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

L'obésité est une maladie complexe dont la prévalence est en constante augmentation à travers le monde. A l'instar de nombreux médicaments qui ont pour origine des molécules végétales, de nouveaux principes actifs ont été recherchés dans les plantes. Parmi eux, les phytoecdystéroïdes, notamment la 20-hydroxyecdysone présente dans le quinoa, ont montré des effets pharmacologiques bénéfiques, et seraient donc des candidats potentiellement efficaces contre l'obésité. L'objectif de cette thèse est de mettre en évidence les propriétés d'un extrait de quinoa enrichi en 20-hydroxyecdysone sur le surpoids et l'obésité et d'en caractériser les effets.Dans un premier temps, un apport alimentaire d'extrait de quinoa enrichi en 20-hydroxyecdysone chez la souris soumise à un régime hyperlipidique a permis de limiter le développement du tissu adipeux, sans modifier la prise alimentaire. Dans le tissu adipeux, ces effets ont été associés à une diminution de la quantité de transcrits de gènes impliqués dans le stockage lipidique et l'inflammation. L'analyse du bilan énergétique a mis en évidence un effet de l'extrait de quinoa sur l'augmentation de la dépense énergétique liée à une augmentation de l'oxydation des glucides, ainsi que sur la diminution de l'absorption intestinale des lipides. Ensuite, chez le sujet en surpoids ou obèse, l'extrait de quinoa a montré une tendance à la prévention de la reprise de poids et de masse adipeuse suite à une restriction énergétique. Cet effet s'est accompagné d'un maintien de l'amélioration de l'insulino-sensibilité. Enfin, des mesures de biodisponibilité de la 20-hydroxyecdysone chez la souris ont permis de quantifier sa teneur circulante et de suivre l'apparition de certains de ses métabolites dont le rôle reste à identifier. Ces résultats montrent un bénéfice potentiel de l'extrait de quinoa et de son principe actif, la 20-hydroxyecdysone, sur la stabilisation du poids et de la masse adipeuse suite à une réduction pondérale. D'autres études seront nécessaires afin de poursuivre la caractérisation de ces effets. / Obesity is a complex disease which is dramatically increasing worldwide. Following the example of many drugs that were developed from plants molecules, new natural active principles are currently being evaluated in order to prevent or to treat metabolic disorders. Among them, phytoecdysteroids, and mainly 20-hydroxyecdysone present in quinoa, have displayed beneficial pharmacological effects. Thus, they would be potentially active candidates against obesity. The objective of this thesis is to highlight the properties of a quinoa extract enriched in 20-hydroxyecdysone on overweight and obesity and to characterize their effects.First, the ingestion of 20-hydroxyecdysone enriched quinoa extract by mice fed a high-fat diet limited adipose tissue development, without modifying food intake. In adipose tissue, these effects were associated with a reduction of the amount of transcripts of genes involved in lipid storage and inflammation. Energy balance analyses showed that quinoa extract increased energy expenditure via an increase in glucose oxidation and diminished lipid intestinal absorption. Then, in overweight and obese subjects, quinoa extract displayed a tendency to prevent weight and fat mass regain after energy restriction. This effect was accompanied by the maintenance of insulin sensitivity improvement. Lastly, 20-hydroxyecdysone bioavailability measurements in mice allowed its plasma level quantification and the identification of metabolites whose role is still to be identified. These results show a potential benefit of the quinoa extract and its active principle, 20-hydroxyecdysone, on weight and adipose mass stabilization following weight loss. More studies are required to characterize further these effects.

La protéine de stress p8 fut découverte et caractérisée dans notre laboratoire. Cette protéine est surexprimée dans l'adénocarcinome pancréatique et possède un rôle dans la progression tumorale. Pendant ce travail de thèse, nous nous sommes focalisé sur le rôle de p8 dans les phases initiales de la tumorigénèse pancréatique et sur ses mécanismes d'action, impliqués dans la progression tumorale. Nous avons montré que p8 joue un rôle essentiel dans l'apparition des lésions PanINs suite à l'activation de l'oncogène Kras. Au niveau cellulaire, nous avons montré que la protéine p8 protège les cellules tumorales pancréatiques contre le stress de la privation en nutriments via la régulation de l'expression de RelB et IER3. La voie p8, RelB et IER3 est impliquée dans l'inhibition de l'apoptose suite au stress. De plus, nous avons observé que ces trois protéines sont co-exprimées dans les adénocarcinomes humains et leur expression corrèle avec l'évolution de la maladie. Dans un second lieu, nous avons démontré le rôle essentiel de la protéine p8 dans la résistance des cellules tumorales pancréatiques à l'hypoxie et à la privation en glucose. Nous avons identifié la voie p8/Aurora KinaseA, qui en réponse au stress métabolique, réduit l'apparition des dommages à l'ADN en contrôlant l'expression des gènes liés au cycle cellulaire et à la réparation de l'ADN. De plus, nos recherches ont montré que p8 protège les cellules tumorales du stress métabolique en inhibant la mort cellulaire dépendante de l'autophagie. Nous espérons que nos résultats aideront à mieux cibler les cellules tumorales pancréatiques et leur caractère résistant au stress micro-environnemental extrême. / The stress protein p8 was discovered and characterized in our laboratory. Over expressed in pancreatic adenocarcinoma, p8 is involved in tumor progression. During my PhD studies, we focused on the role of p8 in pancreatic cancer development and on its mechanisms of action. First, we demonstrated that p8 is essential for PanIN development following Kras oncogene activation. At the cellular level, we found that p8 protects pancreatic cancer cells upon nutrient starvation stress through the regulation of RelB and IER3 expression. p8, RelB and IER3-dependent cascade inhibits apoptosis after the starvation stress. Furthermore, we showed that these tree proteins are co expressed in human pancreatic adenocarcinoma. One the other hand, our study showed that p8 is involved in pancreatic cancer cells resistance to hypoxia and glucose starvation. We identified a p8/Aurora KinaseA pathway which, in response to such metabolic stress, reduces DNA damage by regulating cell cycle and DNA repair genes expression. Moreover, our studies demonstrated that p8/AURKA path protects cancer cells against metabolic stress by inhibiting autophagy-associated cell death. We expect that our data will help to get new therapeutics against pancreatic cancer.

L'insulinorésistance (IR), touchant 80% des sujets obèses, forme, aux côtés du déficit insulinosécrétoire, l'un des deux mécanismes physiopathologiques clés du diabète de type 2. Sa prévention nécessite de bien en comprendre les mécanismes inducteurs. Les facteurs nutritionnels tels que la surconsommation d'aliments hypercaloriques pauvres en micronutriments antioxydants jouent un rôle majeur. Ils conduisent à une production de radicaux libres excédant les défenses antioxydantes et donc à un stress oxydant qui a été proposé comme étant un trait d'union entre la surconsommation alimentaire et l'IR. Dans ce contexte, mon travail de thèse a visé à évaluer si des polyphénols (PP) de raisin rouge, composés phytochimiques antioxydants, étaient capables de moduler favorablement la cascade d'évènements conduisant de la suralimentation au stress oxydant et à l'IR. Ainsi des sujets sains à risque de développer une IR ont été supplémentés durant 9 semaines avec un extrait de raisin riche en PP. Pour sensibiliser les effets potentiels des PP, une surcharge en fructose a été donnée au cours des 6 derniers jours du protocole. Chez nos volontaires nous avons étudié : le statut redox, l'inflammation, la production d'adipokines, l'activité mitochondriale et l'insulinosensibilité par clamp euglycémique à deux paliers. Les résultats obtenus démontrent que les PP de raisins préviennent l'IR hépatique et musculaire en inhibant le stress oxydant et la dysfonction mitochondriale induite par une surcharge en fructose. En conclusion, ces travaux suggèrent l'intérêt thérapeutique d'une supplémentation en antioxydants naturels à doses nutritionnelles de PP de raisins, pour la prévention de l'IR. / Insulin resistance (IR), found in 80% of obesity cases, constitutes with insulin secretory deficiency one of the two key physiopathological mechanisms of type 2 diabetes. In order to better prevent it, in depth knowledge of its inducing mechanisms is required. Nutritional factors such as overconsumption of hypercaloric foods poor in antioxidant micronutrients play a pivotal role. The latter activate an overproduction of free radicals exceeding antioxidant defenses leading to oxidant stress, which is considered to be a unifying mechanism for nutrient overconsumption and IR. In this context, my thesis work aimed to determine if red grape polyphenols (PP), antioxidant phytochemicals, were capable to favorably modulate the cascade of events leading from overconsumption to oxidant stress to IR. Thus healthy subjects at risk of developing IR were supplemented for 9 weeks with an enriched PP grape extract. In order to study PP potential effects in a environment under metabolic stress, during the last 6 days of the protocol volunteers received a fructose overload. Throughout investigations the following parameters were studied: inflammation, adipokine production, mitochondrial activity and insulin sensitivity evaluated by a 2 step glucose clamp.The results obtained demonstrate how red grape PP prevent hepatic and muscular IR by inhibiting oxidant stress and mitochondrial dysfunction induced by fructose overload.In conclusion, this study illustrates the therapeutic efficiency of natural antioxidant supplementation in the form of nutritional doses of grape PP in the prevention of IR.

Une stratégie d’ingénierie du métabolisme de C. acetobutylicum a été développée afin de construire une souche capable de produire de l’isopropanol à partir de sucres en C5, en C6 ou de substrats plus complexes. Dans un premier temps, une souche de C. acetobutylicum a été ingénieriée pour la production d’un mélange isopropanol/butanol/éthanol (IBE), ce microorganisme n’étant pas capable de produire naturellement de l’isopropanol. Différents opérons, exprimant une voie synthétique de production d’isopropanol, ont été construits et introduits à partir d’un plasmide dans une souche chez laquelle la voie de synthèse du butyrate a été supprimée (C. acetobutylicum ATCC 824 Δcac15ΔuppΔbuk). La souche la plus performante a été sélectionnée à partir de cultures réalisées en fermenteur, en mode discontinu à pH 5,0 et s’est avérée être celle exprimant la voie de l’isopropanol sous la dépendance du promoteur thl. Une optimisation des paramètres de culture a conduit à la production d’un mélange IBE, à partir de glucose, à une concentration de 21 g.l-1, un rendement de 0,34 g.g-1 et une productivité de 0,8 g.l-1.h-1. La production du mélange IBE à partir de xylose ou de xylane comme unique source de carbone a également été démontrée et permet une production IBE de 10,4 g.l-1 avec un rendement de 0,31 g.g-1 sur xylose et une production IBE de 4,28 g.l-1 avec un rendement de 0,28 g.g-1 sur xylane. Enfin, l’analyse des flux passant par la voie de l’isopropanol a permis d’identifier l’étape limitant la production de ce composé. Cette dernière semble être liée à la concentration en acétate intracellulaire et aux propriétés catalytiques la CoA-transférase, qui possède une faible affinité pour l’acétate. Ainsi, une CoA-transférase synthétique basée sur les caractéristiques de la CoA-transférase AtoAD d’E. coli, qui est décrite comme ayant un Km pour l’acétate plus faible, a été conçue et exprimée dans la souche précédement construite afin de tenter de lever la limitation de la voie de synthèse de l’isopropanol. Dans un deuxième temps, des modifications supplémentaires du métabolisme de C. acetobutylicum ont été effectuée afin de produire de l’isopropanol comme unique produit de fermentation à partir de glucose ou de xylose. Différentes stratégies ont alors été évaluées dans le but de contourner le déséquilibre rédox causé par la délétion des voies parasites consommatrices de carbone. Ainsi, des outils permettant la mesure d’activité hydrogénase, in-vivo et in-vitro, ont été développés pour tester la fonctionnalité de 3 hydrogénases, utilisant la bifurcation d’électrons pour la production d’H2 à partir de NADH et de ferrédoxine. Une deuxième stratégie utilisant les potentialités de la voie des phosphocétolases pour la métabolisation du xylose en acétyl-CoA a été étudiée et des résultats prometteurs ont été obtenus malgré les limitations actuellement rencontrées / First, C. acetobutylicum was metabolically engineered to produce a biofuel consisting of an isopropanol/butanol/ethanol (IBE) mixture. Different synthetic isopropanol operons were constructed and introduced on plasmids in a butyrate minus mutant strain (C. acetobutylicum ATCC 824 Δcac15ΔuppΔbuk) in which the butyrate pathway was deleted. The best strain expressing the isopropanol operon from the thl promoter was selected from batch experiments at pH 5.0. By further optimizing the pH of the culture, an IBE mixture with almost no by-products was produced at a titer of 21 g.l-1, a yield of 0.34 g.g-1 and productivity of 0.8 g.l-1.h-1, values never reached before. IBE production was also shown to be efficient using xylose or xylan as the sole carbon source with 10.4 g.l-1 IBE produce at a yield of 0.31 g.g-1 from xylose and 4.28 g.l-1 IBE produce at a yield of 0.28 g.g-1 from xylan. Furthermore, by performing in vivo and in vitro flux analysis of the synthetic isopropanol pathway, this flux was identified to be limited by acetate intracellular concentration and the high Km of CoA-transferase for acetate. A synthetic CoA-transferase based on the AtoAD E. coli characteristics was designed, synthesized and evaluated in vivo. This enzyme, that displays a lower Km for acetate, was found to be a good candidate to alleviate the bottleneck of the isopropanol pathway. Secondly, several strategies were evaluated to redraw C. acetobutylicum metabolism and finally construct a strain able to produce isopropanol as the only fermentation product from glucose or xylose. To overcome the severe redox imbalance caused by homo-isopropanolic fermentation, several strategies were investigated. On the one hand, a new class of electron bifurcating enzyme, the NADH hydrogenases, that can use NADH and ferredoxin to produce H2, were evaluated in C. acetobutylicum. This strategy opens the alternative to produce isopropanol and H2 from glucose without any carbon lost. On the other hand, the use of an alternative catabolic pathway, the phosphocetolase pathway, for xylose utilization and acetyl-CoA production was evaluated. These results allow the identification of the metabolic bottlenecks to overcome to obtain a C. acetobutylicum strain able to produce only isopropanol from xylose at high yield

Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont des affections immuno-inflammatoires chroniques qui sont liées à de nombreux facteurs de risque. Les défensines et les cathélicidines sont des peptides antimicrobiens considérés comme des effecteurs clés de l'immunité innée, mais aussi des réponses inflammatoires. Il a été postulé que ces peptides sont impliqués dans le développement de l'athérosclérose. Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons étudié l'expression des gènes de la cathélicidine LL-37 et des défensines-a DEFA1-3 dans les cellules mononuclées du sang périphérique (PBMCs) dans la cohorte Stanislas. Nous avons démontré que l'expression des ARNm de ces gènes est significativement corrélée avec les indicateurs de risque des MCV, à savoir l'obésité, la pression artérielle, les taux circulants des triglycérides et du glucose, l'hypo-HDL-C et les leucocytes. De plus, des taux élevés des ARNm de ces gènes sont associés au syndrome métabolique. Nous avons aussi démontré que l'expression des gènes des DEFA1-3 et de LL-37 est corrélée avec celle du récepteur chimio-attractant FPR et que le génotype TT du polymorphisme FPR1 c.32C>T est associé à une diminution des taux circulants de la E-sélectine, suggérant que ces peptides pourraient agir via FPR et que le polymorphisme c.32C>T affecte la fonction endothéliale. Enfin, nos études in vitro ont montré que l'expression des gènes des DEFA1-3 et de CRAMP, cathélicidine de la souris, est modulée par le glucose et l'insuline, respectivement dans les neutrophiles HL-60 et les adipocytes 3T3-L1. L'ensemble de ces études suggère que les DEFA1-3 et LL-37 pourraient constituer un lien entre le système immunitaire inné et le risque des MCV et du syndrome métabolique. / Multiple risk factors for atherosclerosis and cardiovascular diseases (CVD) act in a synergistic way through inflammatory pathways. Most of CVD risk factors stimulate the release of inflammatory mediators. Defensins and cathelicidins are antimicrobial peptides (AMPs) produced mainly by inflammatory cells. Beside their role in host defense, AMPs are also considered as effectors of inflammatory responses. They have been suggested to play a role in atherosclerosis. To verify this hypothesis, we studied a-defensins DEFA1-3 and cathelicidin LL-37 in a sample of the STANISLAS cohort. We demonstrated that mRNA levels of LL-37 and DEFA1-3 genes in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of studied subjects are significantly correlated with indicators of obesity, blood pressure, circulating triglycerides and fasting glucose levels, hypo-HDL-C, and leukocytes counts suggesting a role of these genes in CVD. Further analysis revealed that high expression of these genes might be associated with metabolic syndrome. We also showed that expression of LL-37 and DEFA1-3 genes was positively associated with that of FPR receptor gene and that the TT genotype of FPR1 c.32C>T/I11T polymorphism was significantly associated with decreased levels of soluble E-selectin suggesting that these peptides may act through this receptor and such a polymorphism may has an impact on endothelial cells function. In an in vitro model, we found that glucose and insulin modulate the expression of DEFA1-3 and CRAMP cathelicidin genes in human HL-60 neutrophils and mouse 3T3-L1 adipocytes cell lines, respectively. Together, our studies demonstrated that DEFA1-3 and LL-37 could be a potential link between innate immunity and CVD and metabolic syndrome.

Le Syndrome métabolique (SMet) traduit le développement de désordres glucidiques et lipidiques résultant d’une balance énergétique positive. Par ses caractéristiques, le SMet est un facteur de risque de développer un diabète de type 2 qui se caractérise dans ses formes pathologiques par des altérations vasculaires, en particulier au niveau de la rétine, créant ainsi une rétinopathie diabétique (RD). Fortement vascularisée et bien que présentant une barrière hémato-rétinienne qui limite l’entrée de composés sanguins, la rétine subit les variations métaboliques. Les conséquences du SMet dans la rétine sont peu étudiées, alors même qu’une prise en charge précoce pourrait diminuer leur importance. A cet égard, une alimentation à la fois riche en acides gras polyinsaturés (AGPI) à longue chaîne de type oméga 3, comme l’acide docosahexaénoïque (DHA) et l’acide eicosapentaénoïque (EPA) et pauvre en oméga 6 participerait à la prévention de l’insulinorésistance, une composante du SMet, et serait protectrice vis-à-vis des premiers stades de la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) et du vieillissement de la rétine. La biodisponibilité des AGPI oméga 3 dans la rétine, est un paramètre à prendre en compte pour bénéficier de leurs effets protecteurs. Pourtant, ces données, selon la source de provenance des AGPI, sont peu accessibles et méritent d’être étudiées. Nous voulions d’abord évaluer l’effet d’un régime diabétogène sur le métabolisme glucidique et lipidique chez le rat pour, de manière concomitante, en étudier les conséquences fonctionnelles et structurales sur la rétine. Notre second objectif était de comparer l’intégration de plusieurs formulations à base de phospholipides ou triglycérides, portant EPA ou DHA, dans la rétine.Ainsi, des rats Brown Norway ont été nourris avec un régime composé de 60% de fructose et 10% de lipides saturés (HFHF). L’étude du métabolisme glucidique a révélé une hyperglycémie à jeun, une intolérance au glucose et une résistance à l’insuline dès 8 jours de régime. D’autre part, nos analyses n’ont pas révélé de dyslipidémie. Ainsi, compte tenu de la résistance de ces rats à développer de manière précoce des altérations d’un mécanisme clé du syndrome métabolique comme la dyslipidémie, nous avons réalisé une étude comparative entre rats Brown Norway (BN) et Wistar (W) soumis au régime HFHF. Cette étude a révélé que les rats W étaient plus sensibles aux dérégulations lipidiques. Toutefois, les rats W n’ont pas développé d’insulinorésistance, et présentaient une hyperglycémie à jeun plus tardive que les rats BN. En complément de ces données, les analyses fonctionnelles de la rétine des rats BN par électrorétinographie ont révélé une diminution de sensibilité des photorécepteurs de type cône, après 4 semaines de régime HFHF. De plis, nos résultats indiquent que le régime HFHF constitue un terrain favorable au développement néovasculaire dans la rétine, avec une exacerbation de l’activation des cellules de Müller.Dans l’objectif d’optimiser la forme d’apport en acides gras à effets protecteurs de la rétine, nous souhaitions comparer l’intégration du DHA dans la rétine apporté par différentes sources de lipides intégrées dans l’alimentation de rats Wistar. L’apport consistait principalement en EPA ou en DHA, soit sous forme de phospholipides, soit sous forme de triglycérides. Nos données mettent principalement en évidence un enrichissement de la couche des photorécepteurs dans une zone à proximité du nerf optique, ceci quelle que soit la formule lipidique considérée. Nos données quantitatives révèlent quant à elles une meilleure intégration du DHA, estérifié sur les phosphatidylcholines de la rétine lorsque l’EPA est apporté sous forme de phospholipides, et que le DHA est apporté par les phospholipides ou les triglycérides. L’ensemble des régimes permettent d’augmenter la teneur en AGPI à très longue chaîne dans la rétine. / Metabolic syndrome (MetS) results from carbohydrate and lipid disorders that originate from misbalanced energy metabolism. MetS is a risk factor for type 2 diabetes that, in pathophysiological conditions, is characterized by vascular alterations, particularly in the retina, creating the diabetic retinopathy (DR). Despite it presents a barrier limiting the input of blood factors, the retina is under metabolic variations. The consequences of MetS in the retina have not been characterized. MetS would be responsible for the inflammation and microvascular alterations in the retina and could participate to the development of age-related macular degeneration (AMD). A diet rich in omega-3 long chain polyunsaturated fatty acids (LC-PUFA) i.e. docosahexaenoic acid (DHA) and eicosapentaenoic acid (EPA) and low omega-6 fatty acid, should participate to the prevention of insulin resistance, a feature of MetS. Such diet would be protective against AMD, the leading cause of visual impairment after the age of 55 years in Western populations. Meanwhile, the bioavailability of omega-3 in the retina, is a parameter to consider to fully take advantages of their protective effects. Yet, data on the bioavailability of fatty acids from different origins are sparse and need to be studied.Our first goal was to associate metabolic and retinal disturbances in the context of MetS. For that purpose, we evaluated the impact of a pro diabetic diet on carbohydrate and lipid metabolism in the rat, and further analyzed the function and structure of the retina. Our second objective was to compare the efficacy of phospholipids and triglycerides to improve the incorporation of omega-3 LC-PUFA in the retina and others tissues in the rat.Brown Norway (BN) rats were fed with a 60% fructose and 10% saturated lipid diet (HFHF). The results revealed fasted hyperglycaemia, glucose intolerance and insulin resistance at 8 days and afterwards, without dyslipidaemia. Thus, considering the resistance of BN rats to develop dyslipidaemia, we performed a comparative study with BN and W rats by feeding them with HFHF. Our results showed that W rats were more sensitive to lipid deregulations. However, they did not develop insulin resistance, and developed hyperglycaemia later than BN. Regarding these data, functional analyses of retina by electroretinography was performed in BN. Electroretinograms revealed a loss of cone photoreceptor sensitivity after 4 weeks of HFHF diet without other functional dysfunction.In one independent group of BN rats, choroidal neovascularization was induced by rupture of Bruch’s membrane with impact lasers in eye fundus. Retinal angiography revealed that feeding HFHF diet during 4 weeks favoured neovascular development in the retina, and activated Müller cells. Then, we wanted to compare omega-3 LC-PUFA integration in the retina by feeding Wistar rats with 6 different lipid sources. The strength of this work was to use either phospholipids, triglycerides or a mix of both, that contained either EPA or DHA as the prominent omega-3 fatty acid. Our qualitative data revealed an increase of DHA in the retina, particularly in the photoreceptor layer, around the optic nerve, regardless lipid formula. Our quantitative data revealed a better integration of DHA, particularly DHA-containing phosphatidylcholine, in the retina, when EPA is provided esterified on phospholipids, and DHA is provided on both, phospholipids and triglycerides. All the supplemented diets allowed an increase in very long chain-PUFAs in the retina.

La création, la validation et le développement du tonomètre PulsePen® ainsi que la vérification de nouvelles approches méthodologiques pour l’évaluation du vieillissement des gros troncs artériels constituent l’objet de cette thèse. Trois appareils utilisés dans la pratique clinique et dans la recherche pour déterminer la vitesse de l’onde de pouls, se basant sur trois méthodes différentes, ont été comparés. Cette étude confirme la fiabilité du PulsePen® et du Complior® pour l’étude des propriétés viscoélastiques de l’aorte. Les valeurs de normalité de la vitesse de l’onde de pouls mesurée avec le PulsePen® ont été définies par une étude multicentrique chez les jeunes en âge scolaire, entre 6 et 20 ans. Cette étude a fourni les valeurs de référence en percentiles, en fonction de l’âge et de la taille. Les valeurs de référence de la vitesse de l’onde de pouls ont été définies aussi pour les sujet âgés de plus de 80 ans dans l’étude multicentrique PARTAGE. Dans la même étude, l’analyse de la morphologie de la courbe de pression centrale a permis de démontrer une importante corrélation entre l’amplification de la pression artérielle et la présence de cardiopathie chez les sujets âgés. Enfin, l'étude a porté sur le rapport entre rigidité vasculaire et athérosclérose, et l’influence des facteurs déterminants le syndrome métabolique sur l’épaisseur intima-media et sur la vitesse de l’onde de pouls. D’autre part, nous avons démontré le rôle indépendant de la stéatose hépatique sur la rigidité artérielle / The object of this thesis is conception, validation and development of PulsePen® tonometer and study of new methods to evaluate the aging of aorta and its principal branches. Three devices currently used in clinical practice to determine pulse wave velocity, using three different methods, were compared. This study confirmed the reliability of PulsePen® and Complior® devices to investigate the viscoelastic properties of the large arteries. Reference values of pulse wave velocity in children and teenagers were defined in a multicentric study. This study provided the percentiles of reference values depending on age and height. The multicentric study PARTAGE identified the reference values of pulse wave velocity about a population of elderly aged >80 years. This study demonstrated that pulse wave velocity and blood pressure amplification are complementary methods in studying cardiovascular risk and that pulse wave velocity is more linked to major cardiovascular risk factors, whereas blood pressure amplification is strongly linked to the presence of heart disease and for which low values can be considered as the expression of cardiac damage in elderly. Finally the relationship between arterial stiffness and atherosclerosis was studied, besides the influence of factors determining metabolic syndrome on intima-media thickness and pulse wave velocity. The independent and significant role of non alcoholic fatty liver disease on arterial stiffness was shown

L’utilisation d’antagonistes du récepteur aux minéralocorticoïdes (ARM) a prouvé son efficacité dans le traitement de l’insuffisance cardiaque (IC). Un des facteurs de risque majeur de l’IC, le syndrome métabolique (SMet), est également associé à une production augmentée d’aldostérone et une activation excessive de son récepteur. Dans ce contexte, nous avons émis l’hypothèse que l’utilisation des ARM pouvait être appliquée pour cibler les facteurs de risques du SMet et prévenir la progression subséquente vers l’IC. Dans ce projet, des rats Spontanément Hypertendus et développant une IC (rats SHHF) portant ou non une mutation du récepteur de la leptine (« cp ») conduisant à un SMet (respectivement SHHFcp/cp et SHHF+/+) ont été utilisés comme modèle expérimental. Les animaux ont reçu soit un placebo soit le traitement ARM (Eplérénone, Eplé) dès l’âge de 1.5 à 12.5 mois et leurs paramètres métaboliques et cardiovasculaires ont été régulièrement évalués. Les fonctions moléculaires altérées dans le coeur et le tissu adipeux lors du développement du SMet et la progression de l’IC, ainsi que celles modulées par l’action de l’Eplé ont été caractérisées par l’analyse du transcriptome et miRNome des animaux. Nos résultats montrent que les rats SHHFcp/cp développent à 12.5 mois une hypertrophie cardiaque excentrique associée à une dilatation du ventricule gauche (VG) et une fraction d’éjection diminuée comparés aux SHHF+/+. Alors que l’Eplé ne modifie pas les paramètres métaboliques et cardiovasculaires des SHHF+/+, Les rats Eple-SHHFcp/cp présentent une moindre prise de masse corporelle ainsi qu’une moindre dyslipidémie. Sans effet sur la pression artérielle (PA), ni le transcriptome et miRNome adipeux, les animaux SHHFcp/cp traités présentent en outre une moindre dilatation et hypertrophie de leur VG, une fraction d’éjection, un temps de relaxation isovolumique et un ratio E/A plus élevés. Les analyses du transcriptome et miRNome cardiaques révèlent que l’Eplé induit une diminution significative de l’expression de gènes impliqués dans le remodelage et l’inflammation myocardiques ainsi qu’une augmentation de l’expression de gènes relatifs à l’oxydation des acides gras dans le coeur. L’intégration et l’exploration bioinformatique des profils d’expression du transcriptome et du miRNome ont permis d’établir des réseaux de régulation de l’expression génique potentiellement impliqués dans les mécanismes physiopathologiques à l’oeuvre chez les rats SHHF obèses et dans ceux impactés par le traitement. Dans leur ensemble, nos données montrent que l’initiation d’un traitement ARM lors du développement du SMet permet d’atténuer l’obésité et la dyslipidémie et d’améliorer les paramètres de structure et fonction cardiaque. De façon intéressante, ces effets cardioprotecteurs sont obtenus via des mécanismes indépendants de la diminution de la PA, les analyses du transcriptome/miRNome cardiaque indiquent un mécanisme basé sur une diminution des processus de remodelage et d’inflammation ainsi qu’ une restauration de la fonction de métabolisme énergétique des acides gras au niveau myocardique / Mineralocorticoid Receptor Antagonists (MRA) are clinically beneficial in individuals with chronic heart failure (HF). One of the major risk factors for HF, the metabolic syndrome (MetS), has been also reported to be associated with increased aldosterone production and excessive MR activation. In this context, we hypothesized that the use of MRA could be applied to target the MetS features and prevent the subsequent progression towards HF. In this project, Spontaneously Hypertensive Heart failure rats (SHHF) carrying or not a mutation in the leptin receptor (« cp ») leading to MetS development (SHHFcp/cp and SHHF+/+respectively) were used as experimental model. Animals from both genotypes were given either the selective MRA (Eplerenone, Eple) or placebo from 1.5 to 12.5 months of age and their metabolic and cardiovascular parameters were regularly monitored. The molecular functions altered in the heart and visceral adipose tissues as MetS develops and progresses towards HF as well as those modulated by Eple action were characterized by the analysis of animal’s transcriptome and miRNome. Our data showed that SHHFcp/cp exbiting MetS developed at 12.5 months of age eccentric cardiac hypertrophy associated with left ventricular (LV) dilatation and reduced ejection fraction (EF) as compared to SHHF+/+. While Eple did not induced differences in metabolic and cardiovascular phenotypes in SHHF+/+ rats, Eple-SHHFcp/cp had lower body weight gain and less dyslipidemia. Without effects on blood pressure (BP) and adipose transcriptome and miRNome, Eple-SHHFcp/cp rats had lower LV dilatation and hypertrophy, higher ejection fraction, isovolumic relaxation time and E/A ratio. Transcriptome and miRNome analysis of cardiac tissues revealed that Eple markedly reduced the expression of several genes involved in cardiac remodeling and inflammatory processes and increased the expression of genes related to cardiac fatty acid oxidation and metabolism. The integration and the bioinformatic exploration of transcriptome and miRNome expression profiles allowed the construction of gene regulatory networks potentially involved in the physiopathological mechanisms occuring in the SHHFcp/cp rats and those impacted by the treatment. Altogether, our data demonstrated that treatment with Eple during MetS development attenuated SHHFcp/cp weight gain and dyslipidemia contributing to the amelioration of their cardiac structural and functional parameters. Interestingly, those beneficial cardioprotective effects were obtained via mechanisms independent of BP lowering, the analysis of cardiac transcriptome/miRnome revealed that Eple may have acted by depressing cardiac remodeling and inflammatory processes and restoring the function of fatty acid metabolism in the myocardium

L'obésité, un problème de santé mondial, est associée à des comorbidités telles que le syndrome métabolique, la stéato-hépatite non alcoolique, la cardiomyopathie métabolique etc. Leur incidence et développement peuvent être le résultat des interactions gènes-environnement. Ces dernières années, une série d’études expérimentales et cliniques ont montré l’implication de donneurs de méthyles dans ces pathologies via la programmation fœtale. Notre travail a évalué, à la fois le rôle de donneurs de méthyles et le profil métabolique dans une population d’obèses, puis sur un modèle animal de ratons avec une carence en donneurs de méthyles, soumis à la vie adulte à un régime hyper-énergétique. Chez l’homme, nous avons démontré qu’une carence en vitamine B12 associée à un excès de folates est liée à l’insulino-résistance. Puis, nous avons observé des anomalies du métabolisme des acides gras. Chez l’animal, nous avons montré que la carence en donneurs de méthyles provoque une hypertension artérielle systémique et une fibrose cardiaque, surtout chez les femelles. Par contre, chez les mâles, nous avons observé une stéatose hépatique dans le groupe des rats mâles carencés et soumis à un régime hyper-énergétique. En conclusion, la carence en donneurs de méthyles est associée aux maladies chronico-dégénératives. / Obesity, is global health problem, is associated with comorbidities such as metabolic syndrome, nonalcoholic steatohepatitis, metabolic cardiomyopathy etc. Their incidence and development may be the result of gene-environment interactions. In the last years, the experimental and clinical studies have shown the involvement of methyl donors in these pathologies via « fetal programming ». Our work has evaluated the role of methyl donor on metabolic profile in obese subjects, and also in an animal model of pups with a deficiency of methyl donors, subject to high-fat diet in adulthood. In humans, we have demonstrated that vitamin B12 deficiency associated with excess in folates, is linked to insulin resistance. Also the methyl donors have an influence on fatty acid metabolism. In animals, we have shown that deficiency of methyl donors causes systemic hypertension and cardiac fibrosis, especially in females. In contrast, the males methyl donor deficient with a high fat diet had an important steatosis. In conclusion, the methyl donor shortage is associated with chronic degenerative diseases.