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.

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

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Les phospholipides sont à la base de l’architecture de la membrane plasmique bactérienne. La composition de celle-ci est en permanence contrôlée par les conditions extérieures afin d’adapter sa fluidité et maintenir l’homéostasie. Les différentes étapes de la voie de biosynthèse des phospholipides dans la membrane interne de E. coli sont bien connues. En revanche, on connaît peu l’organisation supramoléculaire et la régulation génétique des enzymes, ce qui correspond aux deux grands axes de recherche développés dans cette thèse.Des études par double hybride bactérien ont mis en évidence un réseau d’interactions protéine-protéine,suggérant l’existence d’un complexe formé par les enzymes de la synthèse des phospholipides dans la membrane. Pour tester cette hypothèse, j’ai voulu étudier ces interactions en conditions natives, en utilisant des techniques comme le FRET, le BRET ou la purification TAP. Pour cela, j’ai développé de nouvelles cassettes permettant la construction systématique de souches de E.coli produisant des protéines étiquetées avec des rapporteurs fluorescents ou des tags d’affinité, en condition d’expression physiologique. Ceci m’a permis d’étudier la localisation et la stoechiométrie des enzymes de synthèse des phospholipides dans la membrane.J’ai également étudié la régulation en réponse au stress du gène plsB, qui code pour la première enzyme de la voie de biosynthèse des phospholipides, et de dgkA, qui code pour une diacylglycerolkinase permettant le recyclage des phospholipides. Ces deux gènes, divergents sur le chromosome,sont régulés de façon antagoniste en réponse à trois types de stress : le facteur de réponse au stress extracytoplasmique σE active plsB et inhibe dgkA; le système à deux composants BasRS active dgkAet inhibe plsB ; la réponse stringente active dgkA et inhibe plsB. Ces résultats montrent que le locusplsB-dgkA est finement régulé par toute une série de régulateurs qui intègrent des signaux de stress multiples afin de contrôler l’activité de la voie de biosynthèse des phospholipides / Phospholipids are the building blocks of the bacterial plasmic membrane. The composition of the membrane is continuously controlled by environment conditions, in order to adapt its fluidity and maintain the homeostasis. The enzymatic steps of the phospholipid synthesis pathway in the intermembrane of E. coli are well known. However, little is known about the supramolecular organizationand the genetic regulation of the enzymes catalyzing these reactions, these questions constituting the two main axes developed in this thesis.Two-hybrid studies have evidenced a network of protein-protein interactions, suggesting the existence of a membrane protein complex formed by phospholipid synthesis enzymes. To test this hypothesis, I wanted to assay these interactions in native conditions, by using techniques such as FRET, BRET or Tandem Affinity Purification. Toward this goal, I have developed novel cassettes permitting tosystematically construct E. coli strains that produce proteins tagged with fluorescent or affinity tags,under physiological expression. This allowed me to study the localization and stoechiometry of phospholipid synthesis enzymes in the membrane. Furthermore, I have studied the regulation in response to stress of the plsB gene that codes for the firstenzyme of the phospholipid synthesis pathway, and of dgkA that codes for a diacylglycerol kinase that recycles phospholipids. These two neighboring and divergent genes are inversely regulated in response to three stress responses: the extracellular stress σE factor activates plsB and inhibits dgkA; the two componentsystem BasRS activates dgkA and inhibits plsB; stringent response activates dgkA andinhibits plsB. These results show that the plsB-dgkA locus is regulated by a series of regulators that integrate multiple stress signals, in order to control the activity of the phospholipids synthesis pathway

Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis (MAP) est l’agent pathogène responsable de la maladie de Johne qui est aussi connue sous le nom de paratuberculose. Cette maladie affecte principalement les ruminants, mais également d’autres animaux d’élevages et sauvages. Les mécanismes de pathogenèse de la paratuberculose sont toujours peu compris, mais il est connu que MAP est capable de s’évader du système immunitaire de son hôte pendant plusieurs années en utilisant les macrophages comme réservoir principal. L’effet de MAP dans l’infection des macrophages est souvent étudié en utilisant des vaches saines ou encore infectées de façon expérimentale, mais les études sur l’effet à long terme de la paratuberculose en étudiant les macrophages de vaches atteintes sont manquantes. Dans mon projet, le transcriptome de macrophages primaires dérivés des monocytes circulants infectés in vitro par MAP a été analysé par séquençage haut débit de l’ARN (RNA-seq). Des différences importantes dans les interactions hôtes-pathogènes ont été observées dans les signatures d’expression génique des vaches diagnostiquées comme négatives ou positives. Ces modifications mettent en lumière la mise en place de processus durables dans l’établissement de la paratuberculose. Les modifications clés observées lors de mon projet sont un débalancement immunométabolique, un changement dans l’homéostasie du cholestérol et des lipides intracellulaires, ainsi qu’un patron d’expression génique associé à l’établissement d’une tolérance mémoire chez les macrophages. En effet, les résultats obtenus lors de ce projet consolident l’hypothèse selon laquelle MAP pourrait induire un état de type tolérance dans les monocytes sanguins périphériques circulants lorsqu’ils se différencient en macrophages. De ce fait, MAP pourrait promouvoir davantage la persistance de la maladie en influençant le comportement des macrophages à long terme. Cette étude contribue à une meilleure compréhension du contrôle de MAP sur les cellules immunitaires et de ses mécanismes de survie.

Une étude comparative de la régulation nutritionnelle du métabolisme des lipides chez la vache et la chèvre laitières a été réalisée afin d’identifier les mécanismes et préciser les spécificités de ces 2 espèces en vue d’une meilleure maîtrise de la quantité et de la qualité de la matière grasse laitière (MGL). Les effets respectifs de régimes riches en concentrés non supplémenté (CTL) ou supplémentés en huile de maïs et en amidon (COS), ou en poudre d’algues (MAP) ou en huile de palme hydrogénée (HPO) sur la plasticité et la composition de la MGL, et sur des indicateurs des métabolismes ruminal, intermédiaire et mammaire ont été étudiés chez la vache et la chèvre (n=12 par espèce) conduites simultanément selon un carré latin 4X4. Les régimes n’ont pas eu d’effet sur la production laitière quelle que soit l’espèce. Cependant, une différence de réponse inter-espèces au régime COS a été observée avec une forte chute de la teneur en MGL (-45%) chez la vache mais pas chez la chèvre. Le régime MAP a conduit à une diminution de la teneur en MGL chez la vache (-22%) et, dans une moindre mesure, chez la chèvre (-15%), tandis que HPO l'a augmentée seulement chez la vache (+13%). Les différences majeures observées avec COS entre les 2 espèces sont attribuées 1/ à des différences de biohydrogénations ruminales (BHR) des AG polyinsaturés avec une plus grande stabilité des voies classiques de BHR chez la chèvre ; 2/ au métabolisme intermédiaire, avec une augmentation des lipides circulants chez la chèvre suggérant une plus grande disponibilité en AG longs pour la glande mammaire (GM). Les réponses à MAP ont été attribuées à des mécanismes similaires chez les 2 espèces mais différents en termes d’indicateurs des métabolismes ruminal et intermédiaire de ceux identifiés pour COS. Chez la vache HPO se distingue par une augmentation du C16:0 et C16:1 cis-9 du lait suggérant un transport et/ou un captage privilégié du C16:0 chez cette espèce. Quel que soit le régime, le métabolisme mammaire des lipides, étudié via l’abondance des ARNm de gènes de la lipogenèse, n’a pas été relié aux données de sécrétions des AG du lait. Nos résultats montrent que la plasticité de la MGL chez deux espèces de ruminants, à priori proches, est contrôlée par des mécanismes différents selon l’espèce et le régime. Nous avons construit une base de données phénotypiques sur 24 animaux de 2 espèces recevant 4 régimes dont l’analyse nous a permis de préciser les mécanismes de synthèse de la MGL. Ce projet de recherche pourrait permettre, in fine, de proposer des outils de monitoring via le phénotypage de la composition fine du lait et de proposer des stratégies d’élevage pour moduler les performances de l’animal. / A comparative study of the nutritional regulation of lipid metabolism in dairy cows and goats was performed to identify the mechanisms and clarify the specificities of these 2 ruminant species in order to better control milk fat yield and quality. The effects of diets containing no additional lipid (CTL) or supplemented with corn oil (5% dry matter intake (DMI)) and wheat starch (COS), marine algae powder (MAP) (1.5% DMI), or hydrogenated palm oil (HPO) (3% DMI), on milk fat plasticity and composition, and on indicators of ruminal, intermediary and mammary metabolisms were studied in cows and goats (n=12 per species) conducted simultaneously according to a 4x4 Latin square design. Dietary treatments had no significant effects on milk yield in both species. Conversely, species-specific response of milk fat content to dietary treatment were observed: in cows, milk fat content was lowered by COS (-45%) and MAP (-22%) and increased by HPO (+13%) compared with CTL, and in goats, only MAP had an effect compared with CTL by decreasing milk fat content by 15%. The major differences observed for COS among species were attributed 1/ at differences in the polyunsaturated fatty acids (FA) ruminal biohydrogenation (RBH) processes with a greater stability of the classical RBH pathways in goats; 2/ at the intermediary metabolism, with an increase in circulating lipids in goats suggesting a higher availability of long chain FA for mammary gland (MG). Responses on MAP treatment were attributed to similar mechanisms among species but different to those outlined for COS in terms of indicators of ruminal and intermediary metabolisms. In cows, HPO was characterized by an increased in milk 16:0 et cis-9 16:1 suggesting a favoured transport and/or uptake of 16:0 in this species. Whatever the dietary treatment the mammary lipid metabolism studied by the mRNA abundance of few lipogenic genes was not related with milk FA yields. Our results demonstrated that the milk fat plasticity in two closely related ruminant species is controlled by different mechanisms depending on species and dietary treatments. We produced a database on 24 animals of 2 species receiving 4 dietary treatments. The dataset analysis allowed us to enhance our knowledge on regulation mechanisms of milk fat synthesis. This research project will contribute for the development of monitoring tools based on milk composition phenotyping, and to propose husbandry strategies that modulate animal performance.

L’annotation des génomes est un défi majeur pour lier les génotypes aux phénotypes. Identifier les ARN longs non-codants (ARNlnc) dans les génomes fait partie de ce défi ; d’expression relativement faible, ils n’ont été mis en évidence que récemment (2012) par l’avènement des technologies de séquençage haut débit. Ces travaux de recherche ont permis à partir de données RNA-seq, de mettre en lumière un grand nombre d’ARNlnc chez les espèces d’élevage et en particulier chez la poule chez qui aucun ARNlnc n’était décrit au début de cette thèse (2015). Un premier travail a consisté à identifier ces ARNlnc en utilisant des échantillons de foie et tissu adipeux puis nous avons amélioré ce catalogue par intégration d’autres bases de données publiques d’ARNlnc disparates. De plus, d’après la littérature, les ARNlnc ont été décrits comme intervenant dans la régulation de tous les processus biologiques :de la structure cellulaire à l’expression des gènes. La problématique de l’équipe étant associée à la compréhension de la régulation du métabolisme des lipides chez la poule, mon second travail a consisté à établir la liste des ARNlnc connus dans le règne animal comme étant impliqués dans ce métabolisme ou dans le processus de stockage et de formation du tissu adipeux, l’adipogenèse. Les analyses de conservation par synténie ont permis de retrouver une vingtaine de ces ARNlnc chez la poule. Enfin, à partir de lignées divergentes pour le poids de gras abdominal, j’ai également mis en évidence de nouveaux ARNlnc potentiellement régulateurs de ce métabolisme lipidique. / Genome annotation is a major challenge in connecting genotypes with phenotypes. Identifying long noncoding RNAs (lncRNA) in genomes is part of this challenge; they are relatively low-expressed and have only been highlighted in 2012 thanks to the development of high throughput sequencing technologies. This research work has led to the identification of a large number of lncRNAs in livestock species, particularly in the chicken, in which no lncRNA had yet been described at the beginning of this thesis (2015). First, my aim was to identify these lncRNAs using liver and adipose tissue and to improve this catalogue by integrating other existing lncRNA public databases.Moreover, according to the literature, lncRNAs are involved in the regulation of any biological process, from gene expression to cell structure. One of the goals of our team is to understand the regulation of lipid metabolism in the chicken, I thus established the list of all lncRNAs known within the animal kingdom and involved in this metabolism or in adipogenesis, the process of storage and formation of adipose tissue. The conservation by synteny analyses revealed around twenty conserved lncRNAs in the chicken. From divergent abdominal fat weight chicken lines, I lastly identified new lncRNAs that potentially regulate this lipid metabolism.

La quantité totale de lipides et la composition en acides gras participent au déterminisme de la qualité des produits carnés et jouent un rôle dans de nombreuses pathologies. Par conséquent la maitrise du métabolisme des lipides constitue un important enjeu industriel et de santé publique. De nombreuses données expérimentales et bibliographiques sont actuellement disponibles sur le métabolisme des lipides dans différentes espèces. Néamoins, la hiérarchie d'importance des voies métaboliques et les régulateurs clefs de ce métabolisme dans différentes conditions expérimentales restent mal connus. Cette these propose d'utiliser les outils de la modélisation pour intégrer les données disponibles sur le métabolisme des lipides et des acides gras. Pour cela, deux modèles complémentaires ont été développés : un modèle dynamique simple comprenant le minimum de fonctions biologiques et de régulations nécessaire pour expliquer des données expérimentales métaboliques, et un modèle à large échelle comprenant un maximum d'informations issues des bases de données de connaissances. Le premier est un ensemble d'équations différentielles ordinaires décrivant les principales voies biochimiques du métabolisme des lipides indépendamment de l'espèce, de l'organe et des conditions expérimentales. Ce modèle a été confronté aux données biologiques décrivant les variations des acides gras dans le foie et le tissu adipeux lors de 72 heures de mise à jeun chez des souris de génotype sauvages et knockout pour PPARα (un facteur de transcription responsable notamment de l'activation de l'oxydation des acides gras). Nous mettons ainsi en évidence l'importance de la captation des acides gras sanguins par le foie, de l'oxydation hépatique des acides gras mais aussi et de maniere plus surprenante, des voies de désaturation et élongation des acides gras actives meme chez l'animal a jeun. L'existence d'un régulateur inconnu de l'élongation-désaturation des acides gras autre que PPARα est également suggérée. Le second modèle est un graphe d'influence qui réunit un maximum d'informations bibliogra- phiques pour les croiser avec des données transcriptomiques obtenues à haut débit. L'analyse de trois bases de connaissances bibliographiques (Gardon, une base interne experte ; TRANSPATH et Ingenuity, deux bases commerciales) a permis de mettre en évidence une forte complémenta- rité de la bibliographie extraite et des influences exploitables qu'elles référencent. Suite à cette analyse un graphe d'influence a été construit et l'analyse de sa topologie a permis de mettre en évidence les éléments les plus connectés possédant un lien avec le métabolisme énergétique. Ces deux démarches ont souligné l'intéret de la modélisation pour mettre en exergue des voies connues mais aussi inconnues, et suggérer ainsi de nouvelles expérimentations.

L’adiponectine (ApN) est une adipokine de 30 KDa produite abondamment par le tissu adipeux qui a été décrite pour la première fois en 1995. Dès lors qu’une corrélation inverse entre les taux circulants d’ApN et l’adiposité a été mise en évidence, de très nombreuses études ont été initiées pour chercher à établir un lien avec les pathologies liées au syndrome métabolique. Ainsi, chez les patients obèses et diabétiques, une perte de poids induite par un traitement médicamenteux ou un régime hypocalorique s’accompagne d’une augmentation des taux circulants d’ApN et d’une amélioration des paramètres biochimiques. Il ressort de ces études que des taux élevés d’ApN sont corrélés à une amélioration de la sensibilité à l’insuline, des paramètres lipidiques et une diminution du risque cardiovasculaire. Cependant, les mécanismes d’action conduisant à l’amélioration du métabolisme lipidique et glucidique restent encore mal connus. Au cours de cette étude, nous avons, dans un premier temps, cherché à déterminer les conséquences d’une variation de la masse grasse sur la production de l’ApN chez la souris. Pour cela, différentes stratégies nutritionnelles et pharmacologiques, conduisant à une fonte ou à une augmentation de la masse grasse, ont utilisées. Les résultats obtenus suggèrent que la production d’ApN n’est pas dépendante de la taille des adipocytes mais plutôt de leur état inflammatoire. Dans un second temps, grâce à un modèle d’explants de foie en culture, nous avons cherché à déterminer les effets directs de l’ApN sur le métabolisme lipidique du foie. Une première approche a consisté à tester les effets à long terme c’est à dire susceptibles de correspondre à des modifications d’expression génique et de synthèse protéique en incubant les explants pendant 21h dans un milieu de culture contenant de l’ApN en présence ou non d’insuline. Les résultats suggèrent que l’ApN accentue les effets de l’insuline, ce qui se traduit par une meilleure utilisation du glucose avec en contre partie une stimulation de la lipogenèse et une réduction de la ß-oxydation en présence d’insuline. De plus, l’ApN apparaît exercer un effet sur les voies de catabolisme des HDL. Par une seconde approche, nous avons testé les effets à court terme de l’ApN sur les capacités β-oxydatives en traitant les explants pendant 45 min. Dans ces conditions plus appropriées pour mettre en évidence l’activation des voies de régulation rapides, la présence d’ApN entraine une stimulation de la ß-oxydation qui s’accompagne d’une augmentation de la p- AMPK. En conclusion, ces résultats suggèrent que l’ApN exerce des effets directs sur le métabolisme hépatique du glucose compatible avec l’effet insulino-sensibilisateur observé in vivo. En revanche, les résultats ne permettent pas, à ce stade, d’établir une relation entre une induction par l’ApN de l’activité ß-oxydative des acides gras dans le foie et ces effets bénéfiques sur les paramètres lipidiques. / Adiponectin (ApN), a 30-kDa adipokine abundantly produced by adipose tissue has been described for the first time in 1995. Early findings demonstrating serum adiponectin levels are inversely correlated with obesity initiated intense investigation of the relationship between adiponectin and all symptoms of the metabolic syndrome. Of these studies, strong evidence suggests that a weight loss induced by medication or hypocaloric diet led to increased circulating ApN levels and improvement of biochemical parameters. Thus, high levels of ApN have been correlated with an improvement of insulin sensitivity and lipid parameters reducing cardiovascular risk. However mechanisms involved in the improvement of glucose and lipid metabolism are not fully understood. In this study, we wanted to determine whether variations of plasma ApN levels are associated with alterations of liver lipid metabolism in mice. For this, we used different nutritional and pharmacological strategies to induce fat mass variations and measured corresponding ApN production and lipid parameters. First, results suggested that production of ApN is not dependent on the size of adipocytes, but rather to their inflammatory state. The effect of ApN of liver metabolism was further studied using an in vitro model of liver explants in culture. A first approach consists of testing the long-term effects of ApN on liver incubating the slices for 21h in the presence or not of insulin. Biochemical and molecular data suggested that ApN accentuates the effects of insulin, resulting in improvement of glucose utilization associated with a stimulation of lipogenesis and a reduction in β-oxidation in the presence of insulin. In addition, ApN appears to affect HDL catabolism pathways. In a second approach, we tested the short-term effects of ApN on β-oxidative capacity treating the slices for 45 min. Under these conditions more appropriated to highlight the activation of fast regulatory pathways, ApN induced a stimulation of ß-oxidation which was accompanied by an increase in p-AMPK. In conclusion, data suggested that ApN has direct effects on hepatic glucose metabolism consistent with the insulin-sensitizer effect demonstrated in vivo. However, at this stage, these results did not give evidence of a relationship between induction of liver fatty acid β- oxidation by ApN and its beneficial effects on lipid parameters.