Introduction: Le MEHP est un métabolite de phtalate impliqué dans le développement de l'obésité. Les acyl-CoA synthétases longues chaînes (ACSL) jouent un rôle essentiel dans la régulation du métabolisme des acides gras. Notre étude s'est intéressée à l'effet du MEHP sur les ACSL4 dans les cellules musculaires squelettiques. Objectifs: Déterminer dans les myoblastes C2C12, l'effet du MEHP sur les variations d'expression des ACSL4 (ARNm et protéines) et l'accumulation des lipides. Méthodes: Dans les myoblastes C2C12 exposés au MEHP, l'expression des ACSL4 a été déterminée par RT-qPCR et Western blots. La quantification des lipides a été évaluée par fluorimétrie après extraction organique. Résultats: Le MEHP entraîne une tendance à l'augmentation dose dépendante des niveaux des ARNm ACSL4, une tendance à la diminution des niveaux des protéines ACSL4 mais n'entraîne pas d'augmentation des concentrations de lipides dans les C2C12. Conclusion / Importance: Nos résultats pourraient être utiles dans la recherche de solutions à l'obésité liée à l'exposition au MEHP.

La protéine PARL (Presenilins-Associated Rhomboid-Like protein) est une nouvelle protéine présentant des similarités significatives avec la famille de régulateurs développementaux de Drosophila melanogaster Rhomboid, assurant la protéolyse intramembranaire régulée (RIP). La RIP est un processus par lequel certaines protéines transmembranaires sont clivées à l'intérieur de la membrane pour libérer un domaine cytoplasmique actif. Pour valider l'homologie fonctionnelle entre PARL et Rhomboid-1, nous avons conduit une analyse phylogénétique complète portant sur l'ensemble des membres de la super-famille Rhomboid. Cette étude révèle que cette famille est présente à tous les niveaux évolutifs et que tous ses membres, y compris PARL, sont des sérine-protéases catalysant la RIP. Nos études immunohistochimiques démontrent que le profil d'expression de PARL est régulé dynamiquement au cours du développement postnatal du cerveau de souris. D'autre part, PARL est sélectivement exprimée dans les cellules mitotiques et les neurones indifférenciés, mais pas dans les cellules gliales. De plus, chez l'adulte, l'expression de PARL est restreinte aux zones de neurogenèse active tout au long de la vie de l'animal. L'ensemble de ces résultats indique que l'expression de PARL commence durant la phase proliférative des précurseurs neuronaux, continue dans les étapes précoces de la différenciation neuronale et qu'elle est ensuite régulée négativement au cours de la différenciation. Nous proposons donc que l'activité de RIP-protéase de la protéine PARL joue un rôle essentiel dans l'engagement de la cellule vers la destinée neuronale et dans la neurogenèse.

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

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

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

La mechanistic target of rapamycin (mTOR) est une kinase qui s’associe à différentes protéines pour former deux complexes distincts (mTORC1 et mTORC2). Ces complexes jouent un rôle fondamental dans la régulation centrale du bilan d’énergie en assurant à la fois l’intégration hormonale et nutritionnelle, de même que le contrôle des déterminants énergétiques. Dans un contexte d’obésité, l’activation constitutive de mTORC1 engendrée par le surplus de nutriments conduit à la mise en place de boucles de rétroaction négative envers la voie de l’insuline. Cet évènement est en partie responsable de l’initiation de la résistance périphérique et hypothalamique à l’insuline. Des études récentes ont identifié Deptor comme un régulateur négatif de la voie de signalisation mTOR. Les connaissances actuelles démontrent que Deptor perturbe l’activité kinase de mTORC1 envers ses substrats en amont. Conséquemment, Deptor représente une cible de choix afin d’améliorer la sensibilité à l’insuline, particulièrement dans un contexte de balance énergétique positive qui exacerbe l’activité de mTORC1. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont révélé la présence de Deptor dans différentes régions cérébrales impliquées dans la régulation du bilan d’énergie. De fait, nos travaux dévoilent la première caractérisation de la présence et de la modulation de Deptor dans le cerveau du rat et de la souris. L’expression de Deptor s’avère affectée par la restriction alimentaire dans un contexte d’obésité. Afin d’identifier le rôle de Deptor dans la régulation du métabolisme énergétique, nous avons développé des modèles murins permettant la surexpression systémique et hypothalamique de Deptor. Les résultats obtenus à partir de ces modèles démontrent que Deptor joue un rôle majeur dans la régulation centrale du bilan d’énergie en prévenant l’obésité et les complications métaboliques induites par une diète riche en gras. Nous avons observé que la surexpression hypothalamique de Deptor affecte la dépense énergétique et améliore le métabolisme du glucose. Au plan mécanistique, Deptor améliore la sensibilité neuronale à l’insuline en favorisant l’activation de la protéine kinase B (Akt) et en réprimant l’expression du peptide orexigène agouti-related (AgRP). / The mechanistic target of rapamycin (mTOR) is a kinase that nucleates two large protein complexes (mTORC1 and mTORC2). These complexes play fundamental roles in the central regulation of energy balance by ensuring the integration of nutrient and hormonal cues, and modulating the energy determinants. In a context of obesity, the constitutive activation of mTORC1 generated by nutrient overload leads to the generation of several negative feedback loops toward the insulin signaling pathway. This event is, at least in part, responsible for the initiation of hypothalamic and peripheral insulin resistance. Recent studies have identified Deptor as a negative regulator of the mTOR signaling pathway. Current knowledge demonstrates that Deptor affects the kinase activity of mTORC1 toward its upstream substrates. Consequently, Deptor represents a prime target to improve insulin sensitivity, particularly in a context of positive energy balance that exacerbates the activity of mTORC1. This thesis revealed the presence of Deptor in different brain regions involved in the regulation of energy balance. Our work reports the first characterization of the presence and modulation of Deptor in the mouse and rat brain. We revealed that expression of Deptor is affected by dietary restriction in a context of obesity. In order to identify the role of Deptor in regulating energy homeostasis, we have developed mouse models allowing the systemic and hypothalamic overexpression of Deptor. The results obtained from these models indicate that Deptor prevents obesity and metabolic complications induced by a high-fat diet. Therefore, hypothalamic Deptor overexpression affects energy expenditure and improves glucose metabolism. Mechanistically, our work reveals that Deptor improves neuronal insulin sensitivity by promoting the activation of protein kinase B (Akt/PKB) and by suppressing the expression of the orexigenic agouti-related peptide (AgRP).

Les antipsychotiques de seconde génération (ASG) peuvent causer des effets secondaires indésirables tels que le gain de poids, une perturbation du métabolisme des lipides sanguins et du glucose. Certaines études suggèrent que les enfants et les adolescents pourraient être encore plus à risque que les adultes de développer de tels effets. Le but de la présente étude est de comparer les effets métaboliques secondaires, suite au premier traitement avec un ASG, entre une population adulte et une population pédiatrique, en examinant la variation par rapport au niveau pré-traitement de l'indice de masse corporelle (IMC), du bilan lipidique [cholestérol total (CT), lipoprotéine à haute densité (HDL), lipoprotéine à basse densité (LDL), triglycérides (TG)] et de la glycémie à jeun, et ce à 3 et 6 mois après le début du traitement. Nos résultats montrent une augmentation significative de l'IMC aussi bien dans le groupe pédiatrique [à 3 mois = 10,1% (p<0,0001), à 6 mois = 11,8% (p<0,0001)] que dans le groupe adulte [à 3 mois= 12,2% (p<0,0001), à 6 mois= 13,1% (p<0,0001)]. Nous n'avons trouvé aucun changement significatif des lipides dans le groupe pédiatrique alors que nous avons observé dans le groupe adulte des augmentations significatives du CT [ à 3 mois = 24,0% (p=0,004), à 6 mois = 24,1% (p=0,0006) ], des LDL [à 3 mois = 26,8% (p=0,019), à 6 mois= 30,1% (p=0,010)] et des HDL [à 3 mois= 10,2% (p = 0,04), à 6 mois= 17,1% (p=0,005)]. Nous n'avons observé de changement significatif de la glycémie à jeun dans aucun des 2 groupes. Nos résultats suggèrent que les sujets d'âge pédiatrique démontrent une augmentation d'IMC similaire aux adultes alors que les adultes seraient plus enclins à développer une perturbation du métabolisme des lipides sanguins lors d'un traitement avec un ASG.

Le foie est un organe central contrôlant diverses fonctions physiologiques de l'organisme, dont le métabolisme des glucides et des lipides. La majorité des fonctions exercées par le foie sont effectuées par un type cellulaire en particulier : les hépatocytes. Ces cellules sont sensibles à l'état nutritionnel du foie, et répondent entre autres soit aux niveaux circulants d'insuline en condition de prise alimentaire, soit aux niveaux circulants de glucagon en condition de jeûne. En condition de prise alimentaire, le foie va absorber le glucose, synthétiser du glycogène et le stocker, et enfin produire des acides gras. À l'inverse en condition de jeûne, le foie va dégrader le glycogène, produire du glucose et oxyder des acides gras afin de fournir de l'énergie à l'organisme. Les travaux présentés dans cette thèse mettent en évidence l'identification de l'enzyme HSDL2 (*Hydroxysteroid dehydrogenase like 2*) comme un nouveau régulateur du métabolisme hépatique dans la transition entre le jeûne et la prise alimentaire. Plus précisément, nous montrons que *Hsdl2* est un gène fortement exprimé dans des hépatocytes cataboliques, mais aussi dans le foie de souris soumises à différents temps de jeûne, avec un pic d'expression à 24h. Nos études montrent que HSDL2 est une enzyme mitochondriale, dont la déplétion induit des défauts sur la respiration cellulaire et sur l'oxydation des acides gras. Nous démontrons également que des souris ayant des niveaux réduits de *Hsdl2* dans le foie possèdent un défaut du catabolisme du cholestérol, qui se traduit par un défaut dans la synthèse des sels biliaires. De plus, ces défauts sont présents à la fois lors du jeûne mais aussi en condition de prise alimentaire, d'où l'importance de prendre en compte ces deux états nutritionnels lors d'études futures portant sur HSDL2. / The liver is a central organ controlling various physiological functions in the body, including glucose and lipid metabolism. Most functions performed by the liver are carried out by a particular cell type: the hepatocytes. These cells are sensitive to the nutritional state of the liver, and respond, among other things, either to circulating insulin levels under food intake conditions, or to circulating glucagon levels under fasting conditions. During food intake, the liver will absorb glucose, synthesize glycogen and store it, and finally produce fatty acids. Conversely, under fasting conditions, the liver will break down glycogen, produce glucose and oxidize fatty acids to provide energy to the organism. The work presented in this thesis highlights the identification of HSDL2 (*Hydroxysteroid dehydrogenase like 2*) as a new regulator of hepatic metabolism in the transition between fasting and food intake. More precisely, we show that *Hsdl2* is a gene highly expressed in catabolic hepatocytes, but also in the liver of mice subjected to different fasting times, with a peak of expression at 24 hours. Our studies show that HSDL2 is a mitochondrial enzyme, which the depletion induces defects in cellular respiration and fatty acid oxidation. We also demonstrate that mice with reduced levels of *Hsdl2* in the liver have a defect in cholesterol catabolism, which results in an alteration of bile acids synthesis. Furthermore, these defects are present both during fasting but also during feeding conditions, hence the importance of taking these two nutritional states into account during future studies focusing on HSDL2.