highlight the role of polyphenols associated with fibres, in attenuating obesity. The second chapter aimed to identity which polyphenolic category was mostly responsible for the prebiotic effect and the abundance of A. muciniphila. HFHS-fed mice were treated with a whole blueberry extract and with the three constitutive polyphenolic fractions: F1, rich in anthocyanins and phenolic acids, F2, rich in oligomeric proanthocyanidins (PACs) and flavonols, and F3 rich polymeric PACs. These sub-fractions were administered to mice at the same concentration as encountered in the whole extract. All in all, the polyphenolic fractions restored the mucus thickness, but the PAC-rich fractions besides stimulating A. muciniphila, increased the proportion of goblet cells and improved the glucose homeostasis in obese mice. Finally, the third chapter looks at the mechanisms by which polyphenols promote the growth of A. muciniphila. Growing assays of A. muciniphila were carried out in polyphenols enriched media in order to assess the expression of genes involved in cell metabolism and antimicrobial resistance. Genes coding for multidrug efflux pumps, capsular polysaccharide (CPS) family, exopolysaccharides (EPS), and ABC-2 type and resistance-nodulation-cell division (RND) transporters were shown to play a crucial role in allowing the bacteria to withstand the different cranberry polyphenolic fractions and adapt to the stress they caused. A. muciniphila growth was not inhibited by the whole cranberry extract neither by its polyphenolic fractions, but enhanced by the phenolic metabolite urolithin-A. Moreover, we showed that the polymeric PACs were triggering most intensively the antimicrobial adaptation mechanisms involved in cell-wall protection and energy management in A. muciniphila. Both of these fractions up-regulated CPS and EPS in A. muciniphila. CPS/EPS secretion in presence of polyphenols might represent promising post-biotic products, possibly involved in the immune modulatory and anti-obesity potential by A. muciniphila. Altogether, this thesis demonstrates for one of the first times that berry polyphenols and their PAC-rich fractions are responsible for the prebiotic-like effect on A. muciniphila, and the inhibition of specific pathobionts associated with obesity and unveils the molecular mechanisms underpinning the resilience of this bacterium to phenolics.

Initier la marche vient naturellement pour tout être vivant qui se déplace. Malgré cette apparente facilité, cet acte nécessite une interaction complexe entre différentes régions du cerveau et la moelle épinière. Une de ces régions a été découverte dans le mésencéphale et a été identifiée il y a maintenant 50 ans comme la région locomotrice mésencéphalique. En effet, la stimulation électrique de cette région engendre de manière systématique l’initiation de la locomotion dans de nombreuses espèces animales. Malgré tout, la localisation anatomique précise et l’identification des populations neuronales de cette région sont un sujet de débat encore aujourd’hui. Dans notre projet, nous avons utilisé les outils optogénetiques accessibles chez la souris afin de stimuler spécifiquement les populations glutamatergiques ou cholinergiques des deux noyaux qui constituent la région locomotrice mésencéphalique, le noyau cunéiforme (CnF) et le noyau pedonculopontin (PPN). Nous avons découvert que nous ne pouvions initier la marche en stimulant seulement les neurones glutamatergiques du noyau cunéiforme, indiquant ainsi que ces neurones constituent le corrélat anatomique de la région locomotrice mésencéphalique. Étant donné l’intérêt clinique de la stimulation profonde chez des patients parkinsoniens, épileptiques ou médullaires, il paraît d’autant plus urgent de définir la localisation et les fonctions précises des populations neuronales contribuant à cette région fonctionnelle. / The act of initiating locomotion comes naturally to every living and moving the animal. Despite this apparent easiness, this act relies upon a complex neuronal interaction between brain regions and the spinal cord. One of those regions was found in the brainstem and has been identified 50 years ago as the mesencephalic locomotor region. Indeed, electrical stimulation of this region consistently leads to the initiation of locomotion in many species. However, the precise anatomical location and neuronal composition responsible for this effect on locomotion remained a matter of debate for years. Here, using neuronal specific optogenetic stimulation in mice, we stimulated either the glutamatergic or the cholinergic population in the two proposed nuclei that form the MLR (cuneiform and pedunculopontine nuclei, CnF and PPN). We simultaneously recorded kinematics and EMG activity and found that we could only reliably induce locomotion when stimulating the glutamatergic neurons of the CnF, therefore establishing those neurons as the correlates of the MLR. Considering that the MLR is being tested as a deep brain stimulation target for disease ranging from Parkinson to epilepsy and spinal cord injury, it seems even more urgent to ascertain precisely its anatomical location and physiological role.