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.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La prévalence de l'obésité a atteint des proportions pandémiques et représente un facteur de risque majeur pour une variété de désordres métaboliques, dont la résistance à l'insuline et la dyslipidémie, ce qui contribue l'apparition de troubles cardiométaboliques comme le diabète de type 2 et la stéatose hépatique non-alcoolique. Pour tenter de freiner la prévalence de l'obésité et les comorbidités qui y sont associées, plusieurs stratégies nutritionnelles ont été élaborées. Pourtant, l'efficacité de ces approches est encore limitée, ce qui renforce l'urgence d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Une abondante littérature scientifique a établi une relation entre le microbiote intestinal et les maladies cardiométaboliques. Ainsi, les travaux de cette thèse regroupent plusieurs interventions nutritionnelles visant à étudier la relation entre le microbiote intestinal et la progression de ces désordres métaboliques chez la souris et l'humain. D'une part, les polyphénols suscitent un important intérêt dans le contexte de l'amélioration du profil métabolique et du microbiote intestinal. L'impact des anthocyanines et des proanthocyanidines isolés de bleuets en corymbe (*highbush*) sur la santé métabolique et le microbiote intestinal a été évalué chez la souris dans le premier chapitre de cette thèse. Ces travaux ont montré que les polyphénols prévenaient la détérioration du profile métabolique, et que certains paramètres étaient transmissibles par transplantation fécale. Des études animales antérieures ont aussi montré qu'un extrait de camu-camu riche en polyphénols prévenait le gain de poids, protégeait contre la stéatose hépatique en modifiait la composition du microbiote intestinal dans un modèle de souris obèse, mais aucun essai clinique n'avait encore étudié l'impact du camu-camu sur ces paramètres. Chez des sujets présentant une détérioration métabolique, la supplémentation en camu-camu s'est traduite par une diminution de la graisse hépatique et des niveaux circulants de marqueurs de lésions hépatiques. Ces changements étaient également associés à une modification dans la composition du microbiote intestinal. D'autre part, la consommation excessive de sucres ajoutés est reconnue comme étant néfaste pour la santé cardiométabolique. Pourtant, les méta-analyses indiquent que leur remplacement par des édulcorants artificiels non-caloriques ne se traduit pas systématiquement par une diminution de la prévalence des désordres métaboliques. Le stévia est un édulcorant naturel associé à des effets neutres ou bénéfiques sur la santé métabolique, mais son arrière-goût décourage plusieurs consommateurs. L'isolation des composantes sucrées du stévia au profil gustatif amélioré, dont les rebaudiosides A (RebA) et D (RebD), représente une alternative, mais leur impact sur la santé reste peu étudié à ce jour. L'objectif du chapitre trois était d'étudier l'impact du RebA et du RebD sur la santé métabolique et le microbiote intestinal chez la souris. Le RebD a diminué le gain de poids, la stéatose hépatique et un marqueur d'endotoxémie métabolique en plus de modifier le métabolisme des acides biliaires et la composition du microbiote intestinal. Le RebA a eu un effet neutre sur ces paramètres. Une autre stratégie nutritionnelle identifiée pour se prémunir des effets néfastes associés à la surconsommation de sucres ajoutés est de remplacer les sucres raffinés par des sucres moindrement transformés et riches en composés phytochimiques, comme le sirop d'érable. Dans le quatrième chapitre de cette thèse, la substitution de sucres raffinés par une dose équivalente de sirop d'érable représentant 10% de l'apport calorique total chez la souris s'est traduite par une moins grande détérioration de la résistance à l'insuline, une diminution de la stéatose hépatique et par des changements dans la composition et les fonctions du microbiote intestinal. Enfin, le cinquième chapitre de cette thèse visait à étudier l'impact d'une substitution de sucres raffinés par une dose équivalente de sirop d'érable correspondant à 5% de l'apport calorique total sur les paramètres cardiométaboliques et le microbiote intestinal fécal de sujets présentant une détérioration métabolique. Cette étude a montré que le sirop d'érable réduisait plusieurs facteurs de risque cardiométabolique, dont la tension artérielle systolique, l'aire sous la courbe de la glycémie lors du test de tolérance au glucose et la graisse abdominale androïde, en plus de tendre à réduire la pression artérielle diastolique par rapport au placébo. Les travaux de cette thèse montrent qu'il existe une relation étroite entre l'alimentation, le microbiote intestinal et la santé métabolique. Ce manuscrit propose des pistes d'interventions nutritionnelles susceptibles d'enjoindre la population à effectuer de meilleurs choix alimentaires pour prévenir les désordres métaboliques. / The prevalence of obesity has reached pandemic proportions and represents a major risk factor for a variety of metabolic disorders, such as insulin resistance and dyslipidemia, which contribute to the development of cardiometabolic disorders such as type 2 diabetes (T2D) and non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). To decrease the prevalence of obesity and its associated comorbidities, several nutritional strategies have been developed. However, the effectiveness of these approaches is still limited, which reinforces the urgency of identifying new therapeutic targets. An abundant scientific literature has established a relationship between the gut microbiota and cardiometabolic diseases. This thesis gathers several nutritional interventions aimed at studying the relationship between the gut microbiota and the progression of these metabolic disorders in both mice and humans. Polyphenols are attracting significant interest in the context of improving metabolic health and modifying the gut microbiota composition. The impact of anthocyanins and proanthocyanidins isolated from highbush blueberry on metabolic health and gut microbiota was assessed in mice in the first chapter of this thesis. This work showed that polyphenols prevented the deterioration of the metabolic profile, and that certain parameters were transmissible by fecal transplantation. Previous animal studies have also shown that a polyphenol-rich camu-camu extract prevented weight gain, protected against fatty liver disease, and altered the composition of the gut microbiota in an obese mouse model, but no clinical trial had further studied the impact of camu-camu on these parameters. In subjects presenting mild metabolic deterioration, camu-camu supplementation resulted in decreased liver fat and lower circulating markers of liver injury. These changes were also associated with changes in the gut microbiota composition. Excessive consumption of added sugars is known to be detrimental to cardiometabolic health. However, meta-analyses indicate that their replacement by non-caloric artificial sweeteners does not systematically result in a decrease in the prevalence of metabolic disorders. Stevia is a natural sweetener associated with neutral or beneficial effects on metabolic health, but its bitter aftertaste discourages many consumers. The isolation of the sweet components of stevia with an improved taste profile, including rebaudiosides A (RebA) and D (RebD), represents an interesting alternative, but their impact on health remains poorly studied to date. The objective of chapter three was to investigate the impact of RebA and RebD on metabolic health and gut microbiota in mice. RebD decreased weight gain, hepatic steatosis, and a marker of metabolic endotoxemia in addition to altering bile acid metabolism and gut microbiota composition. RebA had a neutral effect on these parameters. Another nutritional strategy identified to prevent the harmful effects associated with the overconsumption of added sugars is to replace refined sugars with sugars that are less processed and rich in phytochemicals, such as maple syrup. In the fourth chapter of this thesis, the substitution of refined sugars by an equivalent dose of maple syrup representing 10% of the total caloric intake in mice was less deleterious on insulin resistance and hepatic steatosis and was associated with changes in the composition and functions of the gut microbiota. Finally, the fifth chapter of this thesis aimed to study the impact of substituting refined sugars by an equivalent dose of maple syrup corresponding to 5% of the total caloric intake on cardiometabolic parameters and the gutmicrobiota composition of subjects with mild metabolic deterioration. This study showed that maple syrup reduced several cardiometabolic risk factors, including systolic blood pressure, area under the glucose tolerance test, and android abdominal fat, and tended to decrease diastolic blood pressure compared to placebo. The work of this thesis shows that there is a close relationship between the diet, the gut microbiota and metabolic health. This manuscript proposes avenues for nutritional intervention likely to enjoin the population to make better food choices to prevent metabolic disorders.

Le diabète de type 2 (DT2) est une maladie chronique dont la prévalence mondiale a augmenté de manière dramatique au cours des dernières décennies. Cette augmentation alarmante est étroitement corrélée avec l'augmentation de la prévalence de l'obésité et des maladies cardiovasculaires. Le DT2 est une maladie caractérisée par une l'altération de l'homéostasie du glucose, notamment par une augmentation de la production hépatique de glucose. Des études récentes indiquent que le système nerveux sympathique (SNS) participe au contrôle du métabolisme hépatique, et que son fonctionnement est altéré en contexte pathologique. En effet, on observe un état d'hyperactivité du SNS au niveau hépatique dans un modèle murin de maladie hépatique stéatosique associée à un dysfonctionnement métabolique (MASLD) induite par la diète. De plus, la distribution des fibres nerveuses dans le foie est altérée dans des contextes pathologiques associés à des désordres métaboliques. Ceci nous a amené à suggérer que le DT2 est une maladie du système nerveux autonome, résultant notamment d'altérations dans la communication SNS-foie. Bien que les adrénocepteurs de type alpha-1 aient été suggérés pour jouer un rôle dans l'homéostasie glucidique du foie, les sous-types spécifiques impliqués sont inconnus, principalement en raison des limites des outils pharmacologiques. Les évidences actuelles suggèrent que le SNS régule le métabolisme hépatique via l'activation du récepteur adrénergique alpha-1b (ADRA1B). Afin d'étudier le rôle d'ADRA1B dans le métabolisme hépatique, nous avons développé un modèle murin permettant la délétion d'ADRA1B spécifiquement dans le foie. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont révélé que la suppression sélective d'*Adra1b* dans le foie de souris a un impact métabolique limité en condition physiologique. Cependant, en contexte obésogène, la perte d'ADRA1B dans les hépatocytes a aggravé l'obésité induite par l'alimentation, la résistance à l'insuline et l'intolérance au glucose chez les souris femelles, mais pas chez les souris mâles. Chez les femelles obèses, cela s'est accompagné d'une capacité gluconéogénique hépatique réduite et d'une reprogrammation du tissu adipeux gonadique associé à une hyperleptinémie. Nos données mettent en évidence les mécanismes dépendants du sexe par lesquels le SNS régule l'homéostasie énergétique et glucidique via l'ADRA1B hépatique. De fait, nos travaux dévoilent la première caractérisation de l'impact sur le métabolisme hépatique de la délétion d'*Adra1b* spécifiquement dans le foie chez des souris mâles et femelles. L'ensemble de nos résultats confirment le rôle d'ADRA1B dans le métabolisme hépatique. / Type 2 diabetes (T2D) is a chronic disease whose global prevalence has dramatically increased over the past few decades. This alarming rise is closely correlated with the increasing prevalence of obesity and cardiovascular diseases. T2D is characterized by impaired glucose homeostasis, particularly through increased hepatic glucose production. Recent studies indicate that the sympathetic nervous system (SNS) plays a role in the regulation of hepatic metabolism, and that its functioning is altered in pathological contexts. Indeed, a state of hyperactivity of the SNS is observed at the hepatic level in a murine model of diet-induced metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease (MASLD). Furthermore, the distribution of nerve fibers in the liver is also altered in pathological contexts associated with metabolic disorders. This has led us to suggest that T2D is a disease of the autonomic nervous system, resulting in particular from alterations in SNS-liver communication. Although hepatic alpha-1 adrenergic receptors have been suggested to play a role in glucose homeostasis, the specific subtypes involved remain unknown, mainly due to the limitations of pharmacological tools. Current evidence suggests that the SNS regulates hepatic metabolism via the activation of the alpha-1b adrenergic receptor (ADRA1B). To study the role of ADRA1B in hepatic metabolism, we developed a murine model allowing for the deletion of *Adra1b* specifically in the liver. The work conducted in this thesis revealed that the selective deletion of *Adra1b* in the liver of mice has a limited metabolic impact under physiological conditions. However, in an obesogenic context, the loss of *Adra1b* in hepatocytes exacerbated diet-induced obesity, insulin resistance, and glucose intolerance in female, but not in male, mice. In obese females, this was accompanied by reduced hepatic gluconeogenic capacity and reprogramming of gonadal adipose tissue with hyperleptinemia. Our data highlight sex-dependent mechanisms by which the SNS regulates energy and glucose homeostasis via hepatic ADRA1B. Thus, our work unveils the first characterization of the impact on hepatic metabolism of *Adra1b* deletion specifically in the liver of male and female mice. Overall, our results confirm the role of ADRA1B in hepatic metabolism.

L'axe microbiote-intestin-cerveau a été associé avec de nombreuses pathologies comme le trouble du spectre de l'autisme et la stéatose hépatique non alcoolique. Au cœur de cet axe se trouve le microbiote intestinal qui semble jouer un rôle important dans la physiopathologie de ces maladies. Ainsi, moduler la composition et la fonctionnalité du microbiote intestinal avec des composés riches en polyphénols, molécules aux effets prébiotiques, représente une piste thérapeutique prometteuse. Les travaux de cette thèse portent sur l'implication du microbiote intestinal et sa modulation par les polyphénols dans un contexte de maladies métaboliques et neurodéveloppementales. Dans le chapitre 1, nous avons développé et construit un modèle *in vitro* pour cultiver et étudier le microbiote intestinal. Nos travaux démontrent que notre modèle *in vitro* fournit un environnement favorable à la croissance du microbiote intestinal humain et imite sa réponse à un prébiotique comme l'amidon résistant de type 2. Dans le chapitre 2, nous avons déterminé la composition bactérienne des microbiotes intestinaux et la production associée de métabolites microbiens provenant de jumeaux monozygotes avec un diagnostic opposé pour le trouble du spectre de l'autisme. Nos données suggèrent qu'en l'absence de facteurs confondants (génétique, environnement, âge, sexe), le jumeau atteint de trouble du spectre de l'autisme présente des bactéries spécifiques ainsi qu'un métabolome fécal altéré avec notamment une excrétion diminuée des acides gras à courtes chaînes et des acides biliaires secondaires par rapport à son jumeau neurotypique. Nous avons cultivé dans notre modèle *in vitro* les microbiotes issus du couple de jumeaux et étudié deux produits issus du camu-camu (CC) sur la population bactérienne et la production d'acides gras à courte chaîne sur ces microbiotes. Nos résultats suggèrent que les effets de type prébiotiques du CC semblent dépendre de leur composition en sucres et en polyphénols soulignant la nécessité de considérer la composition des produits aux effets prébiotiques pour leur utilisation future en tant qu'approche thérapeutique des symptômes associés au trouble du spectre de l'autisme. Dans le chapitre 3, nous avons étudié si une supplémentation en CC offrait chez l'humain les mêmes effets que dans une étude précédente préclinique avec une prévention du gain de poids, une protection contre la stéatose hépatique associée à une modulation du microbiote intestinal. Nous avons réalisé une étude clinique randomisée, contrôlée par placebo, en chassé-croisé avec des périodes d'intervention de 12 semaines sur 32 sujets en surpoids et hypertriglycéridémiques. La supplémentation en CC a diminué la teneur relative en graisse hépatique de 14,6 % et a diminué les taux circulants d'aspartate et d'alanine aminotransférases, qui sont des marqueurs de lésions hépatiques. Ces changements étaient associés à des modifications du microbiote intestinal. Ce chapitre montre la pertinence clinique du CC pour la prévention de la stéatose hépatique chez des personnes en surpoids avec une détérioration métabolique. Les travaux de cette thèse ont permis d'avancer nos connaissances sur le lien entre des pathologies comme le trouble du spectre de l'autisme ou la stéatose hépatique non alcoolique et le microbiote intestinal chez l'humain, et d'évaluer les effets bénéfiques d'un produit riche en polyphénols aux effets prébiotiques. / The microbiota-gut-brain axis has been associated with numerous pathologies such as autism spectrum disorder and non-alcoholic fatty liver disease. At the heart of this axis is the intestinal microbiota, which seems to play an important role in the pathophysiology of these diseases. Thus, modulating the composition and functionality of the intestinal microbiota with compounds rich in polyphenols, molecules with prebiotic effects, represents a promising therapeutic avenue. The work of this thesis focuses on the involvement of the intestinal microbiota and its modulation by polyphenols in the context of metabolic and neurodevelopmental diseases. In Chapter 1, we developed and constructed an *in vitro* model to cultivate and study the gut microbiota. Our work improved that our *in vitro* model provides a favorable environment for the growth of human gut microbiota and mimics its response to a prebiotic like resistant starch type 2. In Chapter 2, we determined the bacterial composition of gut microbiota and the associated production of microbial metabolites from monozygotic twins with an opposite diagnosis for autism spectrum disorder. Our data show that in the absence of confounding factors (genetic, environment, age, sex), the twin with autism spectrum disorder presents specific bacteria as well as an altered fecal metabolome with in particular a reduced excretion of short chain fatty acids and secondary bile acids compared to its neurotypical twin. We cultivated the microbiota from the pair of twins in our *in vitro* model and studied two products from camu-camu (CC) on the bacterial population and the production of short-chain fatty acids on these microbiotas. These results revealed that the prebiotic-like effects of CC seem to depend on their composition of sugars and polyphenols necessarily the need to consider the composition of the prebiotic effects for their future use as a therapeutic approach to the symptoms associated with the autism spectrum disorder. In Chapter 3, we studied whether CC supplementation offered the same effects in humans as in a previous preclinical study with prevention of weight gain, protection against hepatic steatosis associated with modulation of the intestinal microbiota. We performed a randomized, placebo-controlled, crossover clinical study with 12-week intervention periods in 32 overweight and hypertriglyceridemic subjects. CC supplementation decreased relative hepatic fat content by 14.6% as compared to placebo, and decreased circulating levels of aspartate and alanine aminotransferases, which are markers of liver damage. These effects were associated with changes in the gut microbiota. This chapter shows the clinical relevance of CC for the prevention of hepatic steatosis in overweight people with metabolic deterioration. The work of this thesis has advanced knowledge of the link between pathologies such as autism spectrum disorder or non-alcoholic fatty liver disease and the intestinal microbiota in humans, and further evaluated the beneficial effects of a product rich in polyphenols with prebiotic effects.

La biodégradation du 2-aminobenzothiazole (ABT) a été comparée entre des bactéries en suspension dans l'eau et des bactéries immobilisées sur un support d'alginate. Trois processus de dégradation de l'ABT ont été étudiés : la photodégradation sous lumière solaire en présence du complexe Fe(III)-acide nitrilotriacétique (FeNTA), la biodégradation par la bactérie aérobie stricte Rhodococcus rhodochrous et la combinaison de ces deux processus. Le métabolisme de R. rhodochrous a été étudié par RMN in vivo du 31P et du 13C : des informations importantes sur le métabolisme phosphoré et carboné ont été obtenues. La réponse de la bactérie face à divers stress a été évaluée et a montré sa capacité d'adaptation aux variations environnementales. La spéciation du fer pour son rôle important dans l'activation de la biodégradation d'ABT a été etudiée : complexes organiques, oxydes et oxy(hydr)oxydes de fer ont été testés pour connaître les formes biodisponibles pour R. rhodochrous

Le glutamate de sodium (MSG) est un exhausteur de goût abondamment utilisé dans le monde entier pour son goût unique appelé " umami ". Au vu des données bibliographiques qui suggèrent que, le L-glutamate en tant qu'acide aminé libre peut représenter un signal dans plusieurs fonctions physiologiques de par la présence de récepteurs au glutamate au niveau périphérique ; nous avons étudié les effets d'une supplémentation en MSG sur la physiologie gastro-intestinale, les sécrétions pancréatiques et le métabolisme dans le modèle expérimental rat et chez des volontaires sains. Chez le rat, une supplémentation en MSG pendant 15 jours à hauteur de 2 g pour 100 g d'aliment provoquait une diminution de l'activité glutaminase intestinale et une augmentation de la concentration circulante de glutamine ainsi qu'une augmentation transitoire de l'insulinémie. Par contre, aucun effet sur la vidange gastrique et le transit gastro-intestinal n'a été observé malgré une accumulation de glutamate pendant 5 h dans l'estomac et pendant 1 h dans l'intestin grêle après le repas. <br />Chez le volontaire sain, une supplémentation en MSG à hauteur de 2 g par jour pendant 7 jours entraînait une augmentation de l'aire antrale de l'estomac pendant 2 h après le repas par rapport à une dose iso-sodée de NaCl. Cette phase précoce postprandiale était associée à une augmentation des concentrations circulantes d'acide glutamique, de leucine, d'isoleucine, de cystéine, de tyrosine, d'ornithine et de sérine. Cependant, l'augmentation de l'aire antrale de l'estomac n'était apparemment pas associée à un effet sur la vidange gastrique puisque le MSG était sans effet sur le devenir de l'azote alimentaire. La réponse hormonale (insuline, GLP-1 et ghréline) n'est pas non plus modifiée. Enfin, les sensations de faim et de satiété mesurées par échelles analogiques visuelles n'étaient pas non plus influencées par la consommation de MSG. L'effet du MSG sur les sécrétions gastriques en tant que déterminant de l'augmentation de la distension antrale sans modification de la vidange gastrique est discuté ainsi qu'un éventuel effet d'épargne du glutamate sur le catabolisme de certains acides aminés par l'intestin. <br />Ces résultats ont permis de mettre en évidence des effets d'une supplémentation en MSG sur des paramètres métaboliques et physiologiques sans effet délétère mesuré. D'autres études sont nécessaires afin de mieux comprendre les mécanismes d'action du MSG.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Il est important de connaître le métabolisme stéréosélectif du R,S-propranolol car le pouvoir b-bloquant de l'énantiomère S(-) est environ 100 fois plus puissant que celui de l'énantiomère R(+). La stéréosélectivité du métabolisme des énantiomères du propranolol semble dépendante de la voie d'administration. Ainsi, les surfaces sous la courbe des concentrations plasmatiques (SSCp) de l'énantiomère S(-) suivant l'administration orale et l'injection intraveineuse sont 1,48 et 1,17 fois supérieures à celles de l'énantiomère R(+). Deux hypothèses sont proposées dans le but de connaître les facteurs responsables des différences stéréosélectives dans le métabolisme des énantiomères du propranolol. La première hypothèse est basée sur la capacité des organes extrahépatiques à métaboliser les médicaments. Il a été démontré que les poumons, les reins et les cellules épithéliales de l'intestin contiennent des isoenzymes du cytochrome P-450. Suivant une administration orale, la contribution intestinale au premier passage du propranolol est de 43%, alors que son extraction systémique est de 23%. Nous postulons que le métabolisme préférentiel de l'énantiomère R(+) dans la paroi intestinale est, en grande partie, responsable de la stéréosélectivité suivant l'administration orale. La deuxième hypothèse repose sur le fait que la dose atteignant le foie influence la stéréosélectivité du métabolisme des énantiomères du propranolol. En effet, lorsque 0,1 mg/kg ou 5 mg de propranolol sont injectés par la voie intraveineuse, une quantité maximale de 2 à 3 mg atteint le foie. Par contre, lorsque 40 mg ou plus sont administrés par voie orale, le propranolol traverse les cellules épithéliales de l'intestin et, même en tenant compte de la capacité d'extraction de l'intestin, au moins 25 mg atteindront le foie. Afin de déterminer l'effet de la voie d'administration et de la dose sur la stéréosélectivité du métabolisme des énantiomères du propranolol, des lapins conscients ont reçu des doses variables de R,S-propranolol par voie orale (40, 80 et 120 mg/kg) et intraveineuse (0,5 et 10 mg/kg). Des expériences in vitro ont permis de déterminer la capacité des cellules épithéliales de l'intestin, du foie, des poumons et des reins à métaboliser le R,S-propranolol. L'incubation de chaque énantiomère individuellement a permis de déterminer si l'interaction entre les énantiomères ou la saturation du métabolisme d'un énantiomère pourrait influencer la stéréosélectivité du métabolisme. Suivant l'administration orale de 40 mg/kg et l'injection intraveineuse de 0,5 mg/kg, le métabolisme des énantiomères du propranolol n'est pas stéréosélectif. Les doses orales de 80 et 120 mg/kg génèrent une augmentation non-linéaire des SSCp des deux énantiomères et la SSCp du S(-)-propranolol augmente plus rapidement que celle du R(+)-propranolol, signifiant qu'une stéréosélectivité dans le métabolisme des énantiomères du propranolol apparaît lorsque la dose augmente. Suivant l'administration orale de 120 mg/kg, on observe des concentrations plasmatiques de S(-)-propranolol nettement supérieures à celles de son antipode (p < 0,05). L'injection intraveineuse de 10 mg/kg génère également une cinétique d'ordre zéro, mais dans ce cas, les SSCp du S(-)-propranolol sont inférieures à celles du R(+)-propranolol (p < 0,05). In vitro, seuls le foie et la muqueuse intestinale métabolisent le propranolol. Suivant l'incubation de 5,8 et 58 mM de R,S-propranolol dans les cellules épithéliales de l'intestin, les vitesses d'élimination du R(+)-propranolol sont plus rapides que celles du S(-)-propranolol. Aux concentrations de 5,8 mM dans les cellules hépatiques, un métabolisme rapide sans stéréosélectivité est observé. Par contre, suivant l'incubation de 58 mM de R,S-propranolol, une diminution des vitesses d'élimination des deux énantiomères du propranolol et l'apparition d'un métabolisme préférentiel de l'énantiomère R(+) sont notées. Ces résultats suggèrent que la stéréosélectivité de la cinétique des énantiomères du propranolol est dépendante de la dose dans les cellules hépatiques. Par rapport à ces derniers résultats, l'incubation de 2,9 et 29 mM de chaque énantiomère individuellement dans les cellules épithéliales de l'intestin montre que le métabolisme du S(-)-propranolol est saturé. À une concentration de 2,9 mM dans les cellules hépatiques, les vitesses d'élimination de chaque énantiomère sont le double par rapport au mélange racémique, ce qui signifie que les énantiomères d'un mélange racémique inhibent l'élimination de leur antipode. À une concentration de 29 mM, la saturation de l'élimination de l'énantiomère S(-) et l'apparition d'un métabolisme stéréosélectif sont observées. Nous concluons que l'intestin et le foie sont responsables du métabolisme stéréosélectif des énantiomères du propranolol. La stéréosélectivité dose-dépendante dans les cellules hépatiques est principalement responsable de l'élimination préférentielle du R(+)-propranolol observée in vivo chez le lapin. Finalement, ces résultats démontrent que la stéréosélectivité ne dépend pas d'une différence de clairance intrinsèque pour les deux énantiomères, mais de la saturation du métabolisme du S(-)-propranolol.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2004-2005 / L'insuline est une hormone sécrétée par les cellules ? du pancréas qui maintient l'homéostasie glucidique en stimulant, notamment, l'entrée du glucose dans le muscle squelettique et le tissu adipeux en situation postprandiale. Elle exerce ces effets en enclanchant une cascade de signaux intracellulaires médiés via son interaction avec le récepteur de l'insuline et culminant vers la translocation des transporteurs de glucose GLUT4 à la surface cellulaire. La régulation de l'action de l'insuline sur le transport du glucose peut être affectée de façon importante par les nutriments, tels que les glucides, lipides et protéines. Les diverses études présentées dans cette thèse montreront le rôle important des facteurs nutritionnels dans la modulation de la signalisation insulinique et de la translocation de GLUT4 dans le muscle squelettique de rats, ainsi que dans des cellules musculaires et adipeuses in vitro. La première étude fut réalisée chez des rats nourris avec une diète riche en lipides où nous avons montré, chez ces derniers, des défauts d'activation de la phophatidylinositol (PI) 3- kinase ainsi que de ses effecteurs proximaux, l'Akt et les protéines kinases C atypiques, par l'insuline. / Cette défectuosité de la signalisation insulinique s'accompagnait d'une diminution de la translocation de GLUT4 autant à la membrane plasmique qu'aux tubules transversaux (T) comparativement à celle observée chez des animaux nourris avec une diète de type chow. Lors de notre deuxième étude, nous nous sommes intéressés à élucider les mécanismes cellulaires par lesquels les protéines issues de la morue prévenaient le développement de la résistance à l'insuline chez des rats rendus obèses suite à l'ingestion d'une diète hyperlipidique. Nous avons en effet observé que ces protéines, comparativement à la caséine et à la protéine de soya, normalisaient l'action de l'insuline sur l'activation de la voie PI 3-kinase/Akt et rétablissaient presqu'entièrement la translocation de GLUT4 au niveau des tubules T. / Dans notre troisième étude, nous nous sommes intéressés au rôle des acides aminés sur l'action de l'insuline dans les cellules musculaires L6 en culture. Nous avons montré que l'ajout d'acides aminés au milieu d'incubation réduisait la stimulation du transport du glucose par l'insuline, un phénomène complètement bloqué par la rapamycine, un inhibiteur hautement spécifique de la mammalian target of rapamycin (mTOR). En effet, nous avons observé que les acides aminés potentialisaient l'activation de la voie mTOR, telle que mesurée par la phosphorylation de la p70 S6 kinase, par l'insuline. Finalement, le rôle de la voie mTOR fut étudié dans les adipocytes 3T3-L1 en culture lors de notre quatrième étude. Nous avons observé que l'activation de cette voie par l'insuline seule ou par les acides aminés en conjonction avec l'insuline menait à une diminution très rapide de l'action de l'insuline sur le transport du glucose en découplant l'activation de la PI 3-kinase à celle de l'Akt. L'ensemble de ces études montre le rôle important que jouent les nutriments, plus particulièrement les protéines et les acides aminés, sur l'action de l'insuline dans les cellules musculaires et adipeuses.

L’hormone peptidique Insulin-like 3 (INSL3) est produite par les cellules de Leydig du testicule. Elle est essentielle à la première phase de la descente testiculaire lors du développement fœtal. Les divers modèles animaux invalidés en Insl3 présentent une descente testiculaire incomplète chez les mâles, la cryptorchidie. Il s’agit du trouble développemental le plus courant chez les garçons nouveau nés des pays industrialisés et son incidence s’est accrue au cours des dernières décennies. Plusieurs études animales indiquent que les estrogènes répriment l’expression d’Insl3. La répression de l’expression d’Insl3 implique probablement le récepteur alpha des estrogènes (ERα) et/ou le récepteur nucléaire Nr0b2, tous deux présents dans les cellules de Leydig. En vue de vérifier la répression d’Insl3 par les estrogènes et d’impliquer ERα et/ou Nr0b2, j’ai analysé l’activité promotrice d’Insl3 murin par transfection et j’ai étudié les variations d’expression de son ARNm en PCR quantitatif. J’ai pu vérifier la répression d’Insl3 par l’estradiol et Nr0b2 ne parait pas être impliqué. L’implication d’ERα semble probable, mais les résultats de techniques différentes sont contradictoires.

La maturation épididymaire est un processus essentiel à l'acquisition du pouvoir fécondant et de la motilité des spermatozoïdes. Ce processus implique, entre autres, l'acquisition de nouvelles protéines dans des structures fonctionnelles spécifiques des spermatozoïdes. Chez le bovin, les protéines P25b et MlF sont acquises au cours du transit épididymaire à partir des vésicules membranaires nommées épididymosomes, sécrétées dans la lumière de l'épididyme. La P25b, impliquée dans la liaison à la zone pellucide, est une protéine GPIancrée localisée dans la région acrosomale de la membrane plasmique du spermatozoïde. MIF est une protéine associée aux fibres denses du flagelle et impliquée dans la motilité du spermatozoïde. Bien que la compartimentation spécifique de ces protéines assure les différentes fonctions des spermatozoïdes, les mécanismes à la base de cette compartimentation sont encore inconnus. Dans différents modèles cellulaires, la compartimentation des protéines de la membrane plasmique est assurée par la formation de domaines rafts enrichis en cholestérol et en sphingolipides. À partir du fait que les rafts sont présents dans les membranes plasmiques des spermatozoïdes, nous avons établi que P25b s'associe et s'accumule dans ces domaines au cours du transit épididymaire. Par contre, les protéines MIF sont toutefois exclues des rafts. Dans les spermatozoïdes éjaculés, P25b se dissocie complètement des rafts mais reste liée à la membrane plasmique. Nous avons déterminé que la dissociation de P25b est causée par une déstabilisation des structures des rafts à la suite d'une perte de cholestérol induite par la protéine NiemannPick C2. Puisque les épididymosomes sont à la fois riches en cholestérol et en sphingolipides et transportent des protéines portant un groupement GPI, nos études ont permis d'établir que les épididymosomes comportent aussi des rafts. La P25b présente dans les rafts des épididymosomes est transférée dans les rafts des spermatozoïdes épididymaires, alors que MIF se retrouve dans le compartiment cytosoluble. L'identification systématique du protéome des épididymosomes révèle la présence de certains membres de la famille des rabs et des SNARE, impliqués dans le traffic et la fusion vésiculaires, et associés aux rafts des spermatozoïdes. L'ensemble de ces résultats suggère que les rafts sont impliqués dans le transfert et la compartimentation des protéines des épididymosomes vers les différentes structures fonctionnelles des spermatozoïdes.