Le présent projet de recherche a été réalisé dans le but d'évaluer la contribution du tissu adipeux viscéral dans la relation entre la condition cardiorespiratoire (CCR) et certains paramètres du syndrome métabolique Les travaux réalisés ont permis d'évaluer la relation entre la condition cardiorespiratoire, le tissu adipeux viscéral et le profil de risque cardiométabolique dans un groupe de femme d'âge moyen. Il a été démontré que les femmes caractérisées par une faible CCR avaient significativement plus de tissu adipeux viscéral que celles caractérisées par une CCR élevée ainsi qu'un profil métabolique plus détérioré. Toutefois, après appariement sur la base de l'accumulation de tissu adipeux viscéral, plus aucune différence significative n'était observée au sein des femmes caractérisées par une CCR faible ou élevée. En somme, ces travaux suggèrent que l'accumulation de tissu adipeux viscéral pourrait être un élément central expliquant les liens entre la capacité cardiorespiratoire et les éléments du syndrome métabolique.

Ces travaux visaient à étudier la possibilité de réduire la production de glycérol chezSaccharomyces cerevisiae, afin d’améliorer le rendement éthanol, tout en préservant les capacités decroissance et de production des levures. La production minimale de glycérol nécessaire à la croissancea été déterminée à l'aide d'un modèle de calcul des flux métaboliques. Des souches présentant uneactivité des enzymes de la voie de production du glycérol modulée, afin de s'approcher au plus près del'activité minimale nécessaire estimée in silico, ont été utilisées.Cette stratégie d’ajustement de l’activité de la voie de synthèse du glycérol a permis, encondition aérobie, de réduire de 88 % le rendement glycérol et d'améliorer le rendement éthanol de4,7 % sans modifier la tolérance des mutants à l'éthanol, mais au détriment de la vitesse spécifique decroissance, légèrement réduite. En condition anaérobie, une diminution de 61 % du rendementglycérol et une amélioration de 7 % du rendement éthanol ont pu être obtenues, mais au détriment dela vitesse spécifique de croissance,qui subit une sévère diminution, et de la tolérance à l'éthanol,qui estréduite.L'analyse fine des résultats, grâce à un modèle métabolique, a permis de mettre en évidence,chez les souches mutantes, un besoin accru en énergie, interprété comme la traduction d'une plusgrande difficulté à gérer le stress du procédé et une réorganisation du métabolisme oxydo-réductif,interprétée comme l'impact de la réduction du glycérol sur les voies de réoxydation du cofacteurNADH dans les cellules.Ces résultats ont permis de valider la pertinence de la stratégie de réajustement des fluxmétaboliques, assistée par modélisation stoechiométrique pour l'amélioration des souches, mais aussid'accroître la compréhension du rôle physiologique du glycérol et son intégration au métabolismecellulaire. / This work aimed to assess the possibility of reducing Saccharomyces cerevisiae's glycerolproduction, in order to improve ethanol yield, without altering the abilities of yeasts to grow andproduce ethanol. Minimum glycerol production required for growth was found, thanks to a metabolicflux calculation model. Strains showing a fine tuned activity in the glycerol synthesis pathway enzymeswere used, to get close to the minimum activity established in silico.This fine tuning strategy lead, in aerobiosis, to a 88 % glycerol yield decrease together with a4.7 % ethanol yield increase, with no reduction of mutants'ethanol tolerance, but there is a slightdecrease of the growth rate. In anaerobiosis, a 61 % glycerol yield decrease, together with a 7 %ethanol yield increase were obtained, but mutant strains suffered of a sharp growth rate reduction anda decrease in their ethanol tolerance.A close analysis of the results, with the help of a metabolic model, highlighted both an increaseof mutants' energy requirements, interpreted as an increased difficulty to cope with osmotic stress,and a reorganisation of their oxydo-reductive metabolism, interpreted as glycerol reduction's impacton the NADH cofactor reoxydation pathway.These results validated the relevance of metabolic fine-tuning, assisted with in silicostoichiometric model for strains improvement and they increased the understanding of the integrationof glycerol in cell metabolism as well as its physiological role.

Contexte : Les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de décès en Polynésie française. Le syndrome métabolique (MetS) est un ensemble de facteurs de risque pour les maladies cardiométaboliques. Une qualité alimentaire optimale a été associée à des effets bénéfiques pour les maladies cardiométaboliques. Le but de cette étude était d'évaluer l'association entre la qualité alimentaire et le MetS chez les Polynésiens. Méthode : Cette étude transversale a inclus 177 adultes originaires de l'archipel des Australes ayant participé à l'étude « La transition alimentaire et sanitaire en Polynésie française » menée en 2007. La qualité alimentaire a été évaluée à l'aide de deux indices multidimensionnels - l'alternative Healthy Eating Index 2010 (aHEI-2010) modifié sur 100 points et la classification NOVA - pour estimer l'apport relatif en calories provenant des produits ultra-transformés (%UPF). Le MetS a été défini en utilisant la définition harmonisée de la Fédération Internationale du Diabète. Des modèles linéaires généralisés multivariés ont été utilisés pour évaluer l'association entre la qualité alimentaire et le MetS, en tenant compte de l'âge, du sexe, du tabagisme, de la consommation d'alcool, de l'apport énergétique. Résultats : L'âge moyen des participants était de 48,8 ans et 53,1 % étaient des femmes. La prévalence du MetS a été établie à 50,6 %. Près de 90 % des participants étaient en surpoids ou obèses et 66 % présentaient une obésité abdominale. Le score moyen de l'aHEI-2010 modifié était de 41,3 sur 100. L'UPF représentait 31,8 % des calories journalières. Le rapport de prévalences (RP) ajusté de MetS était de 0,94 (intervalle de confiance (IC) 95 % : 0,67-1,32) pour le deuxième tertile et de 1,08 (IC 95 % : 0,76-1,55) pour le troisième tertile, comparativement au premier de l'aHEI-2010 modifié. Pour le %UPF, le RP ajusté de MetS était de 1,06 (IC 95 % : 0,93-1,21) pour le second tertile et de 1,14 (IC 95 % : 0,87-1,50) pour le troisième tertile, comparativement au premier. Conclusion : Les résultats indiquent une absence d'association entre la qualité alimentaire et le MetS chez les adultes de la Polynésie française originaire de l'archipel des Australes. / Background: Cardiovascular diseases are the main cause of death in French Polynesia. Metabolic Syndrome (MetS) is a set of known risk factors for cardiometabolic diseases. An optimal diet quality has been associated with beneficial effects on cardiometabolic diseases. This study aimed to evaluate the relationship between diet quality and MetS among French Polynesians. Methods: This cross-sectional study included 177 adults from the Austral Islands who participated in the study « La transition alimentaire et sanitaire en Polynésie française », conducted in 2007. Diet quality was assessed using the alternative Healthy Eating Index 2010 (aHEI-2010), modified on 100 points, and the NOVA classification for estimating the percentage of calories consumed from ultra-processed foods (%UPF). MetS was defined based on the Harmonized definition of International Diabetes Federation. Multivariable generalized linear models were used to assess the relationship between diet quality and MetS accounting for age, gender, smoking status, alcohol consumption, energy intake. Results: The mean age of participants was 48.8 years old and 53.1% were women. The prevalence of MetS was established at 50.6%. Almost 90% were overweight or obese, and 66% had abdominal obesity. The mean score of the modified aHEI-2010 was 41.3/100. The mean intake of UPF represented 31.8% of daily calories. The adjusted prevalence ratio (PR) of MetS was 0.94 (95 % CI: 0.67-1.32) for the second tertile and 1.08 (95 % CI: 0.76-1.55) for the third tertile of the modified aHEI-2010, compared to the first. For the %UPF, the adjusted PR of MetS was 1.06 (95 % CI: 0.93-1.21) for the second tertile and 1.14 (95 % CI: 0.87-1.50) for the third tertile, compared to the first. Conclusion: The results suggest a lack of association between diet quality and MetS among French Polynesian adults from the Austral Islands.

Résumé confidentiel / No abstract

Le rôle crucial du tractus gastrointestinal dans la pathogenèse et la pathophysiologie des troubles cardiométaboliques (TCM) et du syndrome métabolique (SM) est actuellement bien établi. Plusieurs facteurs, incluant le stress oxydatif (SOx), l'inflammation et la résistance à l'insuline (RI), perturbent l'homéostasie intestinale et causent des TCM. Les polyphénols (PP) ont des effets biologiques bénéfiques dans la prévention de pathologies métaboliques. Cependant, leurs mécanismes d'actions, surtout au niveau de l'axe intestin-foie, ne sont pas bien compris. Par ailleurs, malgré les nombreuses études sur les effets biologiques et la biodisponibilité des PP, il existe encore des zones d’ombres concernant les interactions entre le microbiote intestinal et les PP et les conséquences subséquentes sur la santé intestinale et métabolique. Dans ce travail de recherche, nous favorisons l’axiome selon lequel les PP, notamment ceux de grande taille moléculaire tels que les proanthocyanidines (PACs), pourraient être utile pour combattre les maladies métaboliques grâce à leurs actions antioxydante et anti-inflammatoire. Toutefois, ces actions précitées des PACs dépendraient d’une régulation en amont du microbiote intestinal. L’objectif central consiste à démontrer les effets bénéfiques des PACs dans la prévention des dérèglements métaboliques dans deux modèles distincts, l’un cellulaire et l’autre animal et d’en étudier les mécanismes. Les effets des PACs sur la RI, les dérangements métaboliques intestinaux grâce à la production de métabolites ont été étudiés. Dans une première étape, nous avons étudié les mécanismes d’actions des PACs et de l’un de leurs métabolites majeurs, le 4,5-dihydroxyphenyl valerolactone (DHPVL), dans la prévention des maladies métaboliques et dans le maintien de l’homéostasie intestinale en utilisant la lignée cellulaire intestinale Caco-2/15. Ces cellules constituent un outil de choix pour l’investigation du SOx, la défense antioxydante et l’inflammation en relation directe avec nos objectifs. Les résultats suggèrent que la capacité des PACs à augmenter la défense antioxydante et anti-inflammatoire et à améliorer l’homéostasie intestinale passeraient en partie probablement par leurs métabolites microbiens. Dans une deuxième étape, en utilisant le modèle murin C57BL6, nous avons déterminé l’impact des PACs sur l’homéostasie métabolique intestinale et hépatique, via l’atténuation du SOx et l’inflammation, le maintien de l’intégrité de la barrière intestinale, la prévention de l’endotoxémie métabolique et les modifications du profil lipidique et de la fonction du microbiote intestinal. Cette partie a évalué les aspects préventifs et thérapeutiques des PACs en spécifiant leurs bénéfices biologiques et voies mécanistiques dans des organes métaboliques clés. Pour étudier ces mécanismes et les comprendre, nous avons utilisé le modèle dysmétabolique de souris C57BL6 soumises à une diète riche en lipides et en sucrose (HFHS), servant à développer le SM et les complications cardio-métaboliques afin d’examiner l’action des PACs. Le développement de l’obésité, de la RI ainsi que la survenue d’autres altérations métaboliques ont été prévenus par l’administration de PACs. Les résultats de cette thèse permettent une meilleure compréhension des mécanismes d’actions qui sous-tendent les effets préventifs et thérapeutiques des PACs dans les désordres métaboliques, en particulier dans l’axe intestin-foie. / The crucial role of the gastrointestinal tract in the pathogenesis and pathophysiology of cardiometabolic disorders (CMD) and metabolic syndrome (MetS) is currently recognized. Several factors, including oxidative stress (OxS), inflammation and insulin resistance (IR), disrupt intestinal homeostasis and cause CMD. Polyphenols (PP) have beneficial biological effects in the prevention of metabolic pathologies. However, their mechanisms of action, especially in the gut-liver axis, are not well understood. Moreover, despite numerous studies on the biological effects and bioavailability of PP, there are still grey areas concerning the interactions between the intestinal microbiota and PP and the subsequent consequences for intestinal and metabolic health. In this research work, we promote the axiom that PP, particularly those of large molecular size such as proanthocyanidins (PACs), could be useful in combating metabolic diseases thanks to their antioxidant and anti-inflammatory actions. However, the aforementioned actions of PACs would depend on upstream regulation of the intestinal microbiota. The central objective is to demonstrate the beneficial effects of PACs in preventing metabolic disorders in two distinct models, one cellular and the other animal, and to study the mechanisms involved. The effects of PACs on IR and intestinal metabolic disturbances through metabolite production were studied. In a first step, we investigated the mechanisms of action of PACs and one of their major metabolites, 4,5-dihydroxyphenyl valerolactone (DHPVL), in the prevention of metabolic diseases and in the maintenance of intestinal homeostasis using the Caco-2/15 intestinal cell line. These cells are a tool of choice for investigating OxS, antioxidant defense and inflammation in direct relation to our objectives. The results suggest that the ability of PACs to enhance antioxidant and anti-inflammatory defense and improve intestinal homeostasis is probably partly mediated by their microbial metabolites. In a second step, using the C57BL6 mouse model, we determined the impact of PACs on intestinal and hepatic metabolic homeostasis, via attenuation of OxS and inflammation, maintenance of intestinal barrier integrity, prevention of metabolic endotoxemia and changes in lipid profile and gut microbiota function. This section assessed the preventive and therapeutic aspects of PACs, specifying their biological benefits and mechanistic pathways in key metabolic organs. To investigate and understand these mechanisms, we used the dysmetabolic model of C57BL6 mice subjected to a high-fat, high-sucrose diet (HFHS), used to develop MetS and cardio-metabolic complications to examine the action of PACs. The development of obesity, IR and other metabolic alterations was prevented by the administration of PACs. The results of this thesis provide a better understanding of the mechanisms of action underlying the preventive and therapeutic effects of PACs in metabolic disorders, particularly in the intestine-liver axis.

Le but de ce travail était d'étudier si la réponse à l'inhibition métabolique était la même dans des cellules cardiaques en provenance de différentes régions du ventricule, soit de la région sous-endocardique et de celle sous-épicardique. En deuxième lieu, nous voulions confirmer la participation de"l'inward rectifier" dans l'augmentation de la composante sortante du courant de fond en inhibition métabolique. Nous avons donc trouvé une hétérogénéité n'étant pas reliée à l'arrangement des cellules en couches. Le courant de"l'inward rectifier" participe à la réponse à l'inhibition métabolique avec le I[indice inférieur k-ATP]. L'augmentation de la composante sortante d'I[indice inférieur k1] contribue au raccourcissement du potentiel d'action en conditions de stress énergétique. Toutefois, l'impossibilité de retrouver les niveaux de courants initiaux au-delà de -50 mV, suggère que dans nos préparations, le courant chlore sensible à l'étirement pourrait être impliqué dans cette réponse. Des extrapolations en vue d'expliquer l'impact de ces résultats in vivo doivent être faites avec précaution, car les mécanismes y sont beaucoup plus complexes. --Résumé abrégé par UMI.

Dans un contexte de lutte intégrée contre les moustiques, l'Entente Interdépartementale pour la Démoustication (E.I.D. Ain, Isère, Rhône, Savoie Rhône-Alpes s'est tournée vers une lutte totalement biologique (Bti) pour lutter contre les moustiques. Mon sujet de thèse s'inscrit dans la suite d'une collaboration scientifique constante depuis 40 ans entre l'E.I.D. et le laboratoire de recherche dans lequel j'ai effectué ma thèse. Cet organisme de gestion utilise le Bti depuis 20 ans. Et bien qu'à ce jour, aucune population de moustique ne soit apparue résistante au Bti, ce gestionnaire s'interroge sur la possibilité d'apparition de populations résistantes aux traitements insecticides. Des travaux antérieurs ont laissé supposer qu'il existait une différence de sensibilité des larves de moustiques aux insecticides en fonction de leur gîte d'origine, les larves originaires de gîtes herbacées étant moins tolérantes que celles provenant des gîtes arborescents. Il nous a semblé nécessaire de comprendre et ainsi de s'intéresser aux différents mécanismes de résistance des larves de moustiques pour permettre, demain, une lutte plus efficace contre cet insecte. Et nous nous intéresserons à la résistance à divers xénobiotiques alimentaires : du téméphos (insecticide organophosphoré) au Bacillus thuringiensis var. israelensis (Bti - bactério-insecticide) en passant par de la litière naturelle issue de la décomposition de feuilles dans les gîtes à moustiques se révélant toxique pour les larves. L'intérêt de cette thèse est double. D'un point de vue fondamental, la connaissance et la compréhension de la résistance (des enzymes impliquées aux facteurs environnementaux en passant par les gènes mis en jeu) stimulent mes recherches. Et d'un point de vue appliqué, il est nécessaire de mettre au point, enfin, un système de lutte efficace non polluant, qui passe par la compréhension globale des résistances. La démarche expérimentale utilisée dans ce travail est d'identifier les dysfonctionnements environnementaux sur le terrain, les analyser au laboratoire sur des espèces modèles (ici Aedes aegypti) les mécanismes à l'origine de ces perturbations, puis revenir sur le terrain pour confronter les résultats de laboratoire avec ceux obtenus in natura (ici Ochlerotatus cataphylla, Aedes rusticus). Ainsi cette étude va porter à la fois sur des espèces de terrain (Aedes rusticus, Ochlerotatus cataphylla, Culex pipiens ...) que sur des espèces de laboratoires (Aedes aegypti, Aedes albopictus ...). Pour comprendre les mécanismes de résistance mis en jeu par ce nuisant, nous avons travaillés à plusieurs niveaux d'études avec des études écotoxicologiques réalisées grâce à des études de terrain en collaboration avec l'E.I.D. (Entente Interdépartementale pour la Démoustication), des études biochimiques nous permettant de caractériser les enzymes de résistance mises en jeu, et des études génétiques et moléculaires pour approfondir ces mécanismes, en espérant trouver les gènes impliqués.

Les moustiques génèrent une nuisance importante et sont notamment contrôlés grâce à des traitements insecticides. Aujourd'hui, les gîtes où se développent leurs larves sont souvent pollués par des xénobiotiques environnementaux (hydrocarbures, herbicides, pesticides, toxines naturelles...). Jusqu'à présent, l'impact de ces xénobiotiques sur la capacité des larves de moustiques à résister aux insecticides chimiques reste méconnu. Cette thèse vise à étudier la réponse des larves de d'Aedes aegypti aux xénobiotiques environnementaux et leur impact sur leur tolérance et résistance aux insecticides chimiques. Une première étude, sur le court terme, montre que des larves exposées pendant 24h à divers xénobiotiques deviennent plus tolérantes à vis à vis de différents insecticides chimiques (Poupardin et al. 2008). Des études biochimiques et transcriptomiques suggèrent que l'induction de certaines familles d'enzymes (e.g. P450s et GSTs) par ces xénobiotiques peut être liée à l'augmentation de tolérance des larves vis-à-vis de l'insecticide. Dans le but de mieux caractériser le profil transcriptionnel des précédents gènes candidats, des expérimentations complémentaires ont été faites à différents niveaux (Poupardin et al., 2010). Cette étude a montré que de nombreux gènes étaient préférentiellement transcrits dans des tissus fortement impliqués dans la détoxication de composés exogènes, essentiellement des CYP6. Elle révèle aussi que la transcription de ces P450s varie beaucoup au cours des différents stades de développement et qu'ils étaient induits à des faibles de doses de polluants avec un pic d'induction après 48 et 72 heures d'exposition. Ces études mettent en évidence le rôle potentiel des gènes de détoxication dans la réponse à l'exposition à des xénobiotiques et dans l'augmentation de tolérance aux insecticides chimiques. Concernant l'étude sur le long terme de l'impact des polluants sur la résistance des moustiques aux insecticides, la question est de savoir si les polluants trouvés dans l'environnement influencent la sélection de la résistance aux insecticides et si oui, favorisent-ils la sélection de gènes en particulier? Pour répondre à ces questions, trois souches d'Aedes aegypti ont été sélectionnées à la perméthrine. Ces souches sont exposées ou non à différents polluants avant sélection. Après 10 générations de sélection, des bioessais montrent une résistance de ces 3 souches vis-à-vis de la perméthrine. Aucune différence significative de niveau de résistance n'est observée entre les trois souches sélectionnées pour le moment. Pour identifier les gènes différentiellement transcrits dans ces souches, la puce "Agilent Aedes chip" développée par l'école de médecine tropicale de Liverpool (LSTM) et contenant 14200 transcrits a été utilisée. Les microarrays ont révélé que la présence de polluants ou insecticides résiduels pouvait affecter la sélection des mécanismes de résistance aux insecticides chimiques, notamment par la sélection de gènes particuliers codant pour des enzymes de détoxication (Poupardin et al, en préparation). D'une manière globale, cette thèse permettra de mieux comprendre l'impact de l'environnement chimique sur la résistance des moustiques aux insecticides et fournira de nouvelles pistes afin d'optimiser les traitements insecticides utilisés en démoustication.

Cette étude s’inscrit dans le cadre de l’amélioration des connaissances sur la dégradation photocatalytique des bioaérosols bactériens. La photocatalyse est une technique d’épuration basée sur l’excitation d’un semi-conducteur par un rayonnement le plus généralement ultraviolet. Cette technologie permet, en théorie, de minéraliser pas à pas les polluants. Or, si les conditions optimales ne sont pas réunies, la minéralisation incomplète peut conduire à des sous-produits de dégradation de toxicité potentiellement préoccupante.L’objectif de ces travaux a donc été d’apporter des éléments de compréhension quant aux mécanismes de dégradation photocatalytique d’un bioaérosol bactérien modèle d’E.coli, où de nombreux phénomènes sont couplés. Ainsi, pour distinguer les différents processus mis en jeu, deux approches expérimentales ont été menées. La première, nommée approche « batch », a permis d’isoler la réaction photocatalytique, à proprement parler, en étudiant les étapes d’inactivation, de libération de sous-produits et de minéralisation progressive. La seconde, appelée approche « dynamique » a permis quant à elle la mise en place d’un dispositif expérimental adapté à la dégradation photocatalytique d’un bioaérosol d’E.coli. Les capacités de la photocatalyse à inactiver et minéraliser des espèces bactériennes ont pu être démontrées. Les paramètres clés d’une dégradation efficace ont été mis en évidence et ont permis de décrire les verrous indispensables à une industrialisation sûre du procédé / This study comes within the scope of improving knowledge concerning the photocatalytic degradation of bacterial bioaerosol. Photocatalysis is a purification technology generally based on the excitation of a semiconductor by an ultraviolet radiation. This technology can, in theoretical ways, mineralize pollutants step by step. However, if optimal conditions are not gathered, this mineralization is incomplete and can lead to the formation of potentially toxic by-products. The aim of this work was therefore a better understanding of the mechanisms of photocatalytic degradation of a bacterial bioaerosol of E.coli, where numerous phenomenon are linked. Thus, to distinguish the different processes, two experimental approaches were used. The first one, called “batch approach”, allowed to consider the photocatalytic reaction itself, by studying the steps of inactivation, by-products formation and progressive mineralization. The second one, named “dynamic approach”, consisted to design an experimental setup suited to the photocatalytic degradation of a bioaerosol of E.coli. The abilities of photocatalysis to inactivate and mineralize bacteria could be demonstrated. The key parameters of an efficient degradation were highlighted and allowed to underline the problems to solve before having a safe industrialization of the photocatalysis

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.