Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / Le récepteur activé par les proliférateurs de peroxysomes de type y (PPARy) est un puissant régulateur des gènes impliqués dans le métabolisme du tissu adipeux et l'adipogenèse. Son activation pharmacologique, par des ligands de type thiazolidinedione (TZD), diminue la résistance à l'insuline et est utilisée en clinique dans le traitement du diabète de Type 2. Les agonistes de PPARy exercent leurs effets bénéfiques en favorisant la séquestration des lipides et leur entreposage dans les tissus adipeux périphériques métaboliquement plus sûrs, en stimulant la production adipocytaire d'adipokines telles l'adiponectine et en réduisant l'infiltration de macrophages dans les réserves de graisses. En détournant les lipides des organes tels que le muscle squelettique et le foie, les TZD préviennent la lipotoxicité. Bien que l'élucidation des mécanismes par lesquels PPARy contrôle l'entreposage des lipides dans le tissu adipeux progresse, les connaissances en ce domaine demeurent imcomplètes. Les travaux décrits dans cette thèse montrent que les agonistes de PPARy favorisent l'entreposage des graisses en périphérie en modulant de façon dépôt-spécifique et coordonnée la lipase lipoprotéique et les protéines impliquées dans sa maturation, les transporteurs d'acides gras et les enzymes lipogènes. Les résultats présentés dans cette thèse mettent également en évidence le rôle de la cible de la rapamycine chez les mammifères (mTOR, mammalian target of rapamycin) dans le contrôle de la lipogenèse exercé par PPARy in vivo. Lorsque cette protéine au coeur d'un réseau de signalisation contrôlant le métabolisme cellulaire est inactivée, l'activité transcriptionnelle de PPARy est significativement réduite et les TZD perdent leur capacité à stimuler l'entreposage des lipides circulants. Finalement, les études décrites dans cet ouvrage montrent que l'activation de PPARy peut à son tour influencer le sentier métabolique de mTOR en stimulant le catabolisme des acides aminés à chaîne ramifiée, l'un de ses principaux activateurs, dans les tissus adipeux blanc et brun. L'étude des interactions complexes entre ces deux systèmes a le potentiel de contribuer au développement de nouvelles avenues thérapeutiques pour prévenir et guérir l'obésité et le diabète.

Ce projet de maîtrise avait pour but d'étudier l'influence de polymorphismes de gènes impliqués dans le métabolisme des lipides sur la réponse lipidique à un traitement au fénofibrate. Pour ce faire, 168 sujets on été soumis à 3 mois de traitement au fénofibrate. Le fénofibrate étant un activateur de PPARa, tous les gènes étudiés contenaient un PPRE dans leur promoteur. Les polymorphismes étudiés sont les suivants : PPARaL162V, LPL D9N, LPL P207L, SRBI G2S, SRBI 1050 C/T, ApoCIII SstI, ApoAII Mspl, ApoAI+83, LFABP T94A et ABCA1 R219K. Chacun de ces polymorphismes a été génotype pour l'ensemble de la cohorte et la réponse lipidique a été comparée entre les différents groupes génotypiques. La LPL semble être une enzyme importante dans la réponse du cholestérol-LDL et du cholestérol-HDL à un traitement au fénofibrate. De plus, les polymorphismes SRBI G2S et apoAI+83 affecteraient la réponse du cholestérol-HDL. Par ailleurs, les porteurs de l'allèle LFABP A94 seraient plus à risque de présenter des concentrations de triglycérides au-dessus de la valeur cible de 2.0 mmol/1 après le traitement au fénofibrate. Enfin, plusieurs effets d'interaction ont été observés entre PPARa L162V et certains polymorphismes comme apoAII Mspl, apoCIII SstI, apoAII Mspl et SRBI G2S et cela pour certaines variables lipidiques. Ces résultats suggèrent donc que certains polymorphismes peuvent avoir une influence sur la réponse lipidique à un traitement au fénofibrate.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Le foie reçoit un afflux substantiel de lipides de la circulation sanguine, qui doivent être triés efficacement vers diverses organites en fonction des besoins cellulaires et systémiques. En effet, le foie distingue les lipides destinés à la sécrétion extracellulaire, emballés dans les lipoprotéines de très basse densité (VLDL), de ceux destinés au catabolisme intracellulaire, qui implique les mitochondries et les peroxysomes. Ces voies systémiques et intracellulaires reposent sur un pool commun de lipides, établissant ainsi une interdépendance complexe entre elles. Il n'est cependant pas clair si et comment l'hépatocyte compartimentalise le flux de lipides et assure un partage approprié de ces processus. Les études présentées dans cette thèse visent à identifier la structure cellulaire responsable de la compartimentalisation des lipides et de la régulation de leur flux dans l'hépatocyte. Par le biais de la microscopie électronique, nous avons découvert que le foie de la souris est peuplé d'un type courbé de réticulum endoplasmique rugueux qui enveloppe la plupart des mitochondries et des peroxysomes dans les hépatocytes, que nous avons baptisé "wrappER". De plus, le wrappER organise la moitié de la population mitochondriale et peroxysomale en un complexe à trois organites. Ce contact tripartite est dynamique et régulé métaboliquement, car il réagit à la transition du jeûne à l'alimentation chez l'animal et augmente en fréquence dans des conditions associées à une plus grande charge en acides gras dans l'hépatocyte. Nous avons constaté que la préservation de l'architecture du contact est cruciale pour la régulation appropriée de l'homéostasie hépatique des lipides, car la diminution de l'expression de Synj2bp, qui contrôle spécifiquement l'ampleur du contact wrappER-mitochondries, entraîne une dyslipidémie, une accumulation de gouttelettes lipidiques et une altération de la sécrétion de VLDL. Au cours de mes travaux doctoraux, j'ai développé un protocole ad hoc pour l'isolement de fractions enrichies en complexes peroxysome-wrappER-mitochondrie intacts à partir du foie de la souris. Les analyses multi-omiques effectuées sur ces fractions ont mis en évidence le wrappER comme un site de biogenèse des VLDL, une voie qui est compromise par la perte de la structure de contact wrappER-mitochondrie. De plus, la protéomique quantitative de ce complexe isolé à partir de foies Mttp[exposant -/-], une condition dans laquelle la synthèse des VLDL est arrêtée, a révélé une augmentation globale de la β-oxydation des acides gras. Chez ces souris, nous avons également observé une fréquence accrue de cette association à trois organites, intégrant ainsi sa dynamique dans les réponses du flux hépatique des acides gras. Ainsi, dans le foie, le complexe peroxysome-wrappER-mitochondries intègre les voies extracellulaires et intracellulaires hépatiques, acheminant les lipides vers la biosynthèse des VLDL pour la sécrétion ou vers la β-oxydation pour leur catabolisme, régulant ainsi l'homéostasie lipidique hépatique et systémique. / The liver receives substantial influx of lipids from the circulation, which must efficiently sort to various organelles based on cellular and systemic needs. Indeed, the liver distinguishes between lipids destined for extracellular secretion, packed in Very-Low-Density Lipoproteins (VLDLs), and those intended for intracellular catabolism, which involves mitochondria and peroxisomes. These systemic and intracellular pathways rely on a shared pool of lipids, thus establishing an intricate interdependence between them. It is however unclear whether and how the hepatocyte compartmentalizes the flux of lipids and ensures proper partitioning of these processes. The studies presented in this thesis aim to identify the cellular structure responsible for the compartmentalization of lipids and the regulation of their flux in the hepatocyte. By means of electron microscopy, we discovered that the mouse liver is populated by a curved type of rough-Endoplasmic Reticulum that wraps most of the mitochondria and peroxisomes in hepatocytes and which we christened wrappER. Furthermore, the wrappER organizes half of the mitochondrial and peroxisomal population into a three-organelle complex. This three-way contact is dynamic and metabolically regulated, as it responds to the animal's fasting-to-feeding transition and increases in frequency under conditions associated with higher fatty acids loading in the hepatocyte. We found that the preservation of the contact architecture is critical for the proper regulation of hepatic lipid homeostasis, as the down regulation of Synj2bp, which we showed controls specifically the extent of wrappER-mitochondria contact, causes dyslipidemia, accumulation of lipid droplets, and altered VLDL secretion. During my doctoral work, I developed an ad hoc protocol for the isolation of fractions enriched in intact peroxisome-wrappER-mitochondria complexes from the mouse liver. Multi-omics analyses performed in these fractions pointed to the wrappER as a site of VLDLs biogenesis, a pathway that is compromised with the loss of the wrappER-mitochondria contact structure. Moreover, quantitative proteomic of these complexes isolated from Mttp[superscript -/-] livers, a condition in which VLDLs synthesis is arrested, unveiled upregulated global fatty acid β-oxidation. In these mice, we also observed an increased frequency of this three-organelle association, there by integrating its dynamics into hepatic fatty acid flux responses. Therefore, in the liver, the peroxisome wrappER-mitochondria complex integrates hepatic extracellular and intracellular pathways together, shunting lipids to VLDL biosynthesis for secretion or to β-oxidation for their catabolism, ultimately regulating liver and systemic lipid homeostasis.

Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada et Università Studi Cagliari, Cagliari, Italie / Les facteurs environnementaux jouent un rôle clé dans le développement du syndrome métabolique et de l'obésité, qui sont maintenant de véritables épidémies soulevant des problèmes de santé publique. Les excès de graisse corporelle dans l'obésité et la perte de masse grasse et maigre dans les conditions de dénutrition ou d'anorexie mentale sont le résultat d'un déséquilibre énergétique. Par conséquent, le maintien de l'équilibre énergétique est crucial à la fois pour la prévention de l'obésité et pour le traitement de l'anorexie mentale et d'autres formes de dénutrition. Les signaux lipidiques tels que ceux médiés par les médiateurs des endocannabinoidomes sont profondément impliqués dans le contrôle du métabolisme énergétique. Dans cette thèse, au sein de deux projets différents, nous avons étudié comment différents facteurs environnementaux, y compris la restriction calorique, l'activité physique, la supplémentation en vitamine D et les médicaments antipsychotiques, peuvent conduire à une modification du métabolisme énergétique par la modulation de la signalisation des endocannabinoïdomes. Les résultats des travaux expérimentaux montrent comment les différentes conditions étudiées provoquent des changements dans les niveaux tissulaires du médiateur lipidique endocannabinoïdome ainsi que dans l'expression de leurs récepteurs et enzymes métaboliques, ce qui peut contribuer aux changements observés de la masse grasse corporelle et du métabolisme énergétique au sein des modèles. Nous concluons que les conditions étudiées peuvent provoquer des changements dans le bilan énergétique par altération de l'endocannabinoidome. / Environmental factors play a key role in the development of obesity-induced metabolic syndrome and obesity, which are now true epidemics raising public health concerns. Both excess body fat in obesity, and fat and lean mass loss in undernutrition conditions or anorexia nervosa, are the result of energy imbalance. Therefore, maintaining energy balance is crucial for both the prevention of obesity and the treatment of anorexia nervosa and other forms of undernutrition. Lipid signals such as those mediated by endocannabinoidome mediators are deeply involved in the control of energy metabolism. In this thesis, within two different projects, we studied how different environmental factors including calorie restriction, physical activity, vitamin D supplementation and antipsychotic drugs, may lead to energy metabolism modification through modulation of the endocannabinoidome signaling. The results of the experimental work show how the different studied conditions cause changes in the tissue levels of endocannabinoidome lipid mediator as well as in the expression of their receptors and metabolic enzymes, which may contribute to the observed changes in body fat mass and energy metabolism within the models. We conclude that the investigated conditions may cause changes in energy balance through alteration of the endocannabinoidome.

Les maladies cardiométaboliques représentent la première cause de mortalité à travers le monde. La prévalence croissante de ces pathologies est majoritairement due à notre mode de vie sédentaire et à la mauvaise qualité nutritionnelle de notre alimentation. La maladie du foie associée à un dysfonctionnement métabolique, pathologie inflammatoire chronique, est caractérisée par une accumulation de lipides au foie et touche davantage les hommes. Ses causes sont multiples, à savoir : l'obésité, les dyslipidémies, le diabète de type 2, l'hypertension et les facteurs génétiques. Les premiers stades de cette pathologie sont sans symptôme apparent. Cependant, avec le temps, des complications cliniques peuvent survenir si cette dernière n'est pas diagnostiquée et prise en charge rapidement. Afin d'affiner les connaissances concernant cette maladie, il est primordial de caractériser les facteurs associés à la stéatose hépatique et de déterminer la manière dont ils sont impliqués dans la pathogenèse. La protéine de liaison aux facteurs de croissance analogues à l'insuline-2 (IGFBP-2) est majoritairement produite par le foie et est retrouvée dans la circulation systémique. Elle intervient, entre autres, dans le métabolisme énergétique, et notamment celui des triglycérides. Des études récentes ont mis en évidence une association inverse entre les niveaux sériques d'IGFBP-2, la résistance à l'insuline et la quantité de lipides hépatiques. Sur la base de ces éléments, nous avons émis l'hypothèse que la protéine IGFBP-2 pourrait être inversement associée à une accumulation légère de lipides au foie et pourrait être un biomarqueur candidat de la stéatose hépatique. Ces volets ont été testés chez des hommes et femmes asymptomatiques ayant subi une imagerie du foie. Pour affiner les relations entre IGFBP-2 et le métabolisme des lipides, l'association entre IGFBP-2 et la cinétique des lipoprotéines a été évaluée. Nous avons également déterminé, chez des souris mâles et femelles, l'impact direct de l'absence d'IGFBP-2 sur l'accumulation de lipides dans le foie et l'aorte en condition de stress métabolique induit par une diète riche en gras. Les travaux décrits dans cette thèse identifient IGFBP-2 en tant que facteur inversement associé à la stéatose hépatique ; et ce pour les tout premiers stades de la maladie chez l'humain. Des niveaux plasmatiques élevés en IGFBP-2 ont également été associés à un foie sain malgré la présence de graisse viscérale. Les niveaux plasmatiques d'IGFBP-2 combinés à la mesure du tour de taille ont permis de caractériser les individus atteints de stéatose hépatique légère avec une bonne sensibilité et spécificité. D'autre part, de hauts niveaux d'IGFBP-2 ont été corrélés à une meilleure élimination des VLDL et à une production moindre de chylomicrons chez les hommes, ce qui pourrait diminuer les triglycérides accumulés au foie. En revanche, l'absence d'IGFBP-2 n'a pas conduit à une exacerbation marquée de l'accumulation de lipides dans le foie et l'aorte chez la souris. Par conséquent, nos travaux ne suggèrent pas de rôle essentiel d'IGFBP-2 dans la modulation des lipides hépatiques. Finalement, IGFBP-2 ne semble pas contribuer au dimorphisme sexuel retrouvé dans la maladie du foie associée à un dysfonctionnement métabolique. Dans l'ensemble, nos résultats supportent le lien entre IGFBP-2, le métabolisme des lipides et leur accumulation au foie et suggèrent que cette protéine pourrait aider à l'identification précoce des individus à risque de présenter une stéatose hépatique. Des études supplémentaires dans de plus grandes populations sont nécessaires afin de valider le potentiel d'IGFBP-2 comme biomarqueur intégrateur de la stéatose hépatique liée à un dysfonctionnement métabolique. / Cardiometabolic diseases are the first cause of mortality in the world. Sedentary lifestyle and poor nutritional quality are responsible for the increased prevalence of these diseases. Metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease is a chronic inflammatory disease leading to progressive accumulation of lipid in liver and with a higher prevalence and severity in men. Obesity, dyslipidemia, type 2 diabetes, hypertension, and genetic factors are risk factors of fatty liver disease. Although first stages of the pathology are asymptomatic, without treatment, clinical manifestations can occur over time. Insulin-like growth factor binding protein-2 (IGFBP-2) is mostly produced and secreted in blood by the liver. IGFBP-2 plays a key role in energy metabolism, especially that of triglycerides. Low IGFBP-2 levels are inversely correlated with insulin resistance and recent evidence suggests links with hepatic fat fraction. Based on these previous observations, we investigated the hypothesis that IGFBP-2 is inversely associated with early hepatic lipid accumulation and represents a potential biomarker of fatty liver disease. This hypothesis was tested in a cohort of asymptomatic men and women who underwent liver imaging. To better describe the links between IGFBP-2 and lipid metabolism, the relationship between IGFBP-2 levels and lipoprotein kinetics was also assessed in men. In male and female mice, we further analyzed the direct impact of IGFBP-2 deletion on liver fat accumulation and the thoracic aorta induced by a high fat diet. Our work shows that IGFBP-2 is inversely associated with hepatic steatosis. Moreover, high concentrations of IGFBP-2 were associated with healthy liver despite the visceral fat. We also found that the combination of IGFBP-2 concentration and waist circumference identifies individuals at risk of hepatic steatosis in the first stages of disease with good sensitivity and specificity. Furthermore, in men, high levels of IGFBP-2 have been correlated with increased clearance of VLDL and a low chylomicron production, which could contribute to the negative relationship between IGFBP-2 and plasma triglycerides. However, the absence of IGFBP-2 had a little impact on lipid accumulation in the liver and aorta in mice. Therefore, our studies suggest that high IGFBP-2 is associated with a better cardiometabolic profile and lower hepatic TG content but that its absence does not overly alter lipid metabolism. More work will be required to validate the potential of IGFBP-2 as integrative fatty liver biomarker.

Les oestrogènes sont des hormones bien connues pour leur implication dans le développement sexué et la reproduction chez la femme. La distribution ubiquitaire des récepteurs des oestrogènes [alpha] et [béta] favorise l'implication importante des oestrogènes dans plusieurs voies métaboliques dont celle des lipides, la balance énergétique, la masse osseuse et la cognition. Les oestrogènes sont malheureusement fortement associés à l'augmentation du risque de cancer du sein et de l'utérus. Le développement d'anti-oestrogènes pour traiter et prévenir les cancers oestrogénosensibles a mené à la découverte de modulateurs sélectifs des récepteurs des oestrogènes (SERM) ayant une action antagoniste au niveau de la glande mammaire et de l'endomètre, mais qui conservent des actions agonistes au niveau de la masse osseuse et du métabolisme des lipides. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent que le SERM EM-652.HCl (EM), un puissant antagoniste dans la glande mammaire et l'utérus, possède des propriétés agonistes importantes au niveau du métabolisme des lipides. Nous avons observé que le EM diminue la prise alimentaire, ce qui résulte en une importante diminution de la masse adipeuse chez la rate intacte ou ovariectomisée et chez la souris. Dans ce dernier modèle, nous avons établi que les effets métaboliques bénéfiques du EM étaient entièrement dus à son interaction avec le récepteur des oestrogènes [alpha]. De plus, le traitement avec le EM induit une très forte diminution de la cholestérolémie. Le EM a augmenté la quantité de deux récepteurs hépatiques importants, le LDLr et le SR-B1, ce qui suggère fortement que l'effet hypocholestérolémiant du EM résulte d'une augmentation de la captation hépatique de cholestérol provenant des lipoprotéines circulantes. Enfin, le EM s'est avéré capable de diminuer fortement la cholestérolémie même chez des rats présentant une hypercholestérolémie induite par la diète. Ces données suggèrent donc un potentiel positif agoniste du EM-652.HCl sur le métabolisme des lipides et permettent de penser à une nouvelle thérapie chez la femme pour contrer les effets métaboliques négatifs de la ménopause, tout en la protégeant contre les cancers oestrogénosensibles.

II a été proposé qu'une partie des effets bénéfiques des agonistes des récepteurs nucléaires activés par les proliférateurs des peroxisomes gamma (PPARy) sur le remodelage du tissu adipeux et la sensibilité à l'insuline serait attribuable à une réduction des niveaux de glucocorticoïdes (GC), via une diminution de l'expression de la 11 P-hydroxystéroïde déshydrogénase type 1 (IIB-HSDl) dans le tissu adipeux. Cette enzyme permet l'activation des GC principalement au niveau du foie et du tissu adipeux et serait possiblement impliquée dans la pathogenèse de l'obésité. Une première série d'études a permis d'évaluer la contribution des GC (circulants/tissulaires) dans les mécanismes d'action de l'agoniste de PPARy rosiglitazone au niveau du remodelage du tissu adipeux et du profil métabolique chez des rats nourris avec une diète standard. Le maintien des effets bénéfiques de la rosiglitazone sur la morphologie et le profil lipidique du tissu adipeux intra-abdominal (rétropéritonéal) a résulté: (1) en un effet additif de l'agonisme PPARy et de la surrénalectomie sur la triglycéridémie et la sensibilité à l'insuline; (2) en la prévention des effets délétères de l'hypercorticostéronémie, tels la stéatose hépatique, l'hyperlipidémie et l’hyperinsulinémie. L'absence d'effet additif d'un traitement combiné (rosiglitazone/inhibiteur de la llB-HSDl) a montré que la contribution des GC dans les mécanismes d'action de la rosiglitazone au niveau des paramètres étudiés est minime et que les effets de l'agoniste englobent largement les effets bénéfiques associés à une diminution de l'action des GC dans le tissu adipeux. Une deuxième série d'études a visé à établir l'implication de la llB -HSDl dans le métabolisme lipidique chez des rats nourris avec une diète obésogène. L'inhibition pharmacologique de la llB -HSDl a induit: (1) une augmentation des processus oxydatifs et une diminution de la stéatose et de la sécrétion hépatique de VLDL; (2) un effet tissu-spécifique sur le métabolisme lipidique des dépôts adipeux intra-abdominaux, en améliorant tout particulièrement le profil délétère du tissu adipeux mésentérique; (3) une redistribution de la captation des lipides circulants vers les tissus oxydatifs et un accroissement de leur capacité oxydative. Ainsi, la llB -HSDl représente une cible thérapeutique attrayante pour le traitement des désordres reliés à l'obésité. / It has been suggested that part of the beneficial effects of peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARy) agonists on adipose tissue remodelling and insulin sensitivity would be attributable to a reduction in glucocorticoid (GC) levels, through a decrease in IIB-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 (IIB-HSDl) in adipose tissue. This enzyme is implicated in GC activation principally in liver and adipose tissue, and may be involved in the pathogenesis of obesity. A first set of studies allowed the evaluation of the contribution of GC (plasma and tissue) in the mechanisms of action of the PPARy agonist rosiglitazone at the level of adipose tissue remodelling and the metabolic profile in rats fed a standard diet. The results suggest that maintenance of the beneficial effects of rosiglitazone on intraabdominal (retroperitoneal) adipose tissue morphology and the lipid profile resulted in: (1) an additive effect of PPARy agonism and adrenalectomy on triglyceridemia and insulin sensitivity, and (2) the prevention of the deleterious effects induced by hypercorticosteronemia, such as hepatic steatosis, hyperlipidemia and hyperinsulinemia. The lack of additive effect of the combined treatment (rosiglitazone/ IIB-HSDl inhibitor) allowed us to conclude that the contribution of GC in the mechanisms of action of rosiglitazone at the level of the parameters studied is minimal, and that the beneficial effects of PPARy agonism largely include those associated with a decrease in GC action in adipose tissue. A second set of studies aimed at establishing the role of IIB-HSDl in lipid metabolism in rats fed an obesity-promoting diet. Pharmacologic inhibition of IIB-HSDl induced: (1) an increase in oxidative processes and a decrease in hepatic steatosis and VLDL secretion; (2) a tissue-specific effect on intra-abdominal adipose depot lipid metabolism, including a robust improvement in the metabolic handling of lipids in mesenteric adipose tissue; (3) lipid partitioning towards oxidative tissues and an increase in their oxidative capacity. IIB-HSDl therefore constitutes an attractive therapeutic target for the treatment of obesity-related disorders.

Le tissu adipeux est un tissu encore mal compris. Sa fragilité rend sa transplantation délicate. Une solution autologue de rechange demeure en demande. Prometteuse, l'ingénierie du tissu adipeux (TA) en laboratoire permettrait de remédier au manque de tissus mous pour les chirurgies reconstructives et de produire des modèles d'études physiologiques et pharmacologiques. La méthode de génie tissulaire par autoassemblage permet aux cellules de produire et d'accumuler leur propre matrice extracellulaire (MEC) et de former un feuillet tissulaire manipulable sans biomatériaux exogènes. Les tissus adipeux humains reconstruits (hrAT ; de l'anglais human reconstructed adipose tissue) sont donc composés de cellules souches/stromales dérivées du TA qui ont subi une différenciation adipocytaire. L'hypothèse à la base des travaux présentés dans cet ouvrage est que le milieu de culture utilisé contient des quantités subphysiologiques d'acides gras essentiels (AGe) et qu'il est possible de moduler la composition de la membrane phospholipidique et les triglycérides des cellules adipeuses par la modification de l'apport en acide gras du milieu de culture. Les objectifs poursuivis pour valider cette hypothèse étaient (1) d'isoler, caractériser et comparer les lipides et les phospholipides du hrAT avec ceux du TA natif ; (2) de comparer les transcriptomes du modèle de hrAT avec celui du TA natif ; (3) de quantifier les AGe présents dans les milieux de cultures utilisés ; (4) de comparer les profils lipidique et phospholipidique des hrAT dans des milieux pauvres et riches en AGe et (5) de mesurer l'impact de la modulation de l'activité de la delta(∆)-6-désaturase (FADS2) sur le profil lipidique des hrAT. Au total, 2 915 gènes analysés avec la puce BeadChip Illumina HUmanWG-6 étaient différemment exprimés entre les TA natifs et reconstruits. Les données relatives à l'expression ont été analysées à l'aide du logiciel Ingenuity Pathway 8.5 (IPA) pour détecter une association avec des voies de signalisation. Ensuite, le logiciel IPA a permis de relier ces voies avec des fonctions biologiques pertinentes et de prédire leurs modulations. Des fonctions biologiques associées aux voies de signalisation de PPARγ (valeur p = 0,006), comme la différenciation des cellules adipocytaires (p = 2,65 E⁻¹³) et l'hypertrophie (p = 4,61 E⁻¹⁴), étaient semblables à 75 % au TA natif. Inversement, les résultats indiquaient une diminution des fonctions biologiques associées au métabolisme des lipides (p = 2,88 E⁻¹⁴), dont la synthèse des triglycérides (p = 9,44 E⁻⁴ ) et son hydrolyse (2,91 E⁻³ ). Le dosage de 42 acides gras (AG) par chromatographie en phase gazeuse a permis de souligner une différence entre la composition des hrAT et du TA natif, notamment par rapport aux acides gras essentiels (AGe). En effet, bien que la composition en phospholipides fût similaire à 90 %, les hrAT contenaient 3,5 fois moins de triglycérides que le TA natif. Les AGe, comme l'acide linoléique (AL), se retrouvent en faible quantité (1-3 %) dans les milieux de culture utilisés. Pour pallier ce manque, des hrAT ont été produits dans un milieu de culture supplémenté en AL, ce qui a permis de rétablir partiellement le profil altéré du hrAT en formation via la modulation de l'activité de FADS2 (Δ6-désaturase). Les travaux menés dans le présent ouvrage ont permis de mettre en lumière la composition lipidique du hrAT et de moduler son apport en AGe. Ils ont également montré que le hrAT in vitro, à l'image du TA natif, est modulable et s'adapte à son environnement nutritionnel. Ils ouvrent donc la porte à la production de modèles d'études physiologiques ou pharmacologiques qui aideraient à comprendre les mécanismes associés au métabolisme des lipides et à ses déséquilibres dans toutes les phases du développement pharmaceutique. / Fat tissue is still an underestimated tissue. Its fragility makes its transplantation delicate. An autologous alternative remains in demand. The engineering of adipose tissue (AT) is a promising alternative that could resolve the scarcity of soft tissue for reconstructive surgeries and produce a relevant model for physiological and pharmacological studies. Tissue engineering using the self-assembly approach allows the cells to produce and accumulate their own extracellular matrix (ECM) and form a tissue sheet that can be manipulated, without using any exogenous biomaterial. Human reconstructed adipose tissues (hrAT) are therefore a combination of stem and stromal cells isolated from the adipose tissue that have been undergoing adipocyte differentiation. The hypothesis underlying the work presented is that the culture medium used contains sub-physiological quantities of essential fatty acids (EFA) and that it is possible to modulate the composition of the phospholipid membrane and the triglycerides of adipose cells by modifying the fatty acid intake from the culture medium. The objectives pursued to validate this hypothesis were: (1) To isolate, characterize and compare the lipids and phospholipids of hrAT with those of native AT; (2) To compare the transcriptomes of the hrAT model with those of native AT; (3) To quantify the EFA present in the culture media used; (4) To compare the lipid and phospholipid profiles of hrAT in a poor and rich EFA media; (5) To measure the impact of modulation of Fatty Acid Desaturase 2 (FADS2) activity on the lipid profile of hrAT. A total of 2 915 genes analyzed using Illumina BeadChip chip HUmanWG-6 were differentially expressed between native and reconstructed AT. Data for expression were analyzed with the Ingenuity Pathway 8.5 software (IPA) for detecting an association with signaling pathways. Then, the IPA software linked these pathways with the relevant biological functions and predicted their modulations. Biological functions associated with PPARγ signaling pathways (p value = 0.006), as the differentiation of fat cells (p = 2,65E⁻¹³) and hypertrophy (p = 4,61E⁻¹⁴), were 75% similar to native AT. Conversely, the results indicated a reduction of the biological functions associated with lipid metabolism (p = 2,88E⁻¹⁴), the synthesis of triglycerides (p = 9,44E⁻⁴) and hydrolysis (p = 2,91E⁻³). The quantification of 42 fatty acids (FA) by gas chromatography highlighted a difference between the composition of the hrAT and native AT, particularly for essential FA composition. Indeed, although the phospholipid composition was similar at 90%, the hrAT contained 3.5 times fewer triglycerides as native AT. The EFA, such as linoleic acid (LA), were found in small amounts (1-3%) in the culture media used. To fulfill this gap, the hrAT were produced in a culture medium supplemented with AL which partially restored the altered profile of hrAT via modulation of the activity of FADS2. This work describes the lipid composition of the hrAT and shows that LA supplementation can modulate it. Like native AT, the hrAT can adapt to its nutritional environment. It could be used as a model for physiological or pharmacological studies, in order to understand the mechanisms involved in lipid metabolism and its imbalances in pathological states.

La résistance à l'insuline et le diabète de type 2 ont maintenant atteint des proportions épidémiques dans notre société. Plusieurs facteurs peuvent en déterminer le développement de même que la progression et il est primordial de bien connaître les mécanismes impliqués, de façon à pouvoir prévenir ou traiter ces complications. Les études qui sont présentées dans cette thèse nous permettent de mieux comprendre l'implication de deux nouveaux modulateurs, SHP-1 et CEACAM1, dans la régulation de la sensibilité à l'insuline et du métabolisme lipidique. Dans la première étude, nous avons identifié que la protéine tyrosine phosphatase SHP-1 était un modulateur négatif de l'action de l'insuline dans le foie et le muscle squelettique. Des modèles animaux d'inactivation spécifique de l'enzyme présentent une sensibilité à l'insuline accrue grâce à une amélioration de la voie de signalisation PI3-kinase/Akt. Par ailleurs, nous avons également observé que SHP-1 joue un rôle dans la clairance hépatique de l'insuline, et que CEACAM1, un modulateur de l'internalisation et de la dégradation de l'insuline, est un substrat de SHP-1. Dans la seconde étude, nous avons analysé les conséquences métaboliques d'une invalidation génétique de CEACAM1 chez la souris (modèle Cc1'A). Ces animaux présentent une intolérance au glucose et un défaut au niveau de la clairance hépatique de l'insuline lorsqu'on les compare à leurs contrôles. Nous avons pu observer que les souris Cc1'A sont prédisposées au développement de la stéatose hépatique et de la résistance à l'insuline, particulièrement lorsqu'on les expose de façon chronique à une alimentation riche en lipides. Ces défauts sont associés à une augmentation de l'expression d'enzymes clés impliquées dans la lipogénèse et la synthèse de cholestérol. Cette étude a permis de mettre en évidence un rôle pour CEACAM1 comme régulateur de la lipogénèse hépatique, en plus de sa fonction connue comme modulateur de la clairance de l'insuline par le foie. Ill Les résultats obtenus lors de la réalisation de ces études permettent d'améliorer nos connaissances sur la modulation complexe de la sensibilité à l'insuline et du métabolisme lipidique. Nos travaux ouvrent la porte à de nouvelles études plus spécifiques sur les rôles de SHP-1 et CEACAM1 dans la modulation du métabolisme chez l'humain, et identifient également ces protéines comme d'éventuelles cibles potentielles pour le développement d'agents thérapeutiques destinés à contrer la résistance à l'insuline, le diabète de type 2 et les désordres lipidiques.

Le processus de maturation pulmonaire implique entre autres la production d'un composé majoritairement lipidique : le surfactant. Cette étude réalisée du jour de gestation (JG) 15.5 au jour post-natal (PN) 10 a permis d'identifier dans le poumon murin les sites d'expression des apolipoprotéines (apo) A-I, A-Il, C-II, H et de la lipoprotéine lipase (LPL), gènes impliqués dans le métabolisme des lipides. On observe une co-localisation dans les cellules épithéliales des conduits respiratoires au JG 17.5 pour tous les messagers étudiés. Une co-localisation pour les protéines apoA-I, H et LPL est observée dans les capillaires. L'apoC-H est exprimée dans les cellules épithéliales distales tandis que l'apoA-II est retrouvée dans le mesenchyme. En période post-natale, l'expression de l'apoC-II et de la LPL se situe dans les conduits bronchiques et les macrophages. La localisation du site d'expression de ces gènes leur suggère un rôle dans la synthèse du surfactant.