La Lipoprotéine lipase (LPL) est une enzyme essentielle de la lipolyse intravasculaire dont la régulation est complexe. La découverte des miRs, régulateurs de l'expression posttranscriptionnelle des gènes via leurs interactions avec les régions 3' non traduite (3'UTR), apporte de nouvelles perspectives pour la compréhension de la régulation de la LPL et de ses gènes régulateurs. Nous présentons à travers deux études, l'implication des microARNs (miRs) dans la régulation de la LPL et d'un de ses gènes activateurs APOA5. Dans le premier travail, nous avons mis en évidence la création d'un site de liaison fonctionnel du miR-485-5p par expliquons ainsi le mécanisme potentiellement impliqué dans l'association de ce polymorphisme aux hypertriglycéridémies sévères et modérées en population générale. Dans un second travail, nous avons identifié un haplotype de la LPL, incluant la mutation p.Ser474Ter (rs328) et sept single nucleotide polymorphisme (SNPs) de la région 3'UTR, significativement associés à une diminution des triglycérides (TG) plasmatiques en population générale. Nous avons ensuite démontré la fonctionnalité des sept SNPs de la région 3'UTR par la suppression de sites de liaison de plusieurs miRs. Ainsi ces résultats suggèrent que l'association du variant p.Ser474Ter (rs328) à la triglycéridémie pourrait au moins partiellement être liée à son déséquilibre de liaison avec les sept SNPs fonctionnels de la région 3'UTR. Nos travaux sont parmi les premiers à mettre en évidence l'implication des miRs dans la régulation de la LPL et de ses gènes régulateurs chez l'homme. Ils permettent ainsi d'accroitre la connaissance des mécanismes impliqués dans la régulation de la lipolyse intravasculaire. Enfin, ils éclairent les mécanismes fonctionnels mis en jeu par deux polymorphismes significativement associés à la triglycéridémie / The lipoprotein lipase (LPL) is a key enzyme which regulates plasma triglycerides (TG) intravascular lipolysis involving a complex regulation. The microRNAs (miR) are implicated in gene post-transcriptional regulation through their interaction with the 3’untranslated region (3’UTR). Their discovery provides new insights in the understanding of the LPL regulation and its regulator genes. We present two works regarding the implication of miRs in the regulation of the LPL and one of its activator APOA5. First, we identified a functional miR-485-5p binding site creation induced by the minor C allele of the c.*158C>T (rs22667882) located in APOA5 3’UTR.We therefore provide an explanation of the mechanism potentially involved in this polymorphism association with both mild and severe hypertriglyceridemia in general population. In a second work, we identified a LPL haplotype harboring p.Ser474Ter (rs328) polymorphism and seven single nucleotide polymorphisms (SNPs) located in the 3’UTR. This haplotype is significantly associated with lower plasma triglycerides (TG) concentration in general population. We demonstrated that the SNPs located in the 3’UTR induce several functional miRs binding-site suppressions that could lead to an increase of LPL expression. Finally, p.Ser474Ter association with triglyceridemia could be at least partially explained by its strong linkage disequilibrium with these functional 3’UTR SNPs. These works are amongst the first studies to bright to light the miRs implication in the regulation of LPL or its regulator genes in human. They provide a better knowledge of the mechanisms involved in intravascular lipolysis. Finally, they also explain the functional mechanisms of two polymorphisms, significantly associated with the plasma TG concentration

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) constituent la plus grande famille de récepteurs membranaires. Ils contrôlent de nombreux processus physiologiques et leurs implications dans de nombreuses pathologies fait de cette famille une cible de près de 30% des médicaments. Cependant nombre d'entre eux sont orphelins et/ou possèdent des fonctions inconnues, constituant ainsi un réservoir important de cibles pharmacologiques.Afin de déterminer quelles peuvent être les applications thérapeutiques des RCPG, il faut être capable d'identifier les tissus dans lesquels ils s'expriment et ont des effets biologiques. Pour cela, nous avons développé une approche de PCR quantitative à haut débit permettant l'étude de l'ensemble des gènes codants les RCPG murin.Nous avons tout d'abord recherché tous les endoRCPG de souris et pour chacune des séquences identifiées un couple d'amorces a été synthétisé.Nous avons ensuite utilisé cette banque d'amorces dans deux modèles de différenciation cellulaire. La culture primaire de neurones granulaires du cervelet et une lignée de préadipocytes.Nous nous sommes appuyés sur l'hypothèse suivante : si l'expression d'un RCPG varie au cours d'un phénomène particulier, c'est qu'il est possiblement impliqué dans la régulation de celui-ci.Nous avons donc dans un premier temps identifié les endoRCPG dont l'expression variait au cours de la différenciation cellulaire. Dans un deuxième temps nous avons testé par des approches pharmacologiques et de biologie cellulaire l'implication de ces récepteurs dans la régulation des divers aspects de la différenciation cellulaire des modèles étudiés. / G protein-coupled receptors (GPCRs) constitute the largest family of membrane receptors and control numerous physiological processes. Accordingly, ~45% of drugs used to treat human pathologies target a GPCR. However, a number of GPCRs are orphans and/or involved in unknown functions, which makes GPCRs an attractive reservoir of pharmacological targets.To identify novel therapeutic applications of GPCR ligands, it is necessary to identify organs in which GPCRs are expressed and have biological effects. To that end, we developed a high-throughput, real-time PCR approach to quantify each and every murine GPCR transcripts. We first established a census of all endo-GPCRs, i.e. those GPCRs having an endogenous ligand, encoded in the murine genome. We then designed and validated a primer pair for each identified sequence.We used this primer collection in 2 models of cell differentiation, namely primary cultures of cerebellar granule neuroblasts and the preadipocyte 3T3-L1 cell line. Our basic premise in this approach is that changes in the expression levels of a GPCR in a given biological phenomenon is an indication that this GPCR might be functionally relevant to the biological process under study.We first focused on GPCRs whose expression changed during cellular differentiation, which enabled the identification of candidate GPCRs in this phenomenon. Using pharmacological and genomic tools, we tested the implication of those candidates in various aspects of cell differentiation. In particular, we performed a detailed study of the role of the F2r thrombin receptor and Gprc5a orphan receptor in preadipocyte proliferation.

Lorsque l'allaitement est impossible, du lait maternel pasteurisé (LMP) est préférentiellement administré, en particulier aux nouveau-nés hospitalisés. La pasteurisation de Holder (62,5°, 30 min) est appliquée pour des raisons sanitaires mais pourrait réduire l'absorption des lipides via l'inactivation des lipases endogènes du lait. L’homogénéisation du LMP pourrait contrer cet effet négatif en augmentant la surface disponible pour l’adsorption des enzymes. L’objectif de cette thèse était d’étudier l’impact de la pasteurisation de Holder et de l’homogénéisation par ultrasons sur la digestion du LM chez le nouveau-né. Un modèle de digestion in vitro a été mis en place pour évaluer la digestion gastro-intestinale de LM cru (LMC) vs. LMP aux stades « nouveau-né à terme » ou « prématuré ». Une étude clinique a été menée chez des nouveau-nés prématurés pour comparer la digestion gastrique de (A) LMC vs. LMP et (B) LMP vs. LM pasteurisé et homogénéisé (LMPH).La pasteurisation et l’homogénéisation ont modifié la structure initiale du LM, ses cinétiques digestives et sa désintégration structurale. In vitro, la pasteurisation a réduit la lipolyse gastrique au stade à terme, alors qu’aucun impact n'a été observé au stade prématuré. La lipolyse intestinale, in vitro, a été réduite. In vivo, la pasteurisation a accélérée la protéolyse gastrique de la lactoferrine et a réduit celle de l’a-lactalbumine. L'homogénéisation a accéléré la lipolyse et la protéolyse de l'albumine sérique. Concernant les conditions physiologiques, l’activité lipolytique postprandiale était augmentée après adm / When breastfeeding is not possible, pasteurized human milk (PHM) from milk banks is preferentially administered, especially for vulnerable hospitalized newborns. Holder pasteurization (62.5°, 30 min) is applied for sanitary reasons but may reduce fat absorption through inactivation of milk endogenous lipases. This could be counteracted by homogenization of PHM through an increase of the specific surface available for enzyme adsorption. The objective of this thesis was to study the impact of Holder pasteurization and ultrasonic homogenization on the digestion of HM in the newborn. An in vitro dynamic model was used to evaluate the gastrointestinal digestion of raw HM (RHM) vs. PHM at preterm and term stages. A clinical trial was conducted on hospitalized preterm newborns for comparing the gastric digestion of (A) RHM vs. PHM and (B) PHM vs. pasteurized-homogenized HM (PHHM). Pasteurization and homogenization affected the HM initial structure and its digestive kinetics and structural disWhile gastric lipolysis was reduced after pasteurization in term in vitro study, no impact was observed at the preterm stage. Intestinal lipolysis, in vitro, was reduced by pasteurization. Gastric proteolysis was selectively affected by pasteurization, being, in vivo, faster for lactoferrin and slower for a-lactalbumin. Homogenization increased lipolysis and proteolysis of serum albumin. Some physiological gastric conditions were affected by treatments: RHM had enhanced postprandial lipolytic activity and PHHM had a reduced gastric emptying time. The in vivo data described here may help to i

Orientador: Helena Coutinho Franco de Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T05:23:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Raposo_HelenaFonseca_D.pdf: 7490061 bytes, checksum: b7d93ea4b63d773168cdfcbe34c70392 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A proteína de transferência de colesteril éster (CETP) transfere colesterol esterificado (CE) das HDL para as lipoproteínas que contêm apo B, em troca de triglicérides. Assim, a CETP promove a redução dos níveis de HDL-colesterol no plasma, aumentando o risco de aterosclerose. Recentemente, nosso grupo verificou que camundongos transgênicos que expressam a CETP (CETP-Tg) apresentam menor adiposidade que os controles não transgênicos (NTg). Neste trabalho investigamos possíveis mecanismos que expliquem a redução da adiposidade. Camundongos CETP-Tg e controles NTg (C57/BL6 background) foram tratados com dieta padrão desde o desmame até os 5 meses de idade. Camundongos CETP-Tg apresentaram redução nos depósitos de tecido adiposo (~30%). Essa redução da adiposidade não foi compensada por deposição ectópica de lipídeos no fígado ou músculo, nem foi consequência de alteração do balanço de gordura (ingestão vs. excreção). Lipogênese in vivo e em adipócitos isolados (estimada por 3H2O e 14C-acetato) foram similares entre os grupos. A retenção de lipídeos exógenos e a captação de glicose pelo fígado, músculo e tecidos adiposos (estimada após dose oral de 3H-trioleina e injeção IP de 3H-2- deoxiglicose, respectivamente) não evidenciaram nenhuma diferença entre os genótipos. No estado alimentado, a expressão da CETP aumentou (~50%) a lipólise basal in vivo e estimulada por isoproterenol em adipócitos isolados. Coerentemente, os níveis de RNAm para HSL (hormone sensitive lipase) e ATGL (adipose triglyceride lipase) estavam aumentados, assim como FATP1 (fatty acid transport protein 1). No tecido adiposo marrom, verificou-se elevação nos níveis de ATGL, FATP1 e UCP1 (uncoupling protein 1). Além disso, o conteúdo protéico do receptor beta 3 adrenérgico também estava aumentado nos extratos de membrana celular de tecido adiposo visceral e marrom dos animais CETP-Tg. A expressão da CETP também elevou em cerca de 10% a taxa metabólica corporal (VO2 e gasto energético). Conclui-se que a CETP altera a expressão e/ou função de proteínas relacionadas à lipólise e termogênese, aumentando o gasto energético global e reduzindo a massa de gordura corporal. Em conjunto, esses resultados sugerem uma nova função antiadipogênica para a CETP / Abstract: Cholesteryl ester transfer protein (CETP) is a plasma protein that mediates the exchange of triglycerides for esterified cholesterol from HDL to the apoB containing lipoproteins. In this way, CETP promotes reduction of plasma HDLcholesterol and, thus, increases the risk of atherosclerosis. Recently, we found that CETP expressing mice (CETP-Tg) presented less adipose tissue mass than nonexpressing controls. In this work we investigated possible mechanisms to explain these findings. CETP-Tg and non-transgenic (NTg) control mice (C57/BL6 background) were fed with chow diet from weaning to 5 month of age. CETP-Tg mice had reduced visceral and subcutaneous fat depots (~30%) that was not compensated by lipid ectopic deposition and could not be explained by differences in fat intake and excretion. Lipogenesis rates in vivo and in isolated adipocytes (estimated using 3H2O and 14C-acetate) were similar in both CETP-Tg and control mice. Lipid retention and glucose uptake by liver, muscle and adipose tissues (estimated after an oral dose of 3H-triolein and IP injection of 3H-deoxiglucose) showed no significant differences between groups. In the fed state, CETP group showed higher (~50%) basal lipolysis rates in vivo and in isoproterenol stimulated lipolysis rates in isolated adipocytes. In accordance, visceral adipose hormone sensitive lipase (HSL) and adipose triglyceride lipase (ATGL) mRNA expression were elevated, as well as fatty acid transport protein (FATP1). In brown adipose tissue, ATGL, FATP1 and uncoupling protein 1 (UCP1) were increased. Furthermore, beta 3 adrenergic receptor proteins mass were upregulated in visceral and brown adipose tissues membrane extracts. In addition, whole body energy expenditure (measured by respirometry) was found to be elevated in CETP-Tg mice (10%). In conclusion, CETP change expression and function of proteins related to lipolysis and thermogeneis, thus, increasing whole body energy expenditure and resulting in less body fat content. These findings disclose a novel anti-adipogenic role for CETP / Doutorado / Fisiologia / Doutora em Biologia Funcional e Molecular

Une augmentation de l’hypertrophie et l'hyperplasie des adipocytes est au coeur du développement de l'obésité. Nous avons déjà constaté que 14-3-3zeta (14-3-3ζ), une protéine d’échafaudage moléculaire, a plusieurs rôles essentiels dans l'adipogenèse. Cependant, les contributions de 14-3-3ζ dans la fonction des adipocytes matures ne sont pas connues. Les cellules 3T3-L1 et souris dépourvues de 14-3-3ζ dans les adipocytes (adi14-3-3ζKO) ont été utilisés pour examiner le rôle de 14-3-3ζ dans la lipolyse. L’élimination de 14-3-3ζ dans les cellules 3T3-L1 par l’ARNi a réduit significativement la lipolyse stimulée par l'isoprotérénol (un agoniste bêta adrénergique), la forskoline (un activateur de l’adénylate cyclase) et le dibutyryl AMPc (dbcAMP). Les analyses par qPCR ont démontré des réductions significatives d’adipose triglyceride lipase (Atgl) et lipase hormonsensible (Hsl) au niveau transcriptionnel. De plus, une réduction au niveau des substrats de la PKA phosphorylés et totaux tels que HSL et CREB, a été détectée par Western Blot dans les 3T3-L1 appauvris en 14-3-3ζ. Ces résultats in vitro ont été récapitulés in vivo, car des diminutions des taux phosphorylés et totaux de HSL ont été observés dans le tissu adipeux gonadique des souris adi14-3-3ζKO. Les souris adi14-3-3ζKO et les explants gonadiques ont également montré une lipolyse affaiblie après des injections i.p de l’agoniste bêta 3-adrénergique CL-316,243 et un traitement de l’isoprotérénol respectivement. De manière intéressante, une diminution de l’expression de 14-3-3ζ dans les cellules 3T3-L1 et les souris adi14-3-3ζKO a mené à une diminution des caractéristiques des adipocytes matures telles que les niveaux d’ARNm de Pparg, Lpl et Fabp4, les niveaux de PPARγ, le contenu en triglycérides et l'incorporation de Oil Red-O. Collectivement, ces résultats démontrent que 14-3-3ζ joue un rôle essentiel en facilitant la lipolyse et en déterminant la maturité des adipocytes. / Altered hypertrophy and hyperplasia of adipocytes lie at the core of the development of obesity. We previously demonstrated that the molecular scaffold 14-3-3zeta (14-3-3ζ) had essential roles in adipogenesis. However, the contributions of 14-3-3ζ to mature adipocyte function are not known. 3T3-L1 cells and tamoxifen-inducible adipocyte-specific 14-3-3ζ knockout mice (adi14-3-3ζKO) models were used to examine the roles of 14-3-3ζ in lipolysis. siRNA-mediated knockdown of 14-3-3ζ impaired lipolysis in 3T3-L1 cells stimulated by the beta-adrenergic agonist isoproterenol (Iso), forskolin (an activator of adenylyl cyclase) and dibutyryl cAMP (dbcAMP). qPCR analyses revealed significant reductions in lipase transcript levels (Atgl and Hsl). Furthermore, reductions in the phosphorylated and total levels of PKA substrates such as HSL and CREB were detected in 14-3-3ζ-depleted 3T3-L1 lysates by immunoblotting. These findings were recapitulated in vivo, as reductions in phosphorylated and total HSL levels were detected in the gonadal adipose tissue of adi14-3-3ζKO mice. adi14-3-3ζKO mice and gonadal explants also displayed impaired lipolysis following i.p CL-316,243 (a beta-3 adrenergic agonist) injections and Iso treatment respectively. Interestingly, decreased 14-3-3ζ expression in 3T3-L1 cells and mice revealed reductions in characteristics of a mature adipocyte, such as Pparg, Lpl, and Fabp4 transcript levels, PPARγ levels, triglyceride content, and Oil Red O (ORO) incorporation. Collectively, these results demonstrate that 14-3-3ζ has essential roles in facilitating lipolysis and determining adipocyte maturity.

Le fromage cheddar est reconnu comme une excellente source de calcium. Outre son intérêt nutritionnel intrinsèque, le calcium favorise la lipolyse lors de la digestion. Cet effet s’explique par la formation de savons de calcium avec les acides gras saturés à longue chaîne, ce qui entraîne l’exposition de nouveau substrat à l’interphase huile-eau des gouttelettes de gras laitier, permettant à la lipase de continuer son action. En contrepartie, les savons de calcium limitent l'absorption des acides gras impliqués. D’un point de vue technologique, le calcium joue un rôle clé dans la structure du fromage car il participe à la formation du gel de paracaséine. Ayant un effet sur la matrice fromagère et sur la digestion des lipides, le calcium peut alors modifier la biodisponibilité du gras laitier. L’objectif de ce projet était de mieux comprendre l’effet du calcium sur la biodisponibilité du gras laitier à partir de fromages de type cheddar avec le but éventuel de développer des aliments pouvant contrôler la digestion et l’absorption des lipides. Dans un premier temps, des fromages de type cheddar enrichis en calcium par l’ajout de CaCl₂ ont été soumis à une digestion in vitro. L’analyse des chymes a permis de démontrer que les fromages enrichis se désintégraient plus lentement que leur contrôle sans calcium ajouté. D’une autre part, la libération d’acides gras des fromages enrichis progressait plus rapidement, mettant en évidence l’effet du calcium sur les mécanismes impliqués dans la lipolyse. Dans un second temps, des fromages de type cheddar ont été fabriqués à partir de lait standardisé avec des huiles de beurre contrôle, oléine et stéarine et salés avec ou sans CaCl₂. Les fromages ont été digérés in vitro pour étudier l’effet du calcium sur la lipolyse et la formation de savons de calcium avec les huiles de beurre ayant différents profils d’acides gras. Les fromages préparés avec la fraction stéarine (avec le rapport le plus élevé d’acides gras saturés à longue chaîne) étaient plus résistants à la désintégration physique et présentaient une lipolyse plus lente que les autres fromages, en raison du point de fusion élevé de cette matière grasse. Les fromages enrichis en calcium présentaient des taux de lipolyse supérieurs aux fromages sans enrichissement. Cette lipolyse accrue a été expliquée par la formation de savons de calcium avec des acides gras à longue chaîne. Ces composés insolubles pourraient toutefois réduire la biodisponibilité des acides gras impliqués en empêchant leur absorption. Pour confirmer l’effet du calcium et du type de matière grasse sur la biodisponibilité des lipides, les fromages ont été utilisés par la suite pour une étude chez le rat. La lipémie postprandiale des animaux a été mesurée suite à l’ingestion du fromage. Les matières fécales ont été analysées pour quantifier les acides gras excrétés sous forme de savons de calcium. Les fromages ont eu des effets différents au niveau de la lipémie postprandiale. L'enrichissement en calcium a entraîné une augmentation de la lipémie avec les fromages à l'oléine, alors qu'un pic différé a été observé avec les fromages à stéarine. Ceci s'explique par la formation de savons de calcium avec des acides gras saturés à longue chaîne, favorisant indirectement une lipolyse plus rapide de ceux à courtes et à moyennes chaînes. Le retard du pic pour les fromages à base de stéarine s’expliquait par leur teneur plus élevée en acides gras saturés à longue chaîne, qui formaient des savons avec le calcium et se retrouvaient dans les fèces. Les résultats confirment que le calcium affecte la digestion intestinale des lipides laitiers en augmentant le taux de lipolyse. Cependant, il limite également la bioaccessibilité des acides gras en produisant, au pH intestinal, des savons de calcium insolubles avec des acides gras saturés à longue chaîne. Ce projet démontre que la biodisponibilité des lipides peut être régulée par le calcium présent dans le fromage cheddar. Cette étude met en évidence l'interaction en cours de digestion du calcium et des lipides présents dans la matrice laitière et confirme sa répercussion physiologique. Ces effets sur la digestion et l'absorption des lipides sont d’intérêt pour la conception de matrices alimentaires pour la libération contrôlée de nutriments et bioactifs liposolubles. D'autres recherches dans ce domaine permettront de mieux comprendre le rôle joué par les aliments sur la santé humaine et d’habiliter le développement de produits laitiers pour contrôler la libération de nutriments afin de moduler les réponses métaboliques. Mots clés : fromage, gras laitier, digestion, lipolyse, savons de calcium. / Cheddar cheese is recognized as an excellent source of calcium. In addition to its intrinsic nutritional value, calcium promotes lipolysis during digestion. This lipolysis enhancing effect is explained by the formation of calcium soaps with saturated long-chain fatty acids, resulting in the exposure of new substrate to the oil-water interphase of the milk fat droplets, thus enabling lipase to continue its action. On the other hand, the formation of calcium soaps reduces the absorption of saturated long-chain fatty acids. From a technological point of view, calcium plays a key role in the cheese structure as it participates in the formation of the paracasein gel. By such effects on the cheese matrix and the digestion of lipids, calcium can modify the bioavailability of the dairy fat. The objective of this project was to better understand the effect of calcium on the bioavailability of dairy fat from Cheddar cheeses, in aim to developing food matrices for controlled digestion and absorption of lipids. In a first step, Cheddar cheeses enriched with calcium by the addition of CaCl₂ were subjected to digestion in vitro. Chyme analysis showed that calcium-enriched cheeses disintegrated less rapidly than the non-enriched control but that their lipolysis progressed more rapidly, demonstrating the effect of calcium on the factors that influence lipolysis. In a second step, Cheddar cheeses were made from standardized milk with control, olein and stearin butter oils and salted with or without CaCl₂. The cheeses were digested in vitro to study the effect of calcium on lipolysis and the formation of calcium soaps from butter oils with different fatty acid profiles. Cheeses prepared with the stearin fraction (with the highest ratio of saturated long-chain fatty acids) were more resistant to physical disintegration and presented slower lipolysis than the other cheeses because of the high melting point of this fat. Cheeses enriched with calcium had higher levels of lipolysis than cheeses without enrichment. This increased lipolysis was due to the formation of calcium soaps with saturated long-chain fatty acids. These insoluble compounds could reduce the bioavailability of the fatty acids involved by preventing their absorption. To confirm the effect of calcium and type of fat on lipid bioavailability, the cheeses were subsequently used for an in vivo study. Postprandial lipemia of Wistar rats was monitored following ingestion of the cheese. The feces were analyzed to quantify the fatty acids excreted as calcium soaps. The cheeses had different effects in postprandial lipemia. Calcium enrichment led to a higher lipemic peak for the cheeses with olein, while a delayed peak was observed for cheeses with the stearin. This was explained by the increased affinity of calcium for saturated long-chain fatty acids, indirectly allowing faster lipolysis of other fatty acids, such as those with short- and medium-chains. The delay for stearin cheeses was due to their high content of saturated long-chain fatty acids, which formed soaps with calcium, thus reducing their absorption and ending up in feces. The results confirm that calcium plays an important role in intestinal digestion of dairy lipids by increasing the rate of lipolysis. However, it also limits the bioaccessibility of fatty acids by producing insoluble calcium soaps with saturated long-chain fatty acids at intestinal pH conditions. This project demonstrates that the bioavailability of lipids can be regulated by calcium in Cheddar cheese. This study demonstrates the interaction of calcium and lipids present in the dairy matrix during digestion and confirms its physiological repercussion. These effects on digestion and lipid absorption are of interest for the design of food matrices for the controlled release of liposoluble nutrients or bioactive molecules. Further research in this area will provide a better understanding of the role of foods in human health and enable the development of dairy products to control the release of nutrients to modulate metabolic responses. Keywords: Cheese, milk fat, digestion, lipolysis, calcium soaps.

La réduction des excursions glycémiques postprandiales a été proposée comme un moyen pour limiter le risque de développement du diabète de type 2. L'intérêt s'est donc porté sur les outils nutritionnels susceptibles de moduler la biodisponibilité des glucides et ainsi leur impact sur la glycémie postprandiale. Les travaux réalisés au cours de cette thèse avaient pour but d'étudier les effets de différents ingrédients modifiant la biodisponibilité du glucose, non seulement sur la glycémie postprandiale à court terme (2 heures) mais aussi sur les cinétiques du débit d'apparition et de disparition de glucose (total, exogène et endogène - isotopes stables) et les autres paramètres métaboliques de la phase postprandiale au cours de la journée. Dans la première étude (β-glucanes), nous avons montré que l'addition de fibres β-glucanes à un repas glucidique chez des sujets sains en surpoids ralentit l'absorption du glucose dans le plasma. Ceci a prolongé la réponse insulinique et par conséquent l'inhibition de la lipolyse et de la production endogène de glucose. Dans la deuxième étude (Eurostarch), nous avons montré que la diminution de la biodisponibilité du glucose au petit-déjeuner (amidon lentement digestible, index glycémique bas) diminue l'apparition du glucose exogène dans le plasma et pourrait avoir un effet second-repas chez des sujets sains en surpoids. Mais nous n'avons pas mis en évidence d'amélioration de ces effets métaboliques à plus long terme (5 semaines). Dans la troisième étude présentée (Nutriose), nous avons montré que l'addition de dextrine résistante NUTRIOSE®10 (fermentescible) au petit-déjeuner chez des sujets sains, diminue les réponses glycémiques, insuliniques postprandiales et le profil de ghréline au cours de la journée (en comparaison à une maltodextrine). En parallèle, la prolongation observée de la fermentation et l'oxydation du NUTRIOSE®10 pourraient fournir de l'énergie en phase postprandiale tardive. En conclusion, l'analyse des paramètres métaboliques au-delà de 2 heures après le repas, a permis de mettre en évidence les effets métaboliques à plus long terme de la modulation de l'apparition du glucose dans le plasma (ralentissement, prolongation, réduction) sur les cinétiques du glucose, la réponse insulinique, la lipolyse et l'oxydation des substrats

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

Rôle des récepteurs aux cannabinoïdes 1 (CB1R) du tissu adipeux sur la lipolyse et conséquences sur le métabolisme glucido-lipidique de la souris.L’obésité s’accompagne d’une dérégulation de la lipolyse responsable d’une libération excessive d’Acides Gras Libres (AGL) qui sont des acteurs majeurs dans la mise en place de la résistance périphérique à l’insuline. En parallèle, il est maintenant bien établi qu’au cours de l’obésité, une altération de l’activité du Système EndoCannabinoïde (SEC) dans plusieurs tissus métaboliques est observée. S’il est bien décrit que l’hyperactivation de ce système au sein du Tissu Adipeux (TA) favorise son expansion, les conséquences sur la lipolyse adipocytaire restent à déterminer.Ces travaux de thèse ont pour objectif principal de préciser le rôle du SEC dans la régulation de la lipolyse. Pour cela, l’AEA, un agoniste des récepteurs aux cannabinoïdes 1 (CB1R) et le JZL195, un inhibiteur des enzymes de dégradation des endocannabinoïdes, ont été utilisés in vivo chez la souris et in vitro sur un modèle d’explants pour augmenter le tonus endocannabinoïde dans le TA et en mesurer les conséquences sur l’activité lipolytique. Ensuite, les effets du blocage du SEC sur la lipolyse ont été étudiés chez la souris obèse par l’utilisation d’un antagoniste spécifique des CB1R, le Rimonabant.Ces travaux montrent que l’activation du SEC adipocytaire dans des conditions d’insulinémie élevée (période postprandiale) conduit à une altération du signal insulinique et à une perte de son effet antilipolytique favorisant le relargage d’AGL et pouvant, à terme, conduire à des effets délétères sur les tissus périphériques. A l’inverse, lorsque les voies de signalisation à l’insuline sont peu actives comme c’est le cas au cours du jeûne, la stimulation du SEC s’accompagne d’une activation de la voie PI3K/Akt freinant la lipolyse induite par le jeûne et favorisant ainsi le stockage des lipides et l’expansion du TA. Cette situation expérimentale est comparable à celle rencontrée au cours de l’obésité qui est associée à la fois, à une faible activité de la voie PI3K/Akt (résistance à l’insuline) et à une hyperactivation du SEC. Le blocage des CB1R par le Rimonabant chez la souris obèse, conduit à une stimulation importante de la lipolyse qui semble dépendre d’une activation de l’adénylate cyclase. Etant donné qu’un traitement par le Rimonabant s’accompagne également d’une augmentation du catabolisme des acides gras, il est raisonnable de penser que dans ces conditions, les AGL libérés n’exercent pas leurs effets délétères.En conclusion, ces travaux suggèrent que l’activation du SEC participe à l’installation d’une résistance à l’insuline dans le TA qui pourrait, à plus long terme, s’étendre aux tissus périphériques via les effets lipotoxiques des AGL issus de la lipolyse. Au cours de l’obésité, l’association d’une insulinorésistance et d’un tonus endocannabinoïde élevé favoriserait le stockage des lipides et l’expansion de la masse grasse. Au final, le blocage ciblé des CB1R du TA pourrait constituer une piste thérapeutique intéressante pour lutter contre les dérégulations métaboliques associées à l’obésité.Mots clés : Obésité, Insulinorésistance, Système Endocannabinoïde, Tissu Adipeux, Lipolyse, Métabolisme glucido-lipidique / Role of adipose tissue cannabinoid receptor 1 (CB1R) on lipolysis and consequences on lipid and carbohydrate metabolism in miceObesity is accompanied with lipolysis deregulation responsible for excessive Free Fatty Acid (FFA) release, which are key actors in the implementation of peripheral insulin resistance. In parallel, it is now well established that obesity is associated with EndoCannabinoid System (ECS) activity dysfunction in several metabolic tissues. If it is well described that overactivation of this system in the Adipose Tissue (AT) is favourable to its expansion, the consequences on lipolysis remain to be elucidated.The main objective of this thesis work was to precise the role of ECS on lipolysis regulation. To achieve this, AEA, a cannabinoid receptor 1 (CB1R) agonist and JZL195, an inhibitor of the enzymes responsible for the degradation of endocannabinoids, were used, in vivo in mice and in vitro on an explant model, to increase the endocannabinoid tone in the AT and analyse the consequences on lipolytic activity. Then, ECS blockade effect on lipolysis was studied in obese mice by using a specific CB1R antagonist, Rimonabant.This work demonstrates that activation of ECS under high insulinemia condition (postprandial state) alters insulin signalling limiting its antilipolytic effect and increasing FFA release which can ultimately be deleterious for peripheral tissues. Conversely, when insulin signalling pathways are weakly activated, as it is the case during fasting, ECS activation comes with PI3K/Akt activation impeding fasting induced lipolysis and promoting lipid storage and AT expansion. This experimental situation resembles that encountered in obesity which is associated, both with low activity of PI3K/Akt pathway (insulin resistance) and ECS overactivation. CB1R blockade by Rimonabant in obese mice lead to a strong stimulation of lipolysis which seems to be dependent on adenylate cyclase activation. Considering that Rimonabant treatment was also reported to be associated with improved fatty acid catabolism, it can be advanced that FFA released in excess in these conditions, do not have deleterious effects.In conclusion, this work suggests that ECS activation is involved in the onset of AT insulin resistance which ultimately could indirectly affect peripheral tissues via lipolysis derived FFA lipotoxicity. During obesity, the association of insulin resistance and ECS tone elevation would promote lipid storage and AT expansion. Finally, AT CB1R specific blockade could constitute an interesting therapeutic target limiting metabolic deregulations linked to obesity.Key words: Obesity, Insulin Resistance, Endocannabinoid System, Adipose Tissue, Lipolysis, Lipid and carbohydrate metabolism

Die therapeutische Beeinflußbarkeit einer Leberverfettung gilt weltweit als unbefriedigend ge-löst, so daß ein letaler Ausgang besonders bei Wiederkäuern teilweise nicht zu verhindern ist. Die Nutzung von beta-Rezeptorenblockern hat bisher mit dieser Indikation keinen Eingang in die Veterinärmedizin gefunden. In den vorliegenden Untersuchungen wurden deshalb die Auswirkungen einer unspezifischen Blockade der beta-adrenergen Rezeptoren auf die Lipolyse, die klinischen und hämatologi-schen Funktionen sowie Leber-, Eiweiß- und Mineralstoffwechsel bei fastenden Schafen ge-prüft. Insbesondere wurde dabei die Wirkung einer Propranololapplikation auf die Lipolyse in der frühen Phase des Fastens untersucht. Zu diesem Zweck wurden insgesamt 15 weiblichen, klinisch gesunden, güsten Schafen der Rasse Merino-Fleisch während eines dreitägigen Futterentzuges mit Hilfe einer Dauertropfinfu-sion mit zwei 8stündigen Pausen 0,5 bzw. 1 mg Propranolol/kg KM/d bzw. den Tieren der Kontrollgruppe ein vergleichbares Volumen einer NaCl-Lösung appliziert. Neben der klini-schen Kontrolle von Puls- und Atemfrequenz, Körpertemperatur und Pansenaktivität erfolgte über die wiederholte Gewinnung von Blutproben aus der Vena jugularis externa eine Erfassung der Konzentrationen von Glucose, FFS, Bilirubin, BHB, K, Na, Mg, Gesamteiweiß und Albu-min im Blutserum. Zur Kontrolle der Leberfunktion wurden die Aktivitäten der GLDH und ASAT bestimmt. Die Wirkung des beta-Rezeptor-Antagonisten Propranolol auf die hämatolo-gischen Parameter wurde durch die Kontrolle der Leukozyten-, Erythrozyten- und Hämoglo-binkonzentrationen und den Hämatokrit der Schafe im Versuchsverlauf überprüft. In Übereinstimmung mit bisherigen Untersuchungen an Wiederkäuern und Nichtwiederkäuern kam es aufgrund der dreitägigen Futterdeprivation in allen Tiergruppen zu einer signifikanten Verminderung des Körpergewichtes um bis zu 9,8 %. Die Zahl der Pansenbewegungen redu-zierte sich bei allen Tieren signifikant bereits innerhalb der ersten 48 Stunden der Futterdepri-vation. Der stärkste Abfall der Pansenaktivität ließ sich bei den Schafen, denen 1 mg Propra-nolol/kg KM/d infundiert wurde, nachweisen. Puls- und Atemfrequenz, die Konzentrationen von Na, K, Mg, Gesamteiweiß und Albumin sowie die Aktivitäten von GLDH und ASAT im Blutserum blieben im Versuchsverlauf ohne signifikante Veränderungen. Eine Beeinflussung der hämatologischen Parameter ließ sich we-der bei den Schafen der Kontrollgruppe noch bei denen der Versuchsgruppen nachweisen. Während der Futterentzug in allen Tiergruppen zu einer tendenziellen Abnahme der Blut-serumkonzentration an Glucose führte, stiegen die Konzentrationen an FFS, Bilirubin und BHB im Blutserum aller Tiere an. Damit weisen die Veränderungen in den Konzentrationen von FFS, BHB und Bilirubin im Blutserum der Schafe der Kontrollgruppe die typischen Merkmale einer Fastenstoffwechsellage auf. In beiden Versuchsgruppen fielen diese Konzen-trationserhöhungen gegenüber denen der Kontrollgruppe statistisch gesichert niedriger aus. Unter Berücksichtigung der dabei erreichten Niveaus ließ sich für die Versuchsgruppen eine geringere Belastung von Energie- und Leberstoffwechsel als in der Kontrollgruppe feststellen. Der Übergang von der ersten in die zweite Phase des Fastenstoffwechsels ist in allen Tiergrup-pen, besonders deutlich in beiden Versuchsgruppen, zum Zeitpunkt um 48 h nach Versuchsbe-ginn an der Erhöhung der Körpertemperatur sowie den stärkeren Anstiegen der FFS-Konzentrationen erkennbar. Die besondere klinische und labordiagnostische Bedeutung der Änderungen der FFS-Konzentration im Blutserum zeigte sich in der zeitlich früheren und ausgeprägteren Reaktion als die Konzentrationsänderungen von Bilirubin und BHB. Bereits nach 24stündigem Fasten waren in allen Schafgruppen signifikant gegenüber den Ausgangswerten erhöhte FFS-Konzentrationen nachweisbar. In beiden Versuchsgruppen war bis zum Erreichen der Maxi-malwerte 48 h nach Beginn des Fastens ein geringerer Anstieg der FFS-Konzentration im Blut-serum als in der Kontrollgruppe nachzuweisen. Nach dem Erreichen der Maximalkonzentration kam es unter dem Propranololeinfluß in beiden Versuchsgruppen zu einem raschen, signifi-kantem Abfall der FFS-Konzentration um 44,7 bzw. 63,5 %. Die Abnahme der FFS-Konzentration im Blutserum vom Maximalwert bis zum Versuchsende betrug in der Kontroll-gruppe lediglich 8,6 %. und lag damit signifikant unter den Vergleichswerten der Versuchstie-re. Für die Konzentration der FFS fanden sich zum Versuchsende zwischen allen Gruppen si-gnifikante Unterschiede. Damit läßt sich eine dosisabhängige Wirkung einer Propranololappli-kation auf die Freisetzung von FFS aus den körpereigenen Fettdepots ableiten. Als Besonderheit war zu beobachten, daß sich die Konzentration der FFS in der Kontrollgrup-pe in den Zeiträumen der Infusion der NaCl-Lösung vermindert. Möglicherweise spielt hierbei der säuernde Einfluß des NaCl auf den pH-Wert im Blut eine Rolle. Unter dem Einfluß einer pH-Verminderung kommt es dabei zu einer Absenkung der Lipolyserate. Der zwischen den Infusionszeiten starke Konzentrationsanstieg der FFS in der Kontrollgruppe führt in dieser zu signifikant höheren FFS-Konzentrationen als in den Versuchsgruppen. Die Konzentrationsänderungen von direkt reagierendem und Gesamtbilirubin fielen bei den Schafen der Kontrollgruppe höher aus als bei den Tieren der Versuchsgruppen. Während die Maximalkonzentrationen für das Gesamtbilirubin in den Versuchsgruppen mit Dosierungen von 0,5 bzw. 1 mg Propranolol/kg KM/d 48 h nach Versuchsbeginn erreicht werden, ließen sich die maximalen Gesamtbilirubinkonzentrationen in der Kontrollgruppe erst 56 h nach Versuchsbe-ginn nachweisen. Die dabei vorhandenen Konzentrationsunterschiede zwischen den einzelnen Gruppen weisen auf eine geringere Belastung der Leber bei den Schafen der Versuchsgruppen hin. Auch die BHB-Konzentrationen im Blutserum der Schafe der Versuchsgruppen lagen zum Versuchsende unter denen der Tiere in der Kontrollgruppe. Damit liegt ein weiterer Indikator auf eine geringere Leberbelastung der Tiere in den Versuchsgruppen gegenüber den Schafen der Kontrollgruppe vor. Die absolut niedrigsten BHB-Konzentrationen waren bei den Schafen der Versuchsgruppe mit einer Propranololgabe von 1 mg/kg KM/d nachweisbar. In dieser Gruppe wurde die maximale BHB-Konzentration 32 h nach Fastenbeginn erreicht. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, daß sich mit Propranololgaben in Höhe von 0,5 bzw. 1 mg/kg KM/d beim Schaf eine Hemmung der Lipolyse innerhalb der ersten 64 Stunden eines Futterentzuges erreichen läßt, ohne dabei nachweisbaren Einfluß auf hämatologische Parameter auszuüben. Insbesondere weisen die zwischen Versuchs- und Kontrollgruppe vergleichbaren Anstiege der FFS-Konzentrationen in den infusionsfreien Zeiträumen auf den Einfluß des beta-adrenergen Antagonisten auf die Lipolyse während der Infusion hin. Die Konzentrationsände-rungen von Bilirubin und BHB in den Versuchsgruppen erfolgen in deutlich geringerem Um-fang als in der Kontrollgruppe. Damit läst sich auf eine geringere Belastung von Energie- und Leberstoffwechsel bei den Versuchstieren schließen. Die nicht signifikanten Veränderungen der Enzymaktivitäten von GLDH und ASAT bestätigen, daß durch die Anwendung von Propra-nolol keine negative Beeinflussung der Leberfunktion erfolgt. Aufgrund der stärkeren Reduzie-rung der Zahl der Pansenbewegungen und des verminderten Konzentrationsanstieges von FFS im Blutserum der Schafe, denen 1 mg Propranolol/kg KM/d appliziert wurde, gegenüber denen die 0,5 mg Propranolol/kg KM/d erhielten, ist von einer Dosisabhängigkeit der Propranolol-wirkung auszugehen. Die Applikation von Propranolol in einer Dosis von 0,5 bzw. 1 mg/kg KM/d stellt beim Schaf eine geeignete Methode dar, frühzeitig eine Verminderung der fasten-induzierten Lipolyse zu erreichen. / The treatment of the fatty liver disease is world-wide regarded as unsatisfactory, so that death of the affected ruminants is partly unavoidable. The administration of beta receptor blockers in such cases has not found its way into veterinary medicine until now. In this study, the effects of a nonspecific blockade of the beta adrenoceptors on lipolysis, clinical and hematological parameters as well as on the metabolism of the liver, proteins and minerals in fasting sheep were therefore tested. Especially, the effect of a Propranolol administration on the lipolysis in the early stage of fasting was examined. During a three-day period of food deprivation, 15 female, clinically healthy and non-pregnant sheep (Merino-Fleisch) were given 0.5 or 1 mg Propranolol/kg body weight per day via a continuous infusion with two interruptions of eight hours. During the experiment, pulse, respiration rate, body temperature and rumen activity were checked. The serum concentrations of glucose, FFA, bilirubin, beta-hydroxybutyrate, potassium, sodium, magnesium, total protein and albumin were controlled by repeatedly taking blood samples from the vena jugularis externa. The activity of the enzymes GLDH and AST were determined to check the liver function. The effect of the beta-receptor antagonist Propranolol on the hematological parameters was checked by examining the WBC, RBC, the hemoglobin concentrations and the packed cell volume. All test groups showed significant decrease in body weigth of up to 9.8 %, due to the three-day food deprivation. Even within the first 48 hours of food deprivation, rumen motility of all animals was decreasing significantly. Those sheep which received 1 mg Propranolol/kg body weight per day showed the strongest decrease in rumen activity. Pulse and respiration rate, the concentrations of potassium, sodium, magnesium, total protein and albumin as well as the activity of GLDH and AST in blood serum remained without significant changes during the experiment. Neither the sheep of the control group nor those of the experimental groups showed any influence on the hematological parameters. While the blood glucose concentration tended to be lower during the food deprivation in all groups, the concentrations of FFA, bilirubin and beta-hydroxybutyrate in blood serum were increasing. Thus, the changes of FFA, bilirubin and beta-hydroxybutyrate concentrations in the control group showed the typical characteristics of fasting metabolism. These absolute increases in concentrations were significantly lower in both experimental groups than those in the control group. With regard to the levels reached and compared to the control group, a smaller load of energy and liver metabolism could be determined in the experimental groups. The transition from the first to the second stage of the fasting metabolism in all groups (but especially in the experimental groups) was clearly discernible in the rises of body temperature and in the stronger increases of the FFA concentrations approximately 48 hours after the experiment started. The special clinical and diagnostic importance of the FFA concentration was indicated in an earlier and stronger change of the FFA concentration in the blood serum, compared to the changes of bilirubin and beta-hydroxybutyrate. As early as 24 hours after the beginning of the fasting, a significant rise of the FFA concentration in comparison to the initial concentration could be proved. In contrast to the control group the two experimental groups showed a smaller increase in the FFA concentration. All groups reached their maxima of FFA concentration 48 hours after the beginning of the experiment. Afterwards FFA concentrations in the two experimental groups were sinking fast and significantly by 44.7 % and 63.5 % respectively. In the control group, the decrease of the FFA concentration from the maximum until the end of the experiment was only 8.6 % and thus significantly lower than the comparative results. At the end of the experiment, significant differences in FFA concentrations between all groups could be proved. So, it can be assumed that there is a dose-dependent effect of Propranolol on the FFA release from the bodyŽs own fat depots. The FFA concentration in the control group was decreasing during the NaCl-infusion. This could be due to NaClŽs influence on the pH value of the blood. The reduction of the pH causes a decreasing rate of the lipolysis. The strong rise of FFA concentration between the infusion in the control group, lead to significantly higher results compared to the experimental groups. The changes of total and direct reacting bilirubin in the control group were higher than in the experimental groups. While maximum concentrations of total bilirubin acid in the experimental groups (which got 0.5 and 1 mg Propranolol/kg body weigth per day respectively) could be determined 48 hours after the experimentŽs start, maximum concentrations in the control group could be found only 56 hours after beginning of the fasting. Beta-hydroxybutyrate concentrations in the experimental groups were also lower than in the control group. These differences between the groups indicate a smaller strain of the liver in the experimental groups. The lowest beta-hydroxybutyrate concentrations could be proved in the experimental group with a dose of 1 mg Propranolol/kg body weight per day. In this group, the maximum beta-hydroxybutyrate concentration was reached 32 hours after the beginning of the fasting. These results suggest that by the administration of Propranolol at doses of 0.5 mg and 1 mg/kg body weigth per day respectively it is possible to inhibit the lipolysis within the first 64 hours after a food deprivation without effecting the hematological parameters. Particularly, the comparable increases in FFA concentrations in the experimental and control groups between the infusions indicate a direct effect of the beta-adrenergic antagonist on the lipolysis during the infusions. The changes of bilirubin and beta-hydroxybutyrate concentrations in the experimental groups were smaller than those in the control group. This suggests a smaller strain on the energy and liver metabolism in the experimental groups compared to the control group. The nonsignificant changes of the activity of GLDH and AST indicate no negative influence on the liver function after applicating Propranolol. The stronger reduction of rumen motility and the smaller increase of the FFA concentration in the group with 1 mg Propranolol/kg body weigth per day compared to the group with 0.5 mg Propranolol/kg body weigth per day shows the dose-dependent effect of Propranolol. The application of Propranolol at a dose of 0.5 mg or 1 mg/kg body weigth per day is a suitable method to early inhibit fasting-induced lipolysis in sheep.