Le flot sanguin est un facteur déterminant de l'activité métabolique du tissu adipeux. En effet, tout échange métabolique ou hormonal dépend obligatoirement du produit du flot sanguin et de la différence artérioveineuse du métabolite étudié.Le stockage et la libération énergétique de même que la sécrétion d'hormones et d'adipocytokines nécessitent une régulation précise du flot sanguin dans le tissu adipeux (FSTA). Ce mémoire comportera essentiellement trois parties. Dans la première, nous ferons la recension des écrits qui concernent la régulation du FSTA. Nous avons écrit une revue sur le sujet. Nous décrirons le rôle de l'insuline, des hormones gastro-intestinales, du système nerveux sympathique et parasympathique, de l'endothéline et de diverses cytokines. Nous montrerons aussi que l'absence d'élévation du FSTA en condition postprandiale est une caractéristique de l'insulino-résistance et de l'obésité. Cette caractéristique justifie l'exploration de la physiologie vasculaire du tissu adipeux pour une meilleure compréhension des mécanismes patho-physiologiques qui sous-tendent ces deux pathologies. Dans la deuxième partie, nous discuterons des diverses techniques de mesure du FSTA chez l'humain, la mesure de clairance du 133 Xe, la microdialyse ou d'autres méthodes plus dispendieuses ou non validées. Nous décrirons ensuite une nouvelle méthode, la microinfusion, qui permet de mesurer le FSTA avec la technique de clairance du 133 Xe et de le faire varier simultanément en infusant dans le site radioactif, de façon continue, des agents vasoactifs. Un détecteur placé au-dessus de la source permet l'enregistrement de la clairance du 133 Xe du tissu adipeux vers la circulation sanguine en relation avec les changements environnementaux induits.Le tissu adipeux sous-cutané abdominal a été choisi comme site anatomique d'investigation. Cette méthode permet la comparaison directe entre des composés vasoactifs, agents pharmacologiques ou hormones, et un contrôle controlatéral situé à la même hauteur sur l'abdomen. La description précise de cette méthode fait l'objet d'un deuxième article. Nous y montrons aussi que la microinfusion améliore la précision et la faisabilité des études physiologiques et pharmacologiques in vivo chez l'humain et qu'elle a déjà permis l'évaluation de plusieurs acteurs potentiels impliqués dans la régulation du FSTA chez des sujets sains. Enfin, dans la troisième partie nous ferons le point de notre expérience de maîtrise, des difficultés et des déboires que nous avons eus dans la mise au point de la technique à Sherbrooke. Nous conclurons en montrant que la microinfusion va permettre d'améliorer notre compréhension des mécanismes sous-jacents au syndrome d'insulino-résistance, au développement du diabète de type 2 et des maladies cardiovasculaires. Son implantation et sa mise au point à Sherbrooke sont donc amplement justifiées.

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

Nous avons évalué les déterminants nutritionnels et génétiques du métabolisme de l’homocystéine en fonction des associations avec des pathologies prévalentes, en Afrique de l’Ouest. Nous avons montré qu’il existe une traduction phénotypique du polymorphisme MTHFR 677C>T sur l’homocystéinémie en rapport avec la prévalence de la carence en folates. Le statut en folates est associé avec la fréquence allélique MTHFR 677T, en comparant des populations de différents continents. Nous avons trouvé une association favorable de cet allèle avec l’hépatite virale B en Afrique. Nous avons remarqué également que le polymorphisme TCN 776C>G n’a pas d’influence sur l’homocystéinémie. Par contre la comparaison des populations migrantes et autochtones pour le polymorphisme TCN 776C>G fait ressortir une pression sélective par rapport au paludisme. De plus TCN776C>G est le seul déterminant génétique du métabolisme des monocarbones associé à la gravité de la maladie, en période d’accès palustre. L’association des déterminants de l’homocystéine avec les marqueurs clinico-biologiques du syndrome métabolique est surtout observée chez les femmes en Afrique et porte essentiellement sur les marqueurs du transport lipidique, dont ApoA et HDL. / In this work we had analysed nutritional and genetics determinants involved in homocysteine metabolism according to geographical areas, environment-gene interactions and their association with the most prevalent diseases in West Africa, viral B hepatitis, malaria and metabolic syndrome linked to obesity. We had shown that MTHFR 677C>T polymorphism had a dramatic influence on homocysteinemia, in relation with folates deficit. Folates status was associated with MTHFR 677T allelic frecuency, when comparing populations worldwide. There was not migrational influence, when African populations were compared with those from North America. We had found an association between T allele and favourable evolution of viral B hepatitis in Africa. In the other hand, we observed no influence of TCN776C>G on homocysteinemia. When comparing TCN 776C>G polymorphism in migrant and autochthonous populations, our results suggested a selection pressure related to malaria. This polymorphism was associated with the severe form of malaria fever. Influence of homocysteine determinants on clinical and biological markers of metabolic syndrome in Africa was preferably observed in women, with a significant association with ApoA and HDL.

Le toluène (TOL), le n-hexane (HEX), le cyclohexane (CHX) et l'isooctane (ISO) sont des composés organiques volatils (COVs) omniprésents dans les milieux industriels et résidentiels. L'exposition aux mélanges soulève de nombreuses interrogations en regard des possibilités d'interaction. L'inhibition métabolique étant le mécanisme d'interaction le plus plausible, pourrait aboutir à une augmentation de leur concentration interne et donc de leur toxicité. L'objectif de cette étude était de caractériser les interactions métaboliques entre le TOL, l'HEX, le CHX et l'ISO, en utilisant les préparations microsomiales de foie de rat. Nous avons donc étudié le potentiel d'inhibition du métabolisme du TOL par HEX, CHX et ISO, aussi bien que l'inhibition du métabolisme du HEX par TOL, CHX et ISO. Initialement, la mesure du coefficient de partage milieu : air (pm : air) a aussi été faite pour permettre une estimation des concentrations des inhibiteurs et des substrats dans le milieu d'incubation (CHX : 0,23 ISO : 0,21 TOL : 2,35 et HEX : 0,04). Aussi en mesurant le taux de disparition des substrats par chromatographie en phase gazeuse après des incubations de 45 min. pour TOL et de 4 min. pour HEX, le taux de métabolisme a été déterminé pour ces 2 composés incubés individuellement ou en présences des autres COVs. Les résultats suggèrent que le métabolisme du TOL est inhibé de façon compétitive par HEX et de façon incompétitive par CHX et ISO (Ki égale respectivement 0,49, 1,84 et 1,798 μM). L'inhibition de HEX par TOI est de type mixte (Ki = 4,5339 μM), alors que le CHX et l'ISO agissent sur le métabolisme de l'HEX par inhibition compétitive (Ki respectif de 0,75 et 1,54 μM). Ces données in vitro sur les interactions métaboliques pourront être intégrées dans un modèle pharmacocinétique à base physiologique (PBPK) pour prédire la dose interne résultant d'une exposition à ces mélanges chimiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : toluène, hexane, cyclohexane, isooctane, métabolisme in vitro

L'acclimatation au froid chez les plantes est un processus dynamique qui nécessite un apport énergétique indispensable à l'induction de la tolérance au gel. Cette énergie est fournie par l'augmentation de la capacité photosynthétique durant l'acclimatation au froid à la suite d'une reprogrammation globale des enzymes photosynthétiques et respiratoires. Par ailleurs, des études ont déjà démontré une augmentation de biomasse chez les variétés de blé d'hiver et de printemps, en réponse au froid et à une concentration élevée de CO₂. Afin d'élucider le mécanisme impliqué dans la régulation énergétique durant l'acclimatation au froid et le rôle d'une concentration élevée de CO₂, nous avons entrepris d'étudier l'implication de plusieurs enzymes clés de la photosynthèse et de la respiration, en réponse aux basses températures durant la croissance chez deux variétés de blé : Norstar, une variété d'hiver et Katepwa, une variété de printemps. Parmi les enzymes régulées à la hausse, on a identifié la cytochrome c oxydase (COX II), une enzyme clé impliquée dans la synthèse d'ATP an niveau de la mitochondrie. Nos résultats ont révélé qu'en réponse au froid, la teneur en protéines solubles totales a augmenté de 39% et 83% respectivement chez Katepwa et Norstar après 30 jours. Au cours de l'acclimatation au froid (4°C), on observe une forte accumulation des protéines COX II chez Norstar (très tolérant au gel) et une faible accumulation de ces protéines chez Katepwa (sensible au gel). Nos résultats ont aussi montré une augmentation de l'activité cytochrome c oxydase chez les 2 variétés. En effet, on observe une hausse de 1,5 fois chez les plantes Norstar acclimatées au froid comparativement à leur témoin (20°C), alors que cette hausse est de 40% chez Katepwa. Ces données montrent qu'il existe une corrélation entre la tolérance au froid et l'accumulation des protéines COX II. Par ailleurs, une exposition des plantes de Norstar à une concentration élevée de CO₂ (770 ppm) durant 80 heures entraîne une réduction de l'activité cytochrome c oxydase de 20% chez les plantes non acclimatées et de 50% chez les plantes acclimatées au froid. Cependant, une exposition chronique des plantes de Norstar à une concentration élevée de CO₂ entraîne une hausse de l'activité cytochrome c oxydase de 40% chez les non acclimatées et 50% chez les acclimatées. Chez Katepwa, cette hausse est de 30% aussi bien chez les plantes acclimatées au froid que chez les plantes non acclimatées. En réponse à une concentration élevée de CO₂, la cytochrome c oxydase s'exprime de manière différentielle entre les deux variétés de blés étudiées. En conclusion, la cytochrome c oxydase est régulée par le CO₂ et le froid chez le blé et intervient probablement dans la tolérance au CO₂. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : cytochrome c oxydase, acclimatation, CO₂, froid, Triticum aestivum L.

Le diabète gestationnel (DG) engendre des conséquences graves à long terme pour la mère et l'enfant à naître : la mère est à très haut risque de développer un diabète de type 2 (DT2) tandis que les enfants sont porteurs de facteurs de risque de maladies cardiométaboliques dès l'âge de 7-10 ans. Ces observations chez les enfants du DG soutendent deux paradoxes. D'une part ces études étaient faites sur des cohortes d'enfants et ne pouvaient donc pas controler pour le bagage génétique familial et l'obésité de la mère. D'autre part, seuls les facteurs de risque classiques étaient pris en compte, les marqueurs de l'inflammation et de la coagulation n'ont jamais été évalués dans une population pédiatrique. Trois causes majeures sont retenues pour expliquer la précocité de l'apparition de ces facteurs de risque : les antécédents familiaux de diabète, l'obésité de la mère et le DG lui-même. Nos objectifs sont doubles : évaluer si le DG est un facteur de risque indépendant du syndrome métabolique (SM) et évaluer si les marqueurs biochimiques reconnus des maladies cardiométaboliques sont présents dès l'âge de 4 à 12 ans (avant la puberté) chez les enfants du DG. Nous voulons aussi vérifier si la présence en postpartum d'une intolérance aux hydrates de carbones ou d'un diabète chez la mère influence les résultats chez les enfants. Pour limiter l'effet des facteurs confondants (obésité et antécédents familiaux de DT2 de la mère), nous avons choisi de comparer dans la même fratrie les enfants nés d'une grossesse avec et sans DG. Au moment d'écrire ce mémoire, 13 enfants (garçons ou filles, dont 2 jumelles) caucasiens, impubères, âgés de 4 à 12 ans, nés d'une grossesse avec DG ont été comparés à leurs 12 frères ou soeurs né(e) d'une grossesse sans DG. Chez ces enfants, on a pris les mesures du tour de taille, le poids corporelle, l'IMC, l'âge et la tension arterielle. Pour évaluer les facteur de risque de maladies cardiométaboliques, nous avons mésuré, à jeun, la glycémie, l'insulinémie, le bilan lipidique, la pro-insuline, le peptide-C et aussi les marqueurs plus spécifiques de l'inflammation et de la coagulation, tels que : adiponectine (totale et de haut poids moléculaire), leptine, MCP-1, activité du PAI-1, RBP4, CRP et TNF-a. Une hyperglycémie orale provoquée (HGOP) a été faite après les prélèvements à jeun. Pour l'instant, les résultats de cette étude ne montrent pas que les enfants nés suite à une grossesse avec DG sont plus à risque que leurs frères ou soeurs nés d'une grossesse sans DG. Une étude plus large, pour laquelle nos résultats vaudront pour des résultats préliminaires de faisabilité, permettra de déterminer si l'exposition in utero au DG peut déclencher les anomalies métaboliques qui sont des prédicteurs du SM et du DT2. [symboles non conformes]

En statistiques, l'analyse en composantes principales (ACP) est une technique couramment utilisée afin de détecter la présence de processus gérant une base de données, c'est-à-dire des principaux axes de variation des données. Toutefois, on se contente trop souvent d'exécuter l'algorithme et d'interpréter directement les résultats sans analyses postérieures concernant la stabilité ou la généralisation des résultats. Pourtant, comme toute mesure statistique prélevée sur un échantillon, l'ACP peut présenter des résultats spécifiques à l'échantillon et difficilement rendre compte de la population étudiée. Il est donc important de développer des analyses complémentaires nous permettant d'évaluer la stabilité des résultats de l'ACP et de déterminer si, oui ou non, les résultats tirés de l'échantillon sont dignes de confiance. On construira et mettra cette nouvelle routine à l'épreuve en étudiant deux sujets distincts tant par leur nature que par leur complexité. On étudie en un premier temps le syndrome métabolique, syndrome considéré comme un facteur important dans le développement du diabète et des maladies cardiovasculaires. Ensuite, on étudie un phénomène beaucoup plus complexe et surtout moins bien défini que le syndrome métabolique, le processus physiologique du vieillissement.

Durant cette thèse nous nous sommes intéressés aux réseaux métaboliques et notamment leur modélisation sous forme d'un graphe bipartite dirigé pondéré. Ce dernier permet d'étudier la production d'éléments cibles métaboliques regroupés dans une biomasse à partir de composants provenant du milieu de croissance de l'organisme. Nous nous sommes plus particulièrement penchés sur le rôle des métabolites internes au réseau et la notion d'essentialité de ces derniers pour la production d'une biomasse dont nous avons raffiné la définition dans le cas d'une étude de flux (métabolite essentiel du point de vue de la productibilité du réseau et métabolite essentiel du point de vue de l'efficacité du réseau) puis étendu cette dernière dans le cas d'une étude topologique (métabolite essentiel du point du vue de la persistance du réseau). Nous nous sommes pour cela reposés sur le formalisme d'un part de Flux Balance Analysis et ses dérivés, et d'autre part d'expansion de réseau, afin de définir un métabolite essentiel (ou carrefour), nous permettant de mettre au point un package python (Conquests) cherchant les carrefours dans un réseau métabolite. Nous avons appliqué ce dernier à six réseaux métaboliques dont quatre provenant d'espèces modèles (iJO1360, iAF1260et iJR904 d'E. coli et Synecchocystis) et les deux autres d'espèces plus spécifiques (A. ferrooxidans et T. lutea). Nous avons aussi défini le concept de cluster de métabolites essentiels du point du vue de la persistance du réseau lié aux composants de la biomasse auxquels ils sont nécessaires et que nous avons appliqué sur les six réseaux métaboliques précédents et sur 3600 réseaux dégradés du réseau iJR904de E. coli puis reconstruits selon trois méthodes de gapfilling (Gapfill, Fastgapfill et Meneco) afin de comparer ces dernières. Ces études nous ont permis de mette en avant l'importance de métabolites internes dans la production de composés cibles. / In this thesis we are interested in metabolic networks and, in particular, their modelling with a weighted directed bipartite graph. This representation makes it possible to study the production of target metabolic elements, constituting a biomass, from components coming from the growth medium of the organism. We focused on the role of metabolites inside the network and the notion of essentiality for this elements for the production of a biomass whose definition we have refined in the case of a flow study (metabolite essential for biomass producibility and metabolite essential for biomass efficiency) and extended this notion in the case of a topological study (metabolite essential for biomass sustainability). We rely on the formalism of Flux Balance Analysis and its derivatives, and of network expansion, in order to define an essential metabolite (ME or crossroad), allowing us to develop a python package (Conquests) looking for crossroads in a metabolic network. We applied our concept to six metabolic networks, four of which came from model species (iJO1360, iAF1260 and iJR904 of E. coli and Synecchocystis) and the other two from more specific species (A. ferrooxidans and T. lutea). We have also defined the concept of cluster of ME-sustainability, related to the biomass components to which they are required and which we have applied over the six previous metabolic networks and over 3600 degraded networks of iJR904 of E. coli and reconstructed according to three methods of gapfilling (Gapfill, Fastgapfill and Meneco) to compare the results. These studies have allowed us to highlight the importance of internal metabolites in the production of target compounds.

La voie Wnt/β-caténine est impliquée dans la prolifération et le contrôle du destin cellulaire de nombreux tissus à la fois au cours du développement et pour le maintien de l’homéostasie chez l’adulte. L’équipe a montré qu’une activation aberrante de la β-caténine conduisait au développement de carcinomes hépatocellulaires (CHC), alors que son activation physiologique dans une souspopulation d'hépatocytes du foie adulte (les hépatocytes éricentraux) permet la mise en place et le maintien du zonage métabolique. Ce zonage hépatique peut être considéré comme une différenciation terminale des hépatocytes, et permet au foie d'être pleinement fonctionnel. L’objet de ma thèse a été d’identifier les déterminants moléculaires expliquant la diversité d’action de la β-caténine dans le foie. J'ai tiré profit de modèles génétiques développés au laboratoire d'activation ou d'inactivation inductibles de la voie β-caténine dans le foie. A partir d'hépatocytes isolés de ces modèles, j'ai recherché par ChIp-seq (immunoprécipitation de chromatine couplée à un séquençage haut-débit) les sites de fixation sur l’ADN de la β-caténine et de Tcf4, que j'ai identifié comme principal médiateur de l’activité nucléaire de la β-caténine dans le foie. Ces données, couplées à des études d’accessibilité de la chromatine et de transcriptome ont permis d’identifier la structure de la chromatine et Hnf4a comme déterminants majeurs permettant à la beta-caténine de contrôlerpositivement et négativement des programmes génétiques spécifiquement hépatiques, qui luipermettent d'assurer le zonage métabolique du foie. En effet, Hnf4a a un rôle antagoniste de la β-caténine, contrôlant positivement la transcription des gènes réprimés par la β-caténine. Ce contrôles'exerce grâce à un dialogue d'Hnf4a avec Tcf4 et la β-caténine, qui s'opère majoritairement via des interactions entre ces protéines. Nous proposons ainsi que la β-caténine coopère avec le facteur de transcription Hnf4a, connu pour contrôler les gènes du métabolisme hépatocytaire, pour assurer la différenciation terminale hépatique. J'ai également recherché les partenaires protéiques nucléaires de la β-caténine par coimmunoprécipiatation couplée à de la spectrométrie de masse. Plusieurs protéines jouant un rôle dans l'épissage des ARN ont pu être identifiées de cette manière. La quantification exon par exon des transcrits séquencés par RNA-Seq m'ont également permis d'identifier une possible régulation directede l’épissage des gènes SLC39A14 et NDRG2 par la β-caténine. Enfin, nous nous sommes attachés à comprendre comment la β-caténine jouait un rôle prolifératif suite à son activation aberrante dans le foie d'une part (par l'utilisation d'un modèle transgénique prénéoplasique) et lors de la régénération hépatique d'autre part. Nous avons pu démontré que ce rôle prolifératif était complexe, seulement partiellement autocrine, mettant en jeu la Cycline D1 et le facteur de croissance Tgfa, que nous avons définis comme étant des cibles directes de la β-caténine dans le foie. Ces derniers résultats évoquent également un dialogue fonctionnel entre la voie β-caténine et la cascade de signalisation Tgfa-Egf/Egfr/Erk pour assurer la prolifération hépatocytaire. / The Wnt/β-catenin pathway is involved in proliferation and cell fate control and regulatesdevelopmental stages as well as adult tissue homeostasis. Our team has previously shown that aberrantB-catenin signaling induced Hepatocellular Carcinoma (HCC) development, whereas physiologicalactivation in a subpopulation of adult liver hepatocytes (pericentral hepatocytes) patterns liverzonation. This hepatic zonation can be considered as hepatocytes terminal differenciation.My thesis aimed to identify key molecular determinants allowing diversity upon β-catenin activation.I took advantage of genetically engineered mice models of activation or inactivation of β-catenin,developped in the laboratory. Using hepatocytes obtained from these models I identified β-catenin andTcf4, that I previously identifed as the main effector of nuclear β-catenin in liver, binding sites byChIp-seq (Chromatin Immunoprecipitation followed by high-throughput sequencing). Couplingbinding site localization to transcriptomic and chromatin accessibility studies allowed to identifychromatin structure and tissue specific transcription factor HNF4A as key modulators of β-cateninsignaling in the liver and therefore modulators of metabolic zonation. Indeed, β-catenin negativelyregulates Hnf4a target genes. This negative control exerts essentially via protein interactions. Wepropose that β-catenin and Hnf4a cooperates to ensure terminal hepatic differenciation.I also searched for nuclear β-catenin partners by co-immunoprecipitation followed by massspectrometry. This approach revealed many splicing factors as beta-catenin partners. RNA seqanalysis revealed a possible direct regulation of splicing of SL39A14 and NDRG2 genes.Finally we tried to understand the proliferative role of β-catenin during liver regeneration. Wedemonstrated a complex and partially autocrine role of B-catenin. We defined CyclinD1 and thegrowth factor Tgfa as β-catenin direct targets in the liver. These latest results also imply a functionnaldialog between the β-catenin pathway and Tgfa-Egf/Egfr/Erk signalisation cascade to allowhepatocytes proliferation.

Le syndrome métabolique est un amalgame de facteurs de risque cardiovasculaire souvent associés à un déséquilibre du profil lipidique incluant une hypertriglycéridémie (hyperTG) et une hyperapobêtalipoprotéinémie (hyperapoB). Plusieurs données pointent les mutations indépendantes dans les gènes de la lipoprotéine lipase (LPL) et de l'apolipoprotéine E (apoE) pour expliquer les anomalies des concentrations plasmatiques des triglycérides ou de l'apolipoprotéine B (apoB). La contribution combinée de ces mutations a cependant été très peu explorée jusqu'à maintenant. Les hypothèses du présent projet partent de la prémisse que ces génotypes pourraient avoir un effet combiné athérogène sur le phénotype du syndrome métabolique et ainsi aggraver le risque cardiovasculaire. Le but du présent travail était donc de mieux comprendre l'influence des génotypes combinés de la LPL et de l'apoE sur l'expression de l'hyperTG et de l'hyperapoB puisque ces deux phénotypes sont intimement liés au syndrome métabolique et donc au risque de développer des maladies cardiovasculaires. Nos résultats ont permis de montrer que le génotype combiné LPL/apoE influence de façon significative le risque d'exprimer le phénotype hyperTG/hyperapoB et ce, plus particulièrement lorsque l'allèle e4 est présent. Par conséquent, en raison de l'implication du phenotype hyperTG/hyperapoB sur le risque cardiovasculaire et des complications associées à l'expression du syndrome métabolique, l'identification de mutations fréquentes comme celles-ci peut être utile et pourrait se traduire en avenues prometteuses pour le développement de nouveaux outils thérapeutiques ou de stratégies préventives.