Le syndrome métabolique (SMet) est un ensemble de perturbations métaboliques pouvant entrainer le développement de maladies inflammatoires telles que les maladies cardiovasculaires (MCV) ou le diabète de type 2 (DT2). L’un des critères de définition du SMet est la présence d’une obésité abdominale. Etant donné que l’obésité abdominale est très fréquemment associée au SMet, il est important d’approfondir les connaissances sur les mécanismes reliant ces deux conditions. L’obésité et le SMet sont accompagnés d’une inflammation chronique. L’alimentation est un moyen efficace de moduler l’état inflammatoire d’un individu. L’objectif général de ce projet de doctorat est d’étudier le phénomène inflammatoire lié à l’obésité grâce à l’utilisation de diverses méthodes « OMIQUES ». Dans le cadre de cette thèse, un échantillon d’individus comprenant 65 personnes non-obèse et sans SMet, 83 personnes obèses sans SMet ainsi que de 46 personnes obèses avec le SMet a été sélectionné. Une analyse des métabolites plasmatiques a été réalisée. Les personnes obèses, indépendamment de la présence du SMet avaient un profil en métabolites différent des individus non-obèses. La présence du SMet semblait cependant empirer le profil métabolomique des patients obèses. Par la suite, nous avons entrepris de tester les effets des acides gras n-3 sur l’inflammation. L’action anti-inflammatoire des acides gras n-3 d’origine marine, l’acide éiocsapentaénoique (AEP) et l’acide docosahexaénoique (ADH), est reconnue. La consommation de ces derniers est associée à des effets bénéfiques sur les maladies inflammatoires chroniques. Cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents aux effets anti-inflammatoires de ces acides gras n-3 sont encore peu connus. Nous avons donc testé l’effet de différentes doses d’EPA et de DHA, sur l’expression de gènes inflammatoires, dans des macrophages de type THP-1. Globalement les résultats suggèrent que l’EPA et le DHA modulent l’expression des gènes de l’inflammation de manière spécifique et dose dépendante. / The metabolic syndrome (MetS) is a cluster of metabolic disorders, which are associated with an increased risk of type 2 diabetes and cardiovascular diseases. One of the MetS criterions is the presence of abdominal obesity. Since abdominal obesity is associated with MetS, it is important to understand the mechanisms that link these two conditions. A chronic inflammatory state is common among people suffering from obesity and MetS. Modulating the diet is an effective way of reducing this chronic inflammation. The overall global purpose of this PhD project was to study the inflammatory process using OMICs. The sample of participants was composed of 65 subjects of normal weight (NW) without MetS, 83 overweight/obese (Ov/Ob) subjects without MetS and 46 subjects of Ov/Ob with MetS. An analysis of plasma metabolites was done for each participant. Ov/Ob participants, independently of their MetS status had a different metabolite profile from NW participants. The MetS seems to worsen metabolite profiles.Then, we tested the effects of n-3 fatty acids (FAs) on inflammation. The anti-inflammatory action of n-3 FAs eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) are well known. However, their mechanism of action is not fully understood. We tested the effect of different doses of EPA and DHA on the expression of genes involved in inflammation in THP-1 macrophages. The results suggest that EPA and DHA regulate the expression of genes involved in inflammation in a dose and FAs n-3 dependant manner.

Les mécanismes par lesquels la chirurgie bariatrique permet la rémission du diabète ne sont pas encore précisément définis. Ce phénomène étant en partie indépendant de la perte de poids, les modulations hormonales induites par la chirurgie sont une piste potentielle. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à la protéine de liaison aux facteurs de croissance analogues à l'insuline (IGFBP) - 2, une hormone positivement impliquée dans le métabolisme énergétique et glucidique. Chez l'humain, ses niveaux circulants sont significativement augmentés suite à la chirurgie bariatrique de type dérivation biliopancréatique avec commutation duodénale (BPD-DS), suggérant un possible rôle d'IGFBP-2 dans les effets bénéfiques de la chirurgie. L'objectif de cette étude était donc d'évaluer la contribution d'IGFBP-2 dans les effets métaboliques de la chirurgie bariatrique. Nous avons tout d'abord démontré chez l'humain l'augmentation rapide et soutenue des niveaux plasmatiques d'IGFBP-2 suite aux chirurgies restrictives (Sleeve gastrectomie (SG)) et malabsorptives (dérivation gastrique en Roux-en-Y (RYGB) et BPD-DS). Cependant, cette augmentation était deux fois plus importante suite à la BPD-DS, comparée à la RYGB et la SG, suggérant un mécanisme dépendant des modifications intestinales. Indépendamment du statut diabétique du patient, les niveaux circulants d'IGFBP-2 post-chirurgie étaient corrélés positivement à l'amélioration de la sensibilité à l'insuline évaluée par clamp euglycémique hyperinsulinémique, par l'insulinémie et par l'index HOMA-IR. Chez la souris et le rat, les chirurgies malabsorptives ont également haussé les niveaux plasmatiques d'IGFBP-2 en stimulant son expression et sa production hépatique. Dans un modèle de souris déficientes pour Igfbp2, nous avons démontré qu'IGFBP-2 était nécessaire pour une perte de poids complète, notamment celle de la masse grasse. Indépendamment de cette perte de poids, IGFBP-2 était nécessaire à l'amélioration précoce de la tolérance au glucose, mais pas celle à long terme. Notre étude démontre donc qu'IGFBP-2 est une protéine clef dans les effets métaboliques de la chirurgie bariatrique, autant chez l'humain que dans un modèle murin. Les mécanismes de modulation d'IGFBP-2 par la chirurgie ainsi que les mécanismes d'action d'IGFBP-2 dans ce contexte restent cependant inconnus. / Mechanisms by which bariatric surgery favors the remission of type 2 diabetes (T2D) are yet to be defined. As T2D remission is partly independent of loss of weight, we studied the possible contribution of metabolic hormones that are modulated upon bariatric surgery. In this context, we investigated the insulin growth factor binding protein (IGFBP) - 2, a hormone positively implicated in energy and glucose metabolism. In humans, its circulating levels increased significantly after biliopancreatic diversion with duodenal switch (BPD-DS), suggesting a potential role of IGFBP-2 in the improvements seen after bariatric surgery. Thus, the objective of the present study was to evaluate the contribution of IGFBP-2 in the metabolic effects associated with bariatric surgery. We first demonstrated in obese humans a rapid and sustained increase of IGFBP-2 circulating levels after restrictive (sleeve gastrectomy, SG) and malabsorptive surgeries (Roux-en-Y gastrectomy, RYGB and BPD-DS). However, the rise was 2-fold higher after BPD-DS than after RYGB or SG, suggesting intestinal-dependent mechanisms of modulation. Independently of diabetic status, post-surgery IGFBP-2 levels correlated positively with the correction of insulin sensibility, measured by euglycemic-hyperinsulinemic clamp, fasting insulinemia and the homeostatic assessment of insulin resistance (HOMA-IR) index. In mice and rats, malabsorptive surgeries also increased plasma IGFBP-2 levels by stimulating hepatic synthesis. Interestingly, using Igfbp2-deficient mice, we observed that IGFBP-2 was necessary for a full effect of surgery on weight loss, especially on adiposity. In addition, IGFBP-2 was necessary for early but not long-term improvements in glucose homeostasis. In conclusion, this study demonstrates the importance of IGFBP-2 modulation by bariatric surgery for mediating metabolic effects, in humans as in murine models. Despite our findings, the mechanisms modulating IGFBP-2 and its effects of in insulin-sensitive cells still need to be determined.

"Thèse en cotutelle, Doctorat en médecine moléculaire, Université Laval, Québec, Canada, Philosophiæ doctor (Ph. D.) et AgroParisTech - Institut des sciences et industries du vivant et de l'environnement Paris, France" / L'épidémie d'obésité qui sévit à travers le monde, est liée à une augmentation de la prévalence des maladies métaboliques, telles que le diabète de type 2, les maladies cardiovasculaires ou encore la stéatose hépatique non alcoolique. Au cours des dernières décennies, la recherche s’est tournée vers l’analyse du microbiote intestinal et de nombreuses publications ont démontré un rôle important de la dysbiose microbienne dans le développement des maladies métaboliques. En effet, le tractus gastro-intestinal et le microbiote intestinal représentent une interface importante entre l'alimentation et l'organisme hôte. Dans ce contexte, l'utilisation de traitements d’origine alimentaire afin d’améliorer la santé gastro-intestinale pourrait prévenir le développement des désordres métaboliques liés à l'obésité. Dans une première étude, nous avons tenté de comprendre le rôle du microbiote intestinal dans les effets bénéfiques des acides gras oméga-3 sur la santé métabolique de l'hôte. Pour cela, nous avons réalisé un protocole animal afin de comparer les mécanismes d’action liés à la supplémentation orale d’huile de poisson riche en oméga-3, en contact direct avec le tractus gastro-intestinal, avec les mécanismes induits dans un modèle transgénique de souris fat-1 qui sont capables de convertir les oméga-6 en oméga-3 de manière endogène. Nos résultats démontrent que les souris gavées avec l’huile de poisson, étaient totalement protégées contre le développement de la stéatose hépatique induite par la diète riche en gras. En parallèle, la résistance à l’insuline et l’intolérance au glucose ont été fortement diminuées chez les animaux transgéniques fat-1. Malgré des effets métaboliques différents, les deux modèles ont significativement réduit le taux de cholestérol circulant, ce qui pourrait être associé à l’augmentation importante du genre Allobaculum dans les fèces. Cependant, l’étude plus poussée du microbiote intestinal, ainsi que l’analyse prédictive de ses fonctions, démontrent des modulations bénéfiques plus importantes chez les souris gavées aux oméga- 3. Cela suggère un rôle de l’axe-intestin foie dans les effets des oméga-3 contre le développement de la stéatose hépatique, qui pourraient notamment s’expliquer par l’augmentation de la production de propionate au niveau intestinal, pouvant être ensuite transporté jusqu’au foie par la veine porte. La seconde étude présentée dans ce manuscrit fait partie d’un vaste projet dont le but final est de sélectionner une nouvelle souche bactérienne présentant des propriétés antiobésité, afin de l’incorporer dans des fromages et des yaourts, qui seront ensuite commercialisés. Les différents résultats obtenus démontrent que les souches Lb102, Bf141 et P35 ont significativement prévenu le gain de poids corporel induit par la diète riche en gras et en sucre, sans altérer la quantité de calories ingérées. Ces traitements ont également engendré une diminution de l’inflammation du tissu adipeux viscéral, de la résistance à l’insuline ainsi qu’une augmentation de la tolérance au glucose. Malgré des effets métaboliques similaires et importants, l’analyse du microbiote intestinal et de l’expression des gènes du côlon suggèrent des mécanismes d’action souche-dépendants. Il faut également noter que ces trois souches, présentant un fort potentiel probiotique, ont induit des effets métaboliques importants en affectant très peu la composition du microbiote intestinal. L’analyse du côlon et du statut inflammatoire intestinal suggèrent des modulations de la fonction du microbiote, en particulier pour la souche P35, connue pour ses propriétés antiinflammatoires, qui a démontré le plus d’améliorations au niveau intestinal. / The obesity epidemic reaches alarming rate throughout the world. Obesity development is related to an increase in the prevalence of metabolic diseases, such as type 2 diabetes, cardiovascular diseases and non-alcoholic fatty liver disease. In the past decades, research turns into the analysis of the intestinal microbiota and many papers demonstrated an important role of microbial dysbiosis in the development of metabolic diseases. Indeed, the gastro-intestinal tract and gut microbiota represent a vast interface between diet and host organism. Gut dysbiosis is linked to metabolic inflammation and altered metabolism in obesity. In this context, the use of food-based treatments to improve gastro-intestinal health may help prevent obesity-linked metabolic syndrome. In a first study, we attempted to understand the role of the gut microbiota in the beneficial effects of omega-3 fatty acids in host’s metabolic health. Thus, we performed an in vivo protocol in order to compare the mechanisms related to a long-term oral supplementation of omega-3-rich fish oil, with mechanisms induced in a transgenic model of mice able to convert omega-6 into omega-3, endogenously. Our results demonstrated that mice gavaged with fish oil were totally protected against the development of liver steatosis induced by the high-fat diet. In parallel, insulin resistance and glucose intolerance were decreased in fat-1 transgenic animals. Despite different metabolic effects, both models also significantly reduced cholesterol level in plasma, and based on the literature, it may be associated with a significant increase in proportions of the genus Allobaculum in faeces. However, further investigation of gut microbiota and predictive analysis of its functions, demonstrated that oral omega-3 supplemented mice showed more modulations that fat-1 mice. It suggests a role of the gut-liver axis in the beneficial effects of omega-3 in prevention of hepatic steatosis development. It could be also explained by the increase in the production of propionate in the gut, which can then reach the liver through the portal vein. The second protocol reported in this manuscript, is a part of an important project whose final aim is to select a new bacterial strain presenting anti-obesity properties, in order to be incorporated into dairy products. Results showed that Lb102, Bf141 and P35 significantly prevented the body weight gain induced by the diet high-fat high-sucrose diet, without altering the amount of ingested calories. These treatments also resulted in a decrease of visceral adipose tissue inflammation, insulin resistance and an increase of glucose tolerance. Despite similar but important metabolic effects, analysis of the gut microbiota and gene expression in colon, suggest strain-dependent mechanisms. It should also be noted that these three strains demonstrated potent probiotic effects in prevention of obesity and related metabolic disorders without (or slightly) affecting the composition of gut microbiota. However, analysis of tissue and gut inflammatory status suggest modulations of microbial functions, especially for the P35 strain, known for its anti-inflammatory properties, which demonstrated more beneficial effects in the gastro-intestinal tract than other strains

Au Canada, en 2004, 2,7% des adultes étaient considérés comme étant des obèses sévères, et ce, malgré toutes les recherches et la prévention pour contrer le gain de poids. L'obésité sévère est bien plus qu'un simple problème d'esthétique. Cette condition est un précurseur de plusieurs comorbidités qui diminuent la qualité et l'espérance de vie. En ce moment, le seul traitement efficace et durable est la chirurgie bariatrique. Cette procédure engendre des changements non seulement corporels, mais également métaboliques et physiologiques. Les mécanismes par lesquels celle-ci parvient à une amélioration marquée des comorbidités ne sont pas encore bien compris. Une des hypothèses serait les changements engendrés sur les adipokines, des molécules libérées par le tissu adipeux. La visfatine et l'apeline sont toutes deux des adipokines reliées au métabolisme de l'insuline et aux marqueurs inflammatoires. Ces deux adipokines ont récemment été découvertes et leur fonctionnement reste encore inconnu. Savoir comment ces deux adipokines réagissent au changement drastique de composition corporelle pourrait amener à une piste dans la compréhension des comorbidités, de leur résolution ainsi que dans le développement d'agents pharmaceutiques futurs pouvant améliorer les comorbidités, en étant moins drastiques que la chirurgie bariatrique. Dans ce mémoire, l'impact aigu et chronique de la dérivation biliopancréatique avec commutation duodénale sur les concentrations plasmatiques de visfatine et d'apeline sera évalué. Les patients ayant subi une DBP-CD (groupe DBP-CD) ont été comparés avec un groupe avec obésité sévère (groupe témoin). Des mesures anthropométriques et des échantillons sanguins ont été effectués avant, au jour 1 et 5 et à 6 et 12 mois après la chirurgie dans le groupe DBP-CD. Il y a eu 70 sujets dans le groupe DBP-CD et 28 dans le groupe témoin. Un an après la chirurgie, on retrouve une réduction du poids corporel (136,4 ± 27,6 vs. 85,9 ± 18,5 kg, p<0,001). La concentration de visfatine a diminuée un jour après la chirurgie (18,82 ± 7,36 vs. 16,13 ± 5,56 ng/ml; p=0,001) et la concentration d'apeline 5 jours après la chirurgie (0,55 ± 0,33 vs. 0,50 ± 0,28 ng/ml; p=0,040). Dans le groupe témoin, il n'y a eu aucun changement significatif dans tous les paramètres. En conclusion, on observe une diminution aiguë des concentrations de visfatine et d'apeline après la DBP-CD. La perte de poids à long terme n'a eu aucun impact sur ces concentrations.

L'obésité est une maladie multifactorielle impliquant de nombreux facteurs génétiques et environnementaux. Dans cette thèse, l'aspect génétique de cette maladie a été étudié en utilisant l'histoire familiale d'obésité (HFO). Une première étude a permis de démontrer que la méthode utilisée pour déterminer l'HFO était valide. Cet aspect génétique a été mis en relation avec l'aspect nutritionnel, considéré ici comme un facteur environnemental. Une comparaison des apports énergétiques et en macronutriments a démontré que les individus avec HFO (HFO+) et sans HFO (HFO-) avaient des apports alimentaires similaires. Ensuite, le nombre de portions de chacun des groupes alimentaires tels qu'identifiés par le Guide alimentaire canadien pour manger sainement, en vigueur au moment de l'étude, a été examiné. Il s'est avéré que le nombre moyen de portions consommées de chacun des groupes alimentaires était similaire entre les individus HFO+ et HFO-. Subséquemment, l'examen des profils alimentaires a révélé que les habitudes de vie ainsi que les variables anthropométriques et sociodémographiques associées aux profils alimentaires Western et Prudent différaient selon la présence d'HFO. Cet examen a aussi révélé que les individus ayant une forte observance au profil alimentaire Western avaient plus de chance d'être obèses alors que les individus ayant une forte observance au profil alimentaire Prudent avaient moins de chance d'être obèses. Par la suite, les apports en matières grasses ont été examinés en interaction avec l'HFO sur des phénotypes d'obésité tels que l'indice de masse corporelle, le poids, le tour de taille et la masse grasse. L'étude a permis d'observer des effets d'interactions significatifs sur tous ces phénotypes. Finalement, la relation entre les comportements alimentaires (restriction cognitive, désinhibition et susceptibilité à la faim) et l'HFO a été étudiée. Il a été observé que les individus HFO+ avaient un niveau de restriction (hommes) ou de désinhibition (femmes) plus élevé que les individus HFO-. Bien que les résultats présentés dans cette thèse doivent être confirmés dans d'autres études, ils suggèrent que les individus HFO+ ont un bagage génétique, qui en présence d'un environnement alimentaire spécifique, favorise le développement de l'obésité.

La prévalence des maladies chroniques, dont les maladies cardio-métaboliques font partie, ne cesse d'augmenter mondialement. Les avancées dans le domaine du microbiote intestinal dans les dernières années montrent des liens de causalité entre les bactéries qui colonisent l'intestin et les métabolites qu'elles produisent. Le microbiote intestinal est donc une cible potentielle pour la prévention ou le traitement des comorbidités associées à l'obésité. La perte rapide de masse grasse peut conduire à la libération endogène de molécules liposolubles aux effets potentiellement nocifs, comme les polluants organiques persistants (POP). L'objectif de la première étude était d'évaluer l'impact d'un extrait prébiotique de canneberge riche en polyphénols sur la libération de POP pendant la perte de poids. Malgré la perte de graisse plus importante chez les souris traitées à l'extrait de canneberge, leurs taux circulants de POP n'ont pas augmenté et leur homéostasie du glucose s'est améliorée par rapport aux souris traitées avec le véhicule. L'extrait a également induit des changements dans le microbiote intestinal, y compris la prolifération de Parvibacter, un membre de la famille des Coriobacteriaceae qui a un rôle potentiel dans le métabolisme des xénobiotiques. L'objectif de la deuxième étude était de déterminer l'impact de l'hébergement de souris axéniques colonisées avec le microbiote intestinal de souris traitées à l'extrait de canneberge enrichi en proanthocyanidines ou de leurs homologues traitées avec un véhicule. Nous avons observé un phénotype hépatique opposé entre les deux secteurs d'hébergement, conventionnel ou axénique-gnotobiotique, ainsi qu'un impact sélectif sur la colonisation des taxons microbiens ainsi que sur le profil des métabolites fécaux. Ces résultats suggèrent que l'environnement dans lequel les souris gnotobiotiques sont logées influence fortement la composition et la fonction du microbiote intestinal et peut conduire à des phénotypes distincts après la colonisation. Une meilleure standardisation de l'utilisation des souris gnotobiotiques est nécessaire et des conditions d'hébergement strictes devraient être suivies. Les modèles animaux de pathologies humaines sont classiquement nourris avec des diètes purifiés contenant de la caséine comme unique source de protéines. L'objectif de la troisième étude est de montrer que la source de protéine consommée influence le développement de l'obésité et de la résistance à l'insuline induites par la diète. En effet, un mélange de protéines représentatif de la consommation humaine a augmenté le gain de poids, l'hyperinsulinémie et la voie de signalisation hépatique mTORC1/S6K1 par rapport à la caséine seule. Ces effets impliquent des altérations majeures de la composition microbiote intestinal et de la production microbienne d'acides gras à chaîne ramifiée, qui, dans les hépatocytes en culture, augmentent la production de glucose et activent la voie mTORC1/S6K1. Ces travaux montrent l'importance de considérer les sources de protéines dans les diètes animales et proposent des mécanismes d'actions potentiels des protéines alimentaires sur la santé métabolique. L'objectif de la quatrième et dernière étude était de déterminer si la supplémentation en Lacticaseibacillus rhamnosus HA-114 accentuait l'impact bénéfique de la perte de poids sur la santé métabolique et cognitive. Cet essai de 12 semaines, randomisé, en double aveugle et contrôlé par placebo, a été effectué chez 152 adultes avec un surpoids suivant une intervention nutritionnelle pour induire une perte de poids contrôlée. Bien que la supplémentation en probiotiques n'ait pas potentialisé la réduction du poids corporel ou de la masse grasse, une diminution significative de l'insuline plasmatique, de l'HOMA-IR, du cholestérol-LDL et des triglycérides a été observée dans le groupe supplémenté en probiotiques uniquement. En ce qui concerne les traits liés à l'alimentation et à l'humeur, les effets bénéfiques ont été observés uniquement dans le groupe recevant la supplémentation en probiotiques ou étaient significativement plus importants dans ce groupe, y compris la diminution des tendances à la l'hyperphagie, la désinhibition et les envies de manger. Ce projet démontre la pertinence clinique de la supplémentation en probiotiques pour induire des résultats métaboliques et psychologiques bénéfiques chez les personnes en surpoids encours de perte de poids. Collectivement, ces études confirment la validité de cibler le microbiote intestinal afin d'atténuer les comorbidités liées à l'obésité. En outre, elles auront certainement un impact sur différents aspects de la prévention et du traitement de l'obésité et des troubles métaboliques en utilisant tout le potentiel du microbiote intestinal, pour lequel il reste encore beaucoup à comprendre et à découvrir. / The prevalence of chronic diseases, of which cardiometabolic diseases are part of continues to increase worldwide. Following advances in the field of gut microbiota in recent years, causal links between the bacteria that colonize the gut and the metabolites they produce have been demonstrated. The gut microbiota is therefore a potential target for the prevention or treatment of obesity-related comorbidities. Rapid fat loss can lead to the endogenous release of fat-soluble molecules with potentially harmful effects, such as persistent organic pollutants (POPs). The objective of the first study was to evaluate the impact of a prebiotic polyphenol-rich cranberry extract on the release of POPs during weight loss. Despite the greater fat loss in cranberry extract-treated mice, their circulating POP levels did not increase, and their glucose homeostasis improved following weight loss compared to vehicle-treated mice. The extract also induced changes in the gut microbiota, including the proliferation of Parvibacter, a member of the Coriobacteriaceae family that has a potential role in xenobiotic metabolism. The objective of the second project was to determine the impact of housing axenic mice colonized with the gut microbiota of mice treated with proanthocyanidin-riched cranberry extract or their vehicle-treated counterparts. We observed an opposite liver phenotype between the two housing sectors, conventional or axenic-gnotobiotic, as well as a selective impact on the colonization of microbial taxa and on the fecal metabolite profile. These results suggest the environment in which gnotobiotic mice are housed strongly influences the composition and function of the gut microbiota and may lead to distinct phenotypes after colonization. Better standardization of the use of gnotobiotic mice is needed and strict housing conditions should be followed. Animal models of human pathologies are classically fed with purified diets containing casein as the sole protein source. The objective of chapter 3 is to show that the source of protein consumed influences the development of obesity and insulin resistance induced by the diet. Indeed, a protein mixture representative of human consumption increased weight gain, hyperinsulinemia, and hepatic mTORC1/S6K1 signaling compared with casein alone. These effects involve major alterations in gut microbiota composition and microbial production of branched chain fatty acids, which, in cultured hepatocytes, increase glucose production and activate the mTORC1/S6K1 pathway. This work demonstrates the importance of considering protein sources in animal diets and proposes potential mechanisms of action of dietary proteins on metabolic health. The objective of the fourth and final project was to determine whether supplementation with Lacticaseibacillus rhamnosus HA-114 enhanced the beneficial impact of weight loss on metabolic and cognitive health. This 12-week, randomized, double-blind, placebo-controlled trial was conducted in 152 overweight adults with a nutritional intervention to induce controlled weight loss. Although probiotic supplementation did not potentiate reduction in body weight or fat mass, a significant decrease in plasma insulin, HOMA-IR, LDL cholesterol, and triglycerides was observed in the probiotic-supplemented group only. With respect to eating and mood-related traits, beneficial effects were observed only in the probiotic supplementation group or were significantly greater in this group, including decreased binge eating tendencies, disinhibition, and food cravings. This study demonstrates the clinical relevance of probiotic supplementation to induce beneficial metabolic and psychological outcomes in overweight individuals undergoing weight loss. Collectively, these studies confirm the relevance of targeting the gut microbiota to alleviate obesity-related comorbidities. Furthermore, they will certainly have an impact on different aspects of prevention and treatment of obesity and metabolic disorders by using the full potential of the gut microbiota, for which there is still much to understand and discover.

L'obésité prédispose à plusieurs problèmes de santé dont l'asthme fait maintenant partie. Dans le premier chapitre de ce mémoire, l'obésité et l'asthme seront successivement définis. Les études portant sur l'incidence de l'asthme en présence d'obésité seront détaillées. Les caractéristiques de l'asthme chez la personne obèse seront ensuite revues. Enfin, les mécanismes physiopathologiques par lesquels l'obésité pourrait mener à l'asthme seront énumérés, en insistant sur le rôle de la leptine et de l'adiponectine. Le deuxième chapitre fera état d'une étude effectuée chez 88 sujets asthmatiques obèses et non-obèses visant à déterminer si les sujets obèses présentent un phénotype d'asthme différent. Le troisième chapitre présentera une étude portant sur le rôle de la leptine et de l'adiponectine dans l'asthme chez la personne obèse. Il apportera des données nouvelles concernant la présence de leptine au niveau des voies respiratoires. Quelques éléments de prise en charge de l'asthmatique obèse seront amenés dans la conclusion.

L'obésité est devenue un problème mondial, qui est définie comme une augmentation du poids. L'obésité peut être influencée par la diète, la génétique, les médicaments et l'environnement. Les traitements pour l'obésité comme les interventions diététiques et les médicaments, cependant, échouent souvent, tandis que les interventions chirurgicales ont des taux de succès élevé. Le microbiote intestinal s'est avéré être impliqué dans le développement de l'obésité. Le microbiome est un ensemble de microbiote composé majoritairement de bactéries commensales et mutualistes, vivant en symbiose avec l'hôte et intervenant dans la digestion, le système immunitaire et le contrôle des pathogènes. Le microbiote intestinal est également impliqué dans la régulation du système endocannabinoïde (ECS). L'endocannabinoidome, l'extension du ECS, est un système de signalisation lipidique complexe, qui s'est avérée être dérégulée pendant l'obésité. Récemment, le peptide antimicrobien exprimé par le foie 2 (LEAP2) s'est avéré être un antagoniste du récepteur à la ghréline, à la suite d'une gastrectomie verticale. Cependant, sa régulation, son rôle physiologique et mécanisme d'action ne sont pas bien connus. Nous émettons l'hypothèse que Leap2 est dérégulée durant l'obésité et l'endotoxémie métabolique, et pourrait être régulée par le microbiote intestinal et/ou l'ECS, et en réponse à différent type de chirurgie bariatrique. Par conséquent, j'ai analysé l'expression de Leap2 dans différents modèles de rongeurs d'obésité, de souris sans germes (GF), de rats ayant subi quatre chirurgies bariatriques différentes, ainsi que des modèles in vitro. Nous montrons que dans certains modèles d'obésité, l'expression de Leap2 est modifiée dans l'intestin grêle. Ces changements peuvent être associés à des altérations du microbiome intestinal, comme les expériences sur des souris GF qui ont montré que l'expression de Leap2 était augmentée dans le jéjunum, et que cela est inversé à la suite d'une recolonisation avec une transplantation fécale. Enfin, nous montrons que, in vitro, le récepteur Pparg régule fortement l'expression de Leap2 dans les entérocytes dérivés des Caco-2. / Obesity has become a worldwide problem, and is defined as an increase in body weight, which can be influenced by diet, genetics, drugs and the environment. Treatments of obesity such as dietary interventions and drugs, however, often fail, whereas surgical interventions have high success rates. The gut microbiome has been shown to be involved in the development of obesity. The microbiome is the assembly of microbiota and their molecular warehouse. The microbiota is composed of mostly commensal and mutualist bacteria, living in symbiosis with the host, and is involved in the regulation of digestion, immune system and control of pathogens. Gut microbiota have been suggested to be involved in the regulation of the endocannabinoid system (ECS). The endocannabinoidome, an extension of the ECS, is a complex lipid signalling system that has been found to be dysregulated during obesity. Recently, liver-expressed antimicrobial peptide 2 (LEAP2) was shown to be an antagonist of the ghrelin receptor, following vertical sleeve gastrectomy. However, its regulation, physiological roles and mechanisms of action are not well known. We hypothesize that Leap2 expression is dysregulated during obesity and metabolic endotoxaemia, and might be regulated by the gut microbiome and/or the ECS and in response to different types of bariatric surgery. Therefore, I analyzed Leap2 expression in different rodent models of obesity, germ-free (GF) mice and rats that underwent four different types of bariatric surgery, as well as in vitro models. We show that in some models of obesity Leap2 expression is altered in the small intestine. These changes might be associated with alterations in the gut microbiome, as experiments in GF mice showed that Leap2 expression is increased in the jejunum of GF mice, and that this is reversed upon conventionalization of the mice with fecal microbiota transplantation. Finally, we show that, in vitro, Pparg receptor strongly upregulates Leap2 expression in Caco-2-derived enterocytes.

Le diabète gestationnel constitue l’une des complications de grossesse les plus fréquentes. Cette complication est associée à des conséquences néfastes autant chez la mère que chez l’enfant. Notamment, les enfants nés d’une grossesse compliquée par un diabète gestationnel sont plus à risque de développer des maladies chroniques plus tard dans leur vie, pouvant se manifester dès l’enfance par une composition corporelle altérée. Malheureusement, aucune stratégie préventive efficace à long terme n’a encore été démontrée chez cette population. Chez les enfants de la population générale, l’adoption d’un mode de vie sain global constitue une stratégie reconnue pour la prévention des maladies chroniques. Toutefois, un nombre limité d’auteurs se sont intéressés à cette stratégie chez les enfants exposés au diabète gestationnel. Les objectifs de la présente étude étaient donc de comparer les habitudes de vie des enfants exposés et non-exposés au diabète gestationnel et de déterminer si la présence d’un mode de vie sain modifie favorablement le profil d’adiposité des enfants exposés. Selon le respect des recommandations d’alimentation, d’activité physique, de temps d’écran et de sommeil, les enfants étaient classés dans la catégorie du mode de vie «optimal» ou «sous-optimal». Selon les résultats obtenus, les enfants exposés présentaient certaines habitudes de vie sous-optimales comparativement aux enfants non-exposés au diabète gestationnel; ils pratiquaient moins d’activité physique et consommaient moins de fruits. Parmi les enfants avec un mode de vie sous-optimal, les enfants exposés présentaient une composition corporelle altérée par rapport aux enfants non-exposés, avec une distribution davantage centrale de l’adiposité. De plus, la présence d’un mode de vie optimal semblait être associée à une meilleure composition corporelle chez les enfants exposés. Ainsi, l’amélioration du mode de vie chez les enfants exposés au diabète gestationnel constitue une stratégie à étudier pour prévenir les altérations de la composition corporelle de cette population à haut risque. / Gestational diabetes mellitus is one of the most common complications during pregnancy. Thiscomplication is associated with adverse consequences for both mother and child. In particular,offspring born from mothers with gestational diabetes mellitus are at high risk of developingchronic diseases later in life, which can manifest early by an altered body composition duringchildhood. Unfortunately, no effective long-term preventive strategy has yet been demonstrated inthis population. For children in the general population, adopting an overall healthy lifestyle is awell-known strategy for chronic disease prevention. However, a limited number of studies haveexamined this strategy among children exposed to gestational diabetes mellitus. The aims of thisstudy were to compare the lifestyle habits of children exposed and unexposed to gestational diabetesmellitus and to determine whether the presence of a healthy lifestyle is associated with a betteradiposity profile among exposed children. Based on compliance with diet, physical activity, screentime and sleep recommendations, children were classified as either "optimal" or "sub-optimal"lifestyle. The results showed that children exposed to gestational diabetes mellitus had somesuboptimal lifestyle habits compared to unexposed children; they were less physically active and ateless fruit. Among children with a suboptimal lifestyle, exposed children had an altered bodycomposition compared to unexposed children, demonstrated by a central fat distribution. Inaddition, the presence of an optimal lifestyle tended to be associated with a better body compositionamong exposed children. Thus, improving lifestyle among children exposed to gestational diabetesmellitus could represent a promising approach to prevent alterations in body composition in thishigh-risk population.

La voie de signalisation insuline/IGF-1 est l'un des déterminants du vieillissement et des maladies liées au vieillissement. IGF binding protéine 2 (IGFBP2) est sécrétée par les adipocytes blancs. De plus, la surexpression d'IGFBP2 chez la souris améliore la sensibilité à l'insuline, et une étude récente a montré que IGFBP2 contribue fortement à l'effet bénéfique de la leptine sur le métabolisme du glucose. Cependant, les niveaux d'expression d'IGFBP2 dans les conditions de résistance à l'insuline, et les facteurs physiologiques et moléculaires qui contrôlent les niveaux de IGFBP2 dans ce contexte ne sont pas bien établis. Le travail présenté dans cette thèse montre que dans le tissu adipeux blanc viscéral (vWAT), mais non le sous-cutané, les niveaux d'ARNm d'IGFBP2 étaient significativement plus faible chez les souris âgées ainsi que dans des modèles génétique (ob/ob, db/db) nutritionnels d'obésité comparés à ceux de leurs témoins jeunes et maigres. Chez la souris, l'expression d'IGFBP2 dans le vWAT était significativement associée au taux d'IGFBP2 circulants, ce qui suggère une contribution importante de ce tissu. L'effet négatif du vieillissement sur le taux d'ARNm d'IGFBP2 dans le vWAT a été confirmé chez les hommes obèses. Ces résultats démontrent que la transcription du gène IGFBP2 est modulée de façon dépôt spécifique chez les souris et les hommes. Nous avons également démontré que l'insuline augmente significativement l'expression d' IGFBP2 dans les adipocytes 3T3L1. Cet effet a été fortement réduit dans les adipocytes insulino-résistants. Le co-traitement avec la wortmannine et la rapamycine diminue les effets de l'insuline, ce qui suggère la contribution de la PI3K et de mTOR dans la stimulation d'IGFBP2 par l'insuline. En outre, les niveaux d'ARNm d'IGFBP2 étaient considérablement augmentés lorsque les adipocytes étaient invalidés pour les gènes TORC2 ou 4EBP1, qui sont les régulateurs en aval de la voie de signalisation de l'insuline. L'incubation des adipocytes avec de l'insuline a déclenché le recrutement de C/EBPa à la région proximale du promoteur IGFBP2, malgré l'absence d'impact notable sur les niveaux de C/EBPa per se. Ces résultats indiquent que la voie de signalisation de l'insuline régule la transcription d'IGFBP2. Puisque les niveaux d'IGFBP2 sont positivement corrélés avec la sensibilité à l'insuline, les méthodes pour accroître la production d'IGFBP2 par cette voie pourraient améliorer les caractéristiques associées au syndrome métabolique. Nous avons exploré cette possibilité dans un contexte clinique, dans lequel nous avons quantifié les taux d'IGFBP2 circulants par ELISA chez les patients obèses ayant perdu du poids et de la graisse corporelle, soit par une chirurgie de diversion biliopancréatique (DBP), ou par les changements de mode de vie (régime alimentaire et exercice physique modéré). Dans les deux cas, les niveaux circulants d'IGFBP2 ont été fortement augmenté par ces interventions. Par ailleurs, les niveaux d'IGFBP-2 étaient corrélés positivement avec la sensibilité à l'insuline et de cholestérol HDL. Ces résultats suggèrent l'implication d'IGFBP2 dans l'amélioration de la sensibilité à l'insuline et dans le métabolisme lipidique. Nous suggérons qu'IGFBP2 est un facteur critique qui est entre autre produit par le tissu adipeux en fonction de la résistance à l'insuline, et que la stimulation de son expression est associée à des effets favorables sur la sensibilité à l'insuline, le métabolisme du glucose et l'accumulation de masse grasse.