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

La protéine découplante 2 (UCP2) et la ghréline jouent des rôles sur la régulation du métabolisme énergétique et elles sont modulées, respectivement, par la présence d'acides gras et par les situations de bilans énergétiques négatifs. La ghréline est le ligand du récepteur sécrétagogue de l'hormone de croissance de type la (GHSR1a). Après expérimentations, il fut remarqué que les souris Ucp2 knock-out (Ucp2-/-) nourries avec une diète riche en graisse (high-fat [HF]) accumulent moins de masse grasse pour une même prise alimentaire que leurs contrôles (type sauvage [Ucp2+/+]) et ont une thermogénèse plus active. L'infusion d'un agoniste (ago) de GHSR1a chez les souris Ucp2-/- -HF entraine une augmentation du gain de poids associée à une prise alimentaire plus élevée et diminue l'activité thermogène du tissu adipeux brun comparativement aux Ucp2-/- -HF non traitées. La protéine UCP2 ainsi que l'agoniste du GHSR1a semblent donc réduire la dépense énergétique, mais de façon indépendante.

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

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

La ribonucléase III humaine Dicer est responsable de la biosynthèse des microARN et représente un pilier de la régulation génique, et donc de l’homéostasie cellulaire. Les microARN sont de petits éléments régulateurs de 19 à 24 nt qui régulent ~60% des gènes chez l’humain et sont impliqués dans la majorité des processus cellulaires. De ce fait, il n’est pas étonnant qu’il y ait, dans la majorité des cancers, une diminution globale du niveau des microARN et que, dans plusieurs cas, un changement d’expression ou de localisation de la protéine Dicer ait été noté. Malgré le rôle important que joue Dicer dans la cellule, sa régulation n’est pas très bien connue, ni même les complexes de nature protéique au sein duquel il se trouve. Pour pallier à ce manque, nous avons criblé une librairie d’ADN complémentaires par double-hybride chez la levure, ce qui nous a permis de découvrir, et de caractériser, de nouvelles protéines pouvant interagir avec Dicer. Les résultats obtenus démontrent que Dicer est stabilisé par son interaction avec la protéine résidente du réticulum endoplasmique (RE) cytoskeleton-linking endoplasmic réticulum (ER) membrane protein of 63 kDa (CLIMP-63). La protéine Dicer forme un complexe avec CLIMP-63 peu de temps après sa traduction de novo. Les protéines semblent interagir à l’intérieur du RE et mener à l’export de la protéine Dicer hors de la cellule. Durant la mitose, où les niveaux de protéines Dicer sont réduits, Dicer peut être acétylé par l’acétyl-transférase General Control of Amino-acid Synthesis 5 (GCN5), une modification qui semble stabiliser Dicer. La localisation nucléaire de Dicer peut être causée par la protéine Mitogen-activated protein kinase upstream kinase-binding inhibitory protein (MBIP), au cours d’un processus nécessitant une lysine acétylable à la position 301 du signal de localisation nucléaire de MBIP. Finalement, la cytokine (TWEAK) pourrait moduler l’activité de clivage de Dicer via une interaction directe entre les deux protéines. L’utilisation du double-hybride chez la levure a permis de jeter un éclairage nouveau sur les protéines pouvant réguler la fonction et la localisation de l’enzyme Dicer dans les cellules humaines, au-delà de sa simple activité catalytique.

Lorsque l’insuline se lie à son récepteur, elle induit une cascade de réactions indispensables à l’utilisation du glucose. La résistance à l’insuline et le diabète de type 2 qui affectent une fraction croissante de la population résultent d’un défaut de signalisation de l’insuline. La voie de signalisation PI3K qu’emprunte l’insuline pour promouvoir l’utilisation du glucose est d’abord décrite en introduction de cette thèse. Aussi, il existe plusieurs mécanismes de désensibilisation qui sont essentiels pour limiter l’ampleur du signal à la réponse métabolique requise. Cependant, ces mécanismes sont altérables et de faibles dérèglements peuvent devenir responsables d’une propagation défaillante du signal insulinique. Les souris viable motheaten (mev), déficientes en activité SHP-1, nous ont permis au premier chapitre de démontrer que SHP-1 constitue un de ces mécanismes de désensibilisation. Ces souris montrent une plus grande tolérance au glucose et une meilleure sensibilité à l’insuline que les souris non-déficientes en SHP-1, ainsi qu’une meilleure signalisation de l’insuline dans le foie et le muscle squelettique. De plus, nous avons pu démontrer que SHP-1 contrôle aussi la clairance hépatique de l’insuline, importante pour réguler la concentration et la sensibilité systémique de l’insuline. Cette première étude a donc permis d’établir un nouveau rôle pour SHP-1 dans la régulation de l’action de l’insuline. Par la suite, il devenait primordial de décrire les mécanismes impliqués dans la sensibilisation à l’insuline par la déficience en SHP-1 dans le muscle et le foie. À l’aide d’adénovirus codant pour un mutant catalytiquement inerte de SHP-1 (DNSHP-1), nous rapportons au deuxième chapitre, par l’expression de DNSHP-1 dans les hépatocytes Fao, que la diminution de la production hépatique de glucose observée chez les souris mev résulte d’une augmentation de la glycogénèse plutôt que d’une diminution de la gluconéogenèse. Enfin, au dernier chapitre, DNSHP-1 exprimé dans les myocytes L6 favorise la signalisation via Akt, et accroît l’expression de GLUT4, le principal transporteur de glucose sensible à l’insuline. Ensemble, nos résultats suggèrent clairement que SHP-1 est un nouveau modulateur de l’action de l’insuline dans le foie et le muscle squelettique. SHP-1 pourrait donc représenter une nouvelle cible thérapeutique pour traiter le diabète de type 2. / After binding to its receptor, insulin induces a reaction cascade that is essential for glucose utilization. Insulin resistance and type 2 diabetes are affecting an increasing portion of the population and result from insulin signaling impairment. Insulin signaling pathways promoting glucose utilization are reviewed in the introduction of the thesis, as well the desensitization mechanisms which are crucial to limit insulin signal duration and intensity. Viable motheaten (mev) mice, harboring a spontaneous mutation leading to SHP-1 activity deficiency, allowed us to demonstrate in chapter I that SHP-1 constitutes one of these desensitization mechanisms. Indeed, mev mice showed an increased glucose tolerance and insulin sensitivity as compared to wild type littermates, resulting from increased insulin signaling in liver and skeletal muscle. Moreover, we show that SHP-1 controls hepatic insulin clearance, which is important to control systemic insulin concentration and sensitivity. This first study thus establishes a novel role for SHP-1 in the regulation of insulin action and glucose homeostasis. Thereafter, it became primordial to describe cell autonomous mechanisms by which SHP-1 enhances insulin sensitivity in liver and muscle. In the second chapter, expression of DNSHP-1 using adenoviral gene transfer into Fao rat hepatoma cells indicates that decreased hepatic glucose production observed in mev mice is likely the result of enhanced glycogenesis rather than reduced gluconeogenesis. Finally, I show in the last chapter that DNSHP-1 expression in myocytes increased insulin signaling to Akt, and increased GLUT4 expression, the main insulin responsive glucose transporter. Together, our results clearly establish that SHP-1 is a new modulator of insulin action in liver and skeletal muscle. SHP-1 may represent a novel therapeutic target to combat type 2 diabetes.

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

Dans la première partie de cette thèse, nous avons démontré la faisabilité de produire des anticorps monoclonaux contre la progestérone à partir de cellules de myélome de souris et de souris immunisée contre la progestérone liée à 1'albumine sérique de boeuf. Nous avons obtenu des anticorps monoclonaux que nous avons comparé à des anticorps polyclonaux selon deux méthodes d'immunoétalonnage, le dosage radioimmunologique et le dosage immunoenzymatique par bioluminescence. Nous avons constaté que dans le dosage radioimmunologique, 1’interaction d'anticorps monoclonaux avec le marqueur iodé est différente de celle observée entre les anticorps polyclonaux et le marqueur iodé. Nous avons pour la première fois observé que la sensibilité de ce dosage avec les anticorps monoclonaux est proportionnelle à la dilution de 1’anticorps. Un dosage radioimmunologique très sensible peut donc être obtenu aussi bien avec un traceur homologue qu'avec un traceur hétérologue. Les méthodes de dosage par bioluminescence sont aussi sensibles que les dosages par radioactivité et cette méthode permet d'éliminer l'étape de séparation de la fraction liée et celle non liée. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons étudié les conjugués stéroïdes-glucuronides dans le but de déterminer si ces métabolites pouvaient fournir une information pertinente sur les transformations des stéroïdes-C19 en périphérie. Nous avons donc mesuré les concentrations plasmatiques de stéroïdes et de leur dérivé glucuronide en fonction de l'âge et en fonction de différentes pathologies telles que 1'hirsutisme et l’hyperplasie bénigne de la prostate. De plus, nous avons déterminé l'effet du Flutamide sur les niveaux de stéroïdes-glucuronides circulants chez des patients castrés atteints d'un cancer de la prostate traités avec le Elutamide. Les 5α-stéroïdes-C19-glucuronides(androstérone-glucuronide et androstane-3α, 17β diol-glucuronide) sont présents en plus grande concentration que leur correspondant non conjugué. Les résultats obtenus ont également démontré que chez l'homme, 1'androstérone-glucuronide est le dérivé glucuronidé dont les concentrations sériques sont les plus élevées. Ces stéroïdes conjugués sont donc plus faciles à déterminer et sont un meilleur reflet du métabolisme des stéroldes-C19 surrénaliens et testiculaires. Nous constatons de plus que la mesure d'un seul stéroïde glucuronide n'est pas suffisante pour constater une anomalie métabolique. / Montréal Trigonix inc. 2018

Ce travail de thèse avait pour but de mieux comprendre, chez les vaches en lactation, le degré de plasticité et d’adaptation des métabolismes énergétique et protéique dans les tissus de l’aire splanchnique et mammaire vis-à-vis une augmentation de l’approvisionnement en acides aminés (AA) en début de lactation ou de l’équilibre des rations avec du tourteau de soya (TS) comparé avec du tourteau de canola (TC), ou ensilage de maïs comparé avec ensilage d’herbe. Dans la première expérience, nous avons déterminé comment un apport accru en AA affectait les performances zootechniques ainsi que les flux nets de lactate, glycérol et β-OH-butyrate, le flux corporel de glucose (FCG) et les flux totaux et nets du glucose dans les tissus drainés par la veine porte (TDVP), le foie et la glande mammaire chez des vaches en début de lactation. Tout d’abord, la perfusion d’AA a augmenté de façon marquée la production de lait et de lactose. Cette expérience a permis de suggérer que les vaches ont des priorités métaboliques pour les AA autres que la néoglucogenèse. Par conséquent, d'autres substrats glucogéniques tels que le lactate et la mobilisation de réserves corporelles jouent un rôle important dans cet intervalle de la transition pour soutenir la demande d’énergie. Dans la deuxième expérience, nous avons comparé les effets d’une source protéique avec un régime à base d'ensilage de maïs, en comparant le TS avec le TC, et de la source de fourrage avec un régime alimentaire à base de TC, comparant l’ensilage de maïs avec l'ensilage d'herbe, en mesurant la production de lait, les paramètres ruminaux, la digestibilité de l’azote ainsi que le métabolisme splanchnique et mammaire des composants énergétiques et protéiques chez des vaches en lactation établie. La substitution de TS par TC répond efficacement aux besoins énergétiques et protéiques au niveau splanchnique et mammaire chez les vaches laitières en lactation. Nos résultats suggèrent qu’une augmentation post-hépatique de l'offre d’AA limitatifs et l'amélioration des interactions énergétiques et protéiques dans l’ensemble splanchnique et mammaire entraînent les augmentations de performances observées avec les rations contenant du TC. / The aim of this study was to better understand, in lactating dairy cows, the degree of plasticity and adaptation of energy and protein metabolism in splanchnic and mammary tissues with an increased amino acid (AA) supply in early lactation or, later in lactation, when rations are balanced with soybean meal (SBM) compared with canola meal (CM), or corn silage compared with grass silage. In the first study, experimental procedures were performed to determine how an increased AA supply affected zootechnical performances together with net flux of lactate, glycerol and β-OH-butyrate, whole body rate of appearance (WB-Ra) of glucose, and total and net fluxes of glucose in portal-drained viscera, liver and mammary gland in cows in established lactation. First, the AA abomasal infusion significantly increased milk and lactose yields. This experience suggests that cows have metabolic priorities for AA other than gluconeogenesis. Therefore, other glucogenic substrates such as lactate and the mobilization of body fat could play an important role in this interval transition to support energy demand. In the second experiment, we have compared the effects of protein source in a corn silage-based diet, comparing soybean meal (SBM) vs. canola meal (CM), and of forage source with CM-based diet, comparing corn vs. grass silage, measuring milk production, ruminal parameters, digestibility of nitrogen and splanchnic and mammary metabolism of energy and nitrogen metabolites in lactating cows in established lactation. In this work, we found that the substitution of SBM by CM responds with efficiency to the splanchnic and mammary needs of energy and protein in lactating dairy cows. With an increased net portal absorption of methionine with CM, observations in this second experiment suggest that a post-liver increased supply of limitative AA and a potential improvement of the energy and protein interaction across the splanchnic and mammary tissues drive the better performances observed in cows fed the CM-based diets.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / La prévalence du diabète de type 2 (DT2) a pris des proportions épidémiques au cours des dernières décennies. La découverte des impacts métaboliques de la composition du microbiote intestinal a modifié notre perception des causes pathogéniques de cette maladie. Il est largement accepté qu'un changement drastique du microbiote chez les personnes obèses et atteintes de DT2 est associé à une inflammation de bas grade, une intolérance au glucose et une résistance à l'insuline. L'étude privilégiée du microbiote du côlon a laissé de côté d'autres segments intestinaux tels que l'intestin grêle qui présente également un intérêt en raison de son rôle important dans l'absorption de nutriments tels que le glucose. Ce mémoire vise à 1) identifier des bactéries à partir de biopsies duodénales de patients avec ou sans DT2 2) étudier in vitro l'activité pro ou anti-inflammatoire des bactéries tuées par la chaleur et de leur surnageant de culture à l'aide du modèle de macrophage murin J774.2. La biodiversité de nos découvertes se résume à 38 espèces de bactéries différentes et une espèce de champignon appartenant à quatre phylums principaux : Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria et Ascomycota. Les effets pro et anti-inflammatoires de ces extraits bactériens ont été évalués en mesurant la production de monoxyde d'azote (NO) en absence et en présence de LPS d'Escherichia coli sérotype O55:B5 dans un modèle in vitro. Parmi les 21 espèces de bactéries testées, la plupart d'entre elles ont induit une inflammation, tandis que leurs surnageants ont induit diverses réponses. Certains ont induit l'inflammation, d'autres étaient neutres et seul le surnageant de Bacillus thuringiensis a eu un effet anti-inflammatoire. À terme, il sera possible de valider l'effet des souches in vivo chez le ver C. elegans, le poisson zèbre et la souris permettant d'étudier leur impact sur la perméabilité intestinale et le métabolisme du glucose. / The prevalence of type 2 diabetes (T2D) has taken on epidemic proportions in recent decades. The discovery of the metabolic impacts of the composition of the intestinal microbiota has changed our perception of the pathogenetic causes of this disease. It is now well accepted that a drastic change in the microbiota in people with obesity and T2D is associated to low-grade inflammation, glucose intolerance and insulin resistance. The focus on the colonic microbiota has left out other intestinal segments such as the small intestine which is also of interest due to its important role in the absorption of nutrients such as glucose. This thesis aims to 1) identify bacteria from duodenal biopsies of patients with or without T2D 2) study in vitro the pro or anti-inflammatory activity of heat-killed bacteria and their culture supernatant using the J774.2 murine macrophage model. The biodiversity of our discoveries comes down to 38 different species of bacteria and one species of fungi belonging to four main phyla: Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria and Ascomycota. The pro and anti-inflammatory effects of these bacterial extracts were evaluated by measuring the production of nitric oxide (NO) in the absence and in the presence of LPS from Escherichia coli serotype O55:B5 in an in vitro model. Among the 21 species of bacteria tested, most of them induced inflammation, while their supernatants induced various responses. Some induced inflammation, others were neutral, and only Bacillus thuringiensis supernatant had an anti-inflammatory effect. Eventually, it will be possible to validate effects of these strains in vivo in the worm C. elegans, zebrafish and mice making it possible to study their impact on intestinal permeability and glucose metabolism.