La réduction du temps de sommeil est un phénomène de plus en plus courant. Un faisceau de données expérimentales et épidémiologiques suggère qu'un manque de sommeil pourrait être un facteur de risque d'obésité et de diabète. Dans un premier temps, puisque des modifications de l'axe Hypothalamo-Hypophyso-Surrénalien (HHS) pourraient sous- tendre la relation entre le manque de sommeil et les maladies métaboliques, j'ai évalué les effets de 2 nuits courtes sur ce système chez des jeunes hommes en bonne santé. Nous avons montré que 2 nuits de 4h au lit altéraient l'activité spontanée et la réactivité de l'axe HHS et que l'ampleur des altérations était corrélée à l'importance de la privation de sommeil. Dans un deuxième temps, j'ai tenté de déterminer si une extension de sommeil pouvait avoir des effets bénéfiques chez des jeunes obèses dormant habituellement peu. Nos résultats préliminaires montrent que par simple extension du temps passé au lit, des obèses dormant habituellement 6h, étaient capables de dormir 8h, une durée associée au plus faible risque d'obésité dans les études épidémiologiques, que leur appétit pour les aliments gras et salés et le grignotage diminuaient, que leurs taux de polypeptide pancréatique, une hormone anorexigène, étaient augmentés, et que leur prise calorique lors d'un buffet à volonté était d'autant plus diminuée que leur temps de sommeil était augmenté. Ce travail souligne l'importance d'une durée de sommeil suffisante pour une bonne santé métabolique et suggère que l'optimisation du sommeil pourrait constituer une alternative peu coûteuse pour la prévention et la prise en charge des maladies métaboliques / Voluntary sleep restriction is increasingly common in modern socities. Evidence from epidemiological and experimental studies suggest that sleep loss may be a risk factor for obesity and type 2 diabetes. First, since the modifications in Hypothalamic-Pituitary-adrenal (HPA) axis activity may underlie the relationship between sleep loss and metabolic diseases, 1 evaluated the effect of 2 short nights on this system in healthy lean young men. We showed that 2 nights of 4h in bed impaired spontaneous activity and the reactivity of the HPA axis and that the magnitude of these alterations was related of the severity of sleep loss. 1n a second step, 1 sought to determine if sleep extension could have a beneficial effect in young obese short sleepers. Our preliminary results showed that, by a simple bedtime extension, obese subjects usually sleeping 6h were able to sleep 8h, a duration associated with the lowest risk obesity risk in epidemiological studies. Moreover, their appetite for sweets and fat food, and snacking were decreased, the levels of pancreatic polypeptide, an anorexigenic hormone, were increased and the more they slept, the less they consumed calories at an ad libitum buffet. This work highlights the importance of getting enough sleep to maintain a good metabolic health and suggest that sleep optimization may have implications for novel public health interventions

La prévalence de l'obésité et le sédentarisme chez les adolescents augmentate de manière significative dans le monde entier. La chaleur de l'environnement est une préoccupation supplémentaire au moment de recommander la pratique du sport chez les adolescents obèses et sédentaires. Les risques liés á l’augmentation de la température centrale du corps sont á considérer. L’augmentation de température est un facteur aggravant qui augmente de la perception de l'effort (IPE), l’irritabilité, et modifie les sensations liées au confort thermique. Il existe peu d'études ayant evalué les réponses de thermorégulation et la perception des filles pratiquant l'exercice dans la chaleur, en particulier chez les filles obèses. Par conséquent, il est utile d’apporter plus de précisions sur l'impact de l'obésité associée ou non à un mode de vie sédentaire pendant les activités sportives dans la chaleur. Le but de cette étude était de déterminer et comparer la thermorégulation et les réponses perceptives des filles pubères obèses et de poids normal avec un profil de forme cardiorespiratoire élevé (fit) et faible (unfit) avant, pendant et après deux séances d'entraînement dans la chaleur. Ceci a été réalisé au cours d’ une étude transversale dans laquelle 34 filles: 21 obèses (12 fit et 9 unfit) et 13 de poids normal (5 fit et 8 unfit) ont pédalé pendant 50 minutes sur un ergomètre à 36oC et 40% HR à l'intérieur une chambre environnementale. Deux séances d'exercice avec des intensités d’efforts différentes ont été réalisées. Dans la première session l'objectif a été fixé á 45% du VO2pic (Sèance % VO2pic) et dans la seconde á 4,5 W.kg-1 (Sèance PCM). Pendant les séances d'exercice, la température rectale (Tre), la température de la peau (IPEau), la fréquence cardiaque (FC), IPE, l’ irritabilité, et les sensations thermique et de confort thermique ont été recueillies. Aucune différence n'a été identifiée entre les groupes tout au long de la séance d'exercice et de récupération pour les variables de thermorégulation, perception et transpiration dans les deux conditions d’effort testées. Les résultats de ce travail montrent que indépendamment de la capacité cardiorespiratoire, dans les conditions d'exercice et le stress thermique de 36oC et 40% d'humidité relative, les filles pubères obèses ou non ont des réponses de thermorégulation et perception similaires lors de l'exercice effectué au cours d’ un ergocycle réalisé á températures élevées. / A prevalência da obesidade e do sedentarismo entre os adolescentes vem aumentando mundialmente de forma significativa. Acredita-se que o calor ambiental é uma preocupação adicional ao recomendar a prática esportiva em adolescentes obesos e sedentários, pois além dos riscos de aumento da temperatura corporal central, representa um agravante no aumento da percepção ao esforço (IPE), da irritabilidade, da sensação térmica e do conforto térmico. Ainda são poucos os estudos que avaliaram respostas termorregulatórias e perceptivas de meninas que realizaram exercícios no calor, especialmente de meninas obesas. Portanto, são necessários mais esclarecimentos das repercussões da obesidade combinada ou não com o sedentarismo durante a prática de atividades esportivas no calor. O objetivo deste estudo foi determinar e comparar as respostas termorregulatórias e perceptivas de meninas púberes obesas e eutróficas com alta (fit) e baixa (unfit) aptidão cardiorrespiratória antes, durante e após duas sessões de exercício no calor. Trata-se de um estudo de caráter transversal em que 34 meninas: 21 obesas (12 fit e 9 unfit) e 13 eutróficas (5 fit e 8 unfit) pedalaram durante 50 minutos em cicloergômetro no calor (36oC e 40% de umidade relativa do ar) dentro de uma câmara ambiental. Foram realizadas duas sessões de exercício com metas de intensidade diferentes. Na primeira sessão, fixou-se a meta de intensidade em 45% do pico de Volume de O2 (Sessão %VO2pico) e na segunda, em 4,5 W.kg-1 (Sessão PCM). Durante as sessões de exercício, foram coletadas temperatura retal (Tre), temperatura de pele (Tpele), frequência cardíaca (FC), IPE, irritabilidade, sensação térmica e conforto térmico. Não foram identificadas diferenças entre os grupos ao longo da sessão de exercício e recuperação para as variáveis termorregulatórias, perceptivas e de sudorese quando meninas obesas e eutróficas fit e unfit pedalaram em cicloergômetro a 45% do VO2pico ou a 4,5 W.kg-1 durante 50 minutos em câmara ambiental. Assim, conclui-se que independente do estado nutricional ou aptidão cardiorrespiratória, sob as condições de exercício e estresse térmico de 36oC e 40% UR, meninas púberes apresentam respostas termorregulatórias e perceptivas semelhantes quando submetidas a uma sessão de exercício em cicloergômetro no calor. / Obesity prevalence and sedentary behavior among teenagers is increasing significantly worldwide. It is believed that the heat stress is an additional concern when recommending the practice of sports to obese and sedentary adolescents. In addition, the risks of increasing core body temperature is an aggravating factor to the increase in the perceived exertion (RPE) irritability, thermal sensation and thermal comfort. Few studies have evaluated thermoregulatory and perceptual responses in girls who underwent exercise in the heat, especially in obese girls. Therefore, further understanding of the impact of obesity combined or not with sedentary behavior during sport activities under heat stress is still required. The aim of this study was to determine and to compare the thermoregulatory and perceptual responses of obese and eutrophic pubescent girls with high (fit) and low (unfit) cardiorespiratory capacity, before,during and after two workouts under heat stress. This is a transversal study including 34 girls, in which 21 obese (12 fit and 9 unfit) and 13 eutrophic (5 fit and 8 unfit) cycled for 50 min on a cycle ergometer under heat stress (36oC and 40% RH), inside an environmental chamber. Two exercise sessions with different intensity targets were performed. In the first session, the intensity target was set at 45% of the VO2peak (% VO2peak Session), and the second was set at 4.5 W.kg-1 (MHP Session). During the exercise sessions, rectal temperature (Tre), skin temperature (Tskin), heart rate (HR) RPE, irritability, thermal sensation, and thermal comfort were collected. No differences were detected between groups throughout the exercise and during the recovery session for thermoregulatory, perceptive and sweat variables when obese and eutrophic fit and unfit girls exercised on a cycle ergometer at 45% of VO2peak or 4.5 W.kg-1 for 50 min in an environmental chamber. Therefore, it is concluded that, regardless the nutritional status or cardiorespiratory capacity, under the conditions of exercise and heat stress of 36oC and 40% RH, pubescent girls have similar thermoregulatory and perceptual responses when exercising on a cycle ergometer in the heat.

La prévalence de l'obésité et le sédentarisme chez les adolescents augmentate de manière significative dans le monde entier. La chaleur de l'environnement est une préoccupation supplémentaire au moment de recommander la pratique du sport chez les adolescents obèses et sédentaires. Les risques liés á l’augmentation de la température centrale du corps sont á considérer. L’augmentation de température est un facteur aggravant qui augmente de la perception de l'effort (IPE), l’irritabilité, et modifie les sensations liées au confort thermique. Il existe peu d'études ayant evalué les réponses de thermorégulation et la perception des filles pratiquant l'exercice dans la chaleur, en particulier chez les filles obèses. Par conséquent, il est utile d’apporter plus de précisions sur l'impact de l'obésité associée ou non à un mode de vie sédentaire pendant les activités sportives dans la chaleur. Le but de cette étude était de déterminer et comparer la thermorégulation et les réponses perceptives des filles pubères obèses et de poids normal avec un profil de forme cardiorespiratoire élevé (fit) et faible (unfit) avant, pendant et après deux séances d'entraînement dans la chaleur. Ceci a été réalisé au cours d’ une étude transversale dans laquelle 34 filles: 21 obèses (12 fit et 9 unfit) et 13 de poids normal (5 fit et 8 unfit) ont pédalé pendant 50 minutes sur un ergomètre à 36oC et 40% HR à l'intérieur une chambre environnementale. Deux séances d'exercice avec des intensités d’efforts différentes ont été réalisées. Dans la première session l'objectif a été fixé á 45% du VO2pic (Sèance % VO2pic) et dans la seconde á 4,5 W.kg-1 (Sèance PCM). Pendant les séances d'exercice, la température rectale (Tre), la température de la peau (IPEau), la fréquence cardiaque (FC), IPE, l’ irritabilité, et les sensations thermique et de confort thermique ont été recueillies. Aucune différence n'a été identifiée entre les groupes tout au long de la séance d'exercice et de récupération pour les variables de thermorégulation, perception et transpiration dans les deux conditions d’effort testées. Les résultats de ce travail montrent que indépendamment de la capacité cardiorespiratoire, dans les conditions d'exercice et le stress thermique de 36oC et 40% d'humidité relative, les filles pubères obèses ou non ont des réponses de thermorégulation et perception similaires lors de l'exercice effectué au cours d’ un ergocycle réalisé á températures élevées. / A prevalência da obesidade e do sedentarismo entre os adolescentes vem aumentando mundialmente de forma significativa. Acredita-se que o calor ambiental é uma preocupação adicional ao recomendar a prática esportiva em adolescentes obesos e sedentários, pois além dos riscos de aumento da temperatura corporal central, representa um agravante no aumento da percepção ao esforço (IPE), da irritabilidade, da sensação térmica e do conforto térmico. Ainda são poucos os estudos que avaliaram respostas termorregulatórias e perceptivas de meninas que realizaram exercícios no calor, especialmente de meninas obesas. Portanto, são necessários mais esclarecimentos das repercussões da obesidade combinada ou não com o sedentarismo durante a prática de atividades esportivas no calor. O objetivo deste estudo foi determinar e comparar as respostas termorregulatórias e perceptivas de meninas púberes obesas e eutróficas com alta (fit) e baixa (unfit) aptidão cardiorrespiratória antes, durante e após duas sessões de exercício no calor. Trata-se de um estudo de caráter transversal em que 34 meninas: 21 obesas (12 fit e 9 unfit) e 13 eutróficas (5 fit e 8 unfit) pedalaram durante 50 minutos em cicloergômetro no calor (36oC e 40% de umidade relativa do ar) dentro de uma câmara ambiental. Foram realizadas duas sessões de exercício com metas de intensidade diferentes. Na primeira sessão, fixou-se a meta de intensidade em 45% do pico de Volume de O2 (Sessão %VO2pico) e na segunda, em 4,5 W.kg-1 (Sessão PCM). Durante as sessões de exercício, foram coletadas temperatura retal (Tre), temperatura de pele (Tpele), frequência cardíaca (FC), IPE, irritabilidade, sensação térmica e conforto térmico. Não foram identificadas diferenças entre os grupos ao longo da sessão de exercício e recuperação para as variáveis termorregulatórias, perceptivas e de sudorese quando meninas obesas e eutróficas fit e unfit pedalaram em cicloergômetro a 45% do VO2pico ou a 4,5 W.kg-1 durante 50 minutos em câmara ambiental. Assim, conclui-se que independente do estado nutricional ou aptidão cardiorrespiratória, sob as condições de exercício e estresse térmico de 36oC e 40% UR, meninas púberes apresentam respostas termorregulatórias e perceptivas semelhantes quando submetidas a uma sessão de exercício em cicloergômetro no calor. / Obesity prevalence and sedentary behavior among teenagers is increasing significantly worldwide. It is believed that the heat stress is an additional concern when recommending the practice of sports to obese and sedentary adolescents. In addition, the risks of increasing core body temperature is an aggravating factor to the increase in the perceived exertion (RPE) irritability, thermal sensation and thermal comfort. Few studies have evaluated thermoregulatory and perceptual responses in girls who underwent exercise in the heat, especially in obese girls. Therefore, further understanding of the impact of obesity combined or not with sedentary behavior during sport activities under heat stress is still required. The aim of this study was to determine and to compare the thermoregulatory and perceptual responses of obese and eutrophic pubescent girls with high (fit) and low (unfit) cardiorespiratory capacity, before,during and after two workouts under heat stress. This is a transversal study including 34 girls, in which 21 obese (12 fit and 9 unfit) and 13 eutrophic (5 fit and 8 unfit) cycled for 50 min on a cycle ergometer under heat stress (36oC and 40% RH), inside an environmental chamber. Two exercise sessions with different intensity targets were performed. In the first session, the intensity target was set at 45% of the VO2peak (% VO2peak Session), and the second was set at 4.5 W.kg-1 (MHP Session). During the exercise sessions, rectal temperature (Tre), skin temperature (Tskin), heart rate (HR) RPE, irritability, thermal sensation, and thermal comfort were collected. No differences were detected between groups throughout the exercise and during the recovery session for thermoregulatory, perceptive and sweat variables when obese and eutrophic fit and unfit girls exercised on a cycle ergometer at 45% of VO2peak or 4.5 W.kg-1 for 50 min in an environmental chamber. Therefore, it is concluded that, regardless the nutritional status or cardiorespiratory capacity, under the conditions of exercise and heat stress of 36oC and 40% RH, pubescent girls have similar thermoregulatory and perceptual responses when exercising on a cycle ergometer in the heat.

L’obésité est aujourd’hui un problème de santé publique important qui touche particulièrement les femmes ménopausées. En effet, suite à la ménopause, les femmes subissent de nombreux changements au niveau hormonal. Ces changements sont associés à une diminution de la masse maigre (MM) et une augmentation de la masse grasse (MG) totale et abdominale. D’autre part, un déséquilibre positif entre les apports et la dépense énergétique est un facteur contribuant au développement de l’obésité. Ce dernier est dû à l’interaction de plusieurs médiateurs comme les facteurs génétiques, environnementaux et sociaux. La mesure de la dépense énergétique (DETQ) joue un rôle important dans la prévention et le traitement de l'obésité. La DETQ est la somme de trois composantes principales à savoir le métabolisme de repos (MR), l’effet thermique des aliments et la dépense énergétique liée aux activités physiques (DEAP). Les méthodes pour la quantifier ou l’estimer varient grandement [questionnaires, surveillance physiologique (fréquence cardiaque et température corporelle), accéléromètrie, calorimétrie directe, calorimétrie indirecte : chambre respiratoire et eau doublement marquée]. Ces méthodes ont des avantages et des limites; lesquelles affectent leur utilisation en clinique. Sur la base de ces observations, il est primordial de développer de nouveaux outils cliniques peu couteux et simples à utiliser afin de quantifier avec plus de précision la DETQ. Dans cet ordre d’idée, des analyses secondaires ont été effectuées sur la base des données de l'étude MONET (137 femmes ménopausées, obèses et sédentaires) afin de déterminer si la DETQ pouvait être estimée à partir du coût métabolique sur vélo stationnaire. Des mesures de la composition corporelle par absorptiométrie double énergie à rayons X (DXA), du MR (calorimétrie indirecte), de la DETQ (eau doublement marquée) et du coût métabolique sur vélo stationnaire (calorimétrie indirecte à 25, 50, 75 et 100W). Nos résultats indiquent une corrélation positive entre le poids corporel et la DETQ (r= 0,54, p ≤ 0,01), le MR (r= 0,71, p ≤ 0,01) et la DEAP (r= 0,21, p ≤ 0,05). Ainsi qu’une corrélation négative entre l’âge et la DETQ (r= -0,19, p ≤ 0,05) et la DEAP (r=-0,18, p ≤ 0,05). Aucune corrélation entre le coût métabolique aux différentes intensités n’a été observée avec la DEAP. Par contre, le VO[indice inférieur 2] max de réserve était corrélé à la DETQ (r= 0,38, p ≤ 0,01), à la DEAP (r= 0,21, p ≤ 0,05) et au MR (r= 0,40, p ≤ 0,01). Les résultats de la régression linéaire multiple indiquent que le poids, l’âge et le VO[indice inférieur 2] max de réserve expliquaient 39,5% de la variance observée de la DETQ (p ≤ 0,01). La présente étude indique que le coût métabolique sous-maximal sur vélo stationnaire ne prédit pas la DETQ dans notre cohorte. Le poids, l’âge ainsi que le VO[indice inférieur 2] max de réserve sont les meilleurs prédicteurs de la DETQ, avec 39,5 % de la variance expliquée. D’autres études sont nécessaires pour confirmer nos résultats et pour identifier de meilleurs prédicteurs cliniques de la DETQ.

Les modifications physiopathologiques induites par l’obésité sont susceptibles de modifier la pharmacocinétique d’un grand nombre de médicaments. Toutes les étapes peuvent-être touchées : modification des compartiments de l’organisme, de la fonction rénale et de l’expression des protéines du métabolisme. L’intensité des variations induites reste difficile à anticiper en l’absence d’études spécifiques, ce qui pose également la question du choix du meilleur estimateur de poids dans l’expression du schéma posologique du médicament chez le sujet obèse. Nous avons évalué l’impact de différents descripteurs de poids sur les variabilités inter-individuelles de trois médicaments couramment utilisés en diabétologie, dans la douleur et en cancérologie. Une modélisation a été faite en pharmacocinétique de population (Monolix®) avec une évaluation des descripteurs de poids (poids de masse maigre, poids idéal, poids total, surface corporelle…). Pour la metformine (n=105 patients), molécule fortement hydrophile, CL/F et V/F augmentent avec le poids. Le poids de masse maigre est le meilleur descripteur de poids pour les deux paramètres et permet d’abaisser de manière importante la variabilité inter-individuelle. Dans le cas de la morphine (n=31), aucun descripteur n’est corrélé à CL/F ou V/F dans une population de sujets atteints d’obésité morbide. L’analyse de l’imatinib (n=54), de lipophilie plus importante, et de son métabolite actif montre que le poids idéal est la covariable la plus performante. Son impact n’explique cependant qu’une part minime de la variabilité de CL/F et ne remet pas en cause le principe d’une dose fixe. Les résultats confirment l’intérêt des méthodes de pharmacocinétique de population dans l’évaluation des covariables morphologiques, et indiquent qu’il n’existe pas de descripteur de poids universel. Ces résultats doivent nous encourager à évaluer systématiquement l’impact de l’obésité avec des modèles de population. Dans certains cas, des études de confirmation comparant différents schémas devraient-être mises en place. / Pharmacokinetic of drugs may be altered by pathophysiological changes associated with obesity: renal function, body compartments, expression of metabolism proteins. Real impact may be difficult to appreciate due to small number of specific studies. What is the best size-descriptor for optimal dosing in obesity remains a question of importance. Impact of different size descriptors was studied for three drugs currently used in diabetology, pain and oncology. Population pharmacokinetic modeling was done using Monolix® software to evaluate different covariates (LBW, TBW, BSA, …). CL/F and Vd/F of metformin, highly hydrophilic drug, increases positively with body weight (n=105). LBW was the best size-descriptor leading to substancial decrease in the between-subject variability BSV. No size-descriptors showed significant impact for morphine (n=31). Ideal body weight is the best size-descriptor for imatinib and its main metabolite (n=54), lipophilic drug. It explains only a small part of BSV and fixed dosing stays justified. Population PK analysis are the most formal assessment of morphological covariates and no single size descriptor can described all variabilities. Results must lead us to more systematic population PK analysis. Confirmation studies comparing different dosing regimens have to be done.

La prévalence de l’asthme a doublé dans les pays occidentaux depuis environ 1980. Une croissance alarmante qui fait face aux changements de mode de vie : hygiène (l’exposition à des agents infectieux), alimentation, ou encore pollution. Ces éléments sont des co-facteurs de risque, potentiellement responsables de l’installation de l’asthme ou de son aggravation. Cependant aucun mécanisme clair n’est déterminé à ce jour. Ce travail de thèse s’est focalisé sur le rôle des protagonistes centraux de la réponse immune, les populations lymphoïdes innées et adaptatives, dans l’exacerbation de l’asthme par ces différents co-facteurs. L’obésité est associée à une prévalence accrue d’asthme. Récemment, les cellules lymphoïdes innées (ILC) ont été impliquées dans ces pathologies. L’axe principal de mon travail a été de caractériser la contribution des lymphocytes T comparativement aux ILC dans un modèle murin d’exacerbation de l’asthme induit par des allergènes d’acariens liée à l'obésité. Un régime riche en graisse aboutit à l’exacerbation des caractéristiques de l’asthme, incluant l’hyperréactivité bronchique, la réponse humorale, le recrutement des éosinophiles circulants et tissulaires. Parallèlement à une exacerbation des profils pulmonaires Th2 et Th17, la quantité des ILC2 et ILC3 activées est amplifiée chez les souris asthmatiques obèses et associée à une augmentation de l’expression de l’IL-33, l’IL-1β et une diminution des marqueurs des ILC dans le tissu adipeux viscéral. La déplétion des ILC dans ce modèle a confirmé leur implication dans l’exacerbation de l’asthme chez les souris obèses, notamment via une activation des profils Th2 et Th17. Parallèlement, nous avons évalué l’incidence des HAP, polluants provenant d’échappement diesel, en mesurant les caractéristiques moléculaires de l’asthme sévère. Parmi les cellules mononucléaires du sang activées, les particules d’échappement du diesel (DEP)-HAP et celles du benzo[a]pyrène (B[a]P) induisent une augmentation de la production d’IL-22 plus élevée chez les sujets allergiques asthmatiques (AA), et une diminution de l’IL-17A. Cette production d’IL-22 est majoritairement issue des cellules Th22, et son mécanisme d’induction est principalement dépendant de l’AhR sous l’effet des DEP-HAP contrairement au B[a]P. Enfin, nous avons étudié l’impact des infections. L’activation de NOD1 des cellules dendritiques (DC) humaines, indépendamment de l’allergène, promeut un profil Th2, induit préférentiellement la production de CCL17 chez un patient asthmatique, leur maturation et perturbe la production de CCL22 et de l’IL-10. Chez la souris, l’activation systémique de NOD1 exacerbe l’asthme allergique, via l’augmentation de la réponse pulmonaire de type Th2 dépendamment de CCL17.Dans une autre étude, la costimulation de DC immatures humaines par un allergène de chien et le ligand de TLR3 ou TLR9 accentue la différentiation, l’expression de marqueurs d’activation et la production cytokinique des DC, avec l’induction d’un profil Th22/Th1 chez les sujets saints, contrairement à un profil Th22/Th17/Th2 chez les patients AA. Cette activation spécifique des DC, induite par la costimulation chez un patient AA, provoque la sécrétion d’IL-17A, IL-17F et d’IL-13, ainsi qu’une amplification de la production d’IL-22 par les lymphocytes Th22. Tout ceci suggère que la costimulation par certains allergènes et/ou pathogènes peut induire une réponse Th22 et Th17 chez les sujets asthmatiques, et contribuerait à la sévérité de certains asthmes.L'ensemble de ces travaux ont permis d’établir de nouvelles appréhensions des déterminants potentiels dans l’asthme ainsi que de nouvelles notions des mécanismes moléculaires et cellulaires gouvernant la réponse immune. / The prevalence of asthma has increased twice in Western countries since about 1980. An alarming growth which correlates with lifestyle changes: sanitary conditions (exposure to infectious agents), nutrition, or pollution. These elements are risk co-factors, involved in asthma development or aggravation. However, no clear mechanism is determined to date. This work focused on the role of central players in the immune response, the innate and adaptive lymphoid populations in asthma exacerbation by these different cofactors.Obesity is associated with an increased prevalence of asthma. Recently, the innate lymphoid cells (ILC) were involved in these 2 pathologies. The main focus of my work was to characterize the T cells compared to ILC contribution in a murine model of asthma exacerbation induced by mite allergens linked to obesity. A high fat diet leads to the exacerbation of the main asthma features, including bronchial hyperresponsiveness, humoral response, recruitment of circulating and tissue eosinophils. In parallel to the exacerbation of Th2 and Th17 profiles, the amount of activated ILC2 and ILC3 is amplified in the lung of obese asthmatic mice and associated with increased expression of IL-33, IL-1β and reduced ILC markers in visceral adipose tissue. ILC depletion in this model confirmed their involvement in asthma exacerbation in obese mice, especially through Th2 and Th17 profiles activation.On the other hand, we evaluated the impact of PAH, pollutants from diesel exhaust, by monitoring the molecular characteristics of severe asthma. Among the activated blood mononuclear cells, diesel exhaust particles (DEP)-PAH and those of benzo[a]pyrene (B[a]P) enhance IL-22 production in asthmatic allergic patients (AA), and decrease IL-17A. Th22 cells are the major source of this IL-22 production and its induction mechanism is mainly dependent on AhR under the effect of DEP-PAH contrary to B[a]P.Finally, we investigated the impact of infections. NOD1 priming of human dendritic cells (DC), independently of the allergen presentation, promoted a Th2 polarization profile which involved the production of both CCL17 and CCL22 in nonallergic subjects but only CCL17 in allergic patients. Moreover, NOD1-primed DC from allergic donors exhibited enhanced maturation that led to abnormal CCL22 and IL-10. In mice, systemic NOD1 activation exacerbates allergic asthma, via the increase in pulmonary Th2 response depending on CCL17.In another study, the costimulation of human immature DC, by dog allergen and TLR3 or TLR9 ligands, increases the DC differentiation, expression of activation markers and cytokine production, with the induction of a Th22/Th1 profile in healthy subjects, unlike a Th22/Th17/Th2 profile in AA patients. This specific DC activation, induced by costimulation in AA patients, leads to the IL-17A, IL-17F and IL-13 secretion, as well as the amplification of IL-22 production by Th22 cells. All this suggests that costimulation by certain allergens and/or pathogens can induce Th22 and Th17 response in asthmatic subjects, and may contribute to the severity of some asthma cases.Taken together, the results presented in this work establish new apprehensions of potential asthma determinants, as well as new concepts of molecular and cellular mechanisms underlying the immune response.

RésuméAvec près de 17 millions de décès chaque année, les maladies cardiovasculaires (MCV) restent la première cause de mortalité dans le monde. De plus, le nombre de décès est inexorablement appelé à augmenter avec le vieillissement de la population, l’urbanisation et les nouveaux comportements alimentaires. Leur surveillance est basée sur l’évaluation de facteurs de risque cardiovasculaire. Ces facteurs sont liés à un état physiologique, une pathologie ou une habitude de vie corrélée à une incidence accrue d'une maladie cardiovasculaire. Il existe des facteurs de risque non modifiables, des facteurs de risque comportementaux et des facteurs de risques physiologiques. L'obésité est considérée comme un facteur de risque critique pour l’apparition d'autres facteurs de risques de MCV. La lutte contre l’obésité contribuerait à réduire l’incidence des MCV dans le monde. Le développement de l'obésité résulte d’un déséquilibre entre la consommation et la dépense énergétiques ;l'organisme recevant plus qu'il ne dépense, il stocke une partie de l'apport sous forme de triglycérides dans le tissu adipeux. Un tissu adipeux dysfonctionnel est caractérisée par :une accumulation préférentielle de graisse au niveau viscéral; une augmentation du volume et ou du nombre des adipocytes; une augmentation du nombre de cellules immunitaires infiltrant le tissu adipeux; des changements dans la composition cellulaire du tissu adipeux; et une hypersécrétion d'adipokines pro-inflammatoires. Afin de mieux comprendre l’origine des facteurs de risque de MCV au Cameroun, nous nous sommes fixés comme premier objectif de thèse d’évaluer les facteurs de risque de MCV au sein de deux populations du Cameroun à habitude alimentaire distincte mais à valeur énergétique équivalente. Afin de mieux comprendre la pathogenèse de l’obésité, le deuxième objectif de thèse a été d’identifier les voies de signalisation impliquées dans la régulation d’expression d’aquaporines (AQPs), et en particulier d'aquaglycéroporines impliquées dans le métabolisme du glycérol et des triglycérides dans les adipocytes, en réponse à des conditions inflammatoires mimant celles rencontrées dans l’obésité. Enfin, en vue de mieux comprendre les effets bénéfiques engendrés par la forskoline (FK) sur la composition corporelle de patients en surpoids ou obèses, le troisième objectif de thèse a été d’étudier l’effet de la FK, ainsi que les voies de signalisation modulées par celle-ci dans des adipocytes, en réponse à des conditions inflammatoires mimant celles rencontrées dans l’obésité.L’évaluation des facteurs de risque de MCV au Cameroun réalisée à l’aide d’un questionnaire montre que les Camerounais du Sud consomment des huiles saturées, sont obèses, et possèdent des paramètres lipidiques qui sont corrélés avec d'autres facteurs de risque de MCV (diabète, hypertension artérielle). Par contre, les Camerounais du Nord consomment des huiles polyinsaturées et saturées, possèdent des paramètres lipidiques qui ne sont pas corrélés avec leur glycémie et leur pression artérielle. Dans les adipocytes murins 3T3-L1, nos résultats montrent clairement que de nombreuses AQPs y sont exprimées. En outre, dans des conditions inflammatoires (traitement au LPS), mimant celles rencontrées dans l’obésité, nous remarquons que la diminution des taux d'ARNm des AQP7, AQP11 et GPR120 et l’augmentation des taux d'ARNm d’AQP3 et MCP-1. Ces modifications sont susceptibles de contribuer à la physiopathologie de l’obésité. En effet, la FK est un agent impliqué dans la perte de poids chez les sujets obèses qui inhiberait l’augmentation des taux d’ARNm de MCP-1 et la diminution du taux d’ARNm de GPR120 induite par le LPS dans les adipocytes. Enfin, la stimulation de TLR-4 par le LPS induit l'activation de la kinase JNK et/ou du facteur de transcription NFkB et pourrait être impliquée dans la régulation de l’expression des aquaglycéroporines, de MCP-1 et de GPR120 dans les adipocytes. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’apparition de l’obésité et du cancer du sein est influencée par l’exposition aux polluants environnementaux. Ces polluants interfèrent avec le fonctionnement normal de l’organisme causant des modifications dans le comportement cellulaire. Ils peuvent agir chacun seul ou sous forme de cocktail. Dans ce contexte, nous avons choisi trois polluants dans notre projet : le bisphénol A (perturbateur endocrinien), le glyphosate (désherbant) et l’acide okadaïque (toxine marine). Nous avons étudié leur effet seul ou en cocktail sur les cellules de cancer du sein MCF7 et MDA-MB231, les cellules épithéliale mammaire humaine HME1 et les préadipocytes humain HWP. Dans une première partie, nous avons étudié leur effet sur la viabilité cellulaire. L’électrophorèse 2D couplée à MS/MALDI-TOF, le dosage de l’activité des protéines phosphatases ont été menés pour comprendre le mécanisme d’action des polluants sur la viabilité cellulaire. La partie suivante a porté sur la détection et la quantification des polluants dans le milieu de culture afin de déterminer leur voie d’action : extra ou intra cellulaire. Finalement, nous avons étudié l’effet des polluants sur le cycle de vie des adipocytes et la lipogenèse. Également, l’effet de sécrétome des HWP (+/-polluants) sur la viabilité cellulaire des cellules cancéreuses a été étudié. / The development of obesity and breast cancer is influenced by exposure to environmental pollutants. These pollutants interfere with the normal body function causing changes in cells behavior. They can act each alone or as a cocktail. In this context, we have chosen three pollutants in our project : bisphenol A (endocrin disruptor), glyphosate (herbicide), okadaic acid (marin toxine). We have studied their effect of alone or in combination in cellular models : human breast cancer cells MCF7 and MDA-MB 231, human mammary epithelial cells HME1 and human preadipocytes HWP. In the first part, we have studied the effect of pollutants on cells viability. 2D electrophoresis coupled to MS/MALDI-TOF, measurement of proteins phosphatase activity were conducted to understand pollutants action mechanism on cells viability. In the following part we detected and quantified pollutants in culture medium to determine their pathway of action : extra or intra cellular. Finally, we studied the effect of pollutants on adipocytes life cycle and lipogenesis. Also, effect of secretome from HWP (+/- pollutants) on cancer cells viability was studied.

L'obésité se définit comme une accumulation anormale ou excessive de masse grasse corporelle pouvant nuire à la santé. En effet, surpoids et obésité concourent au développement de pathologies graves comme le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires qui représentent un véritable problème de santé publique dans de nombreux pays et à La Réunion. Aussi, la recherche des mécanismes physiopathologiques associés à l'obésité constitue un enjeu scientifique et médical majeur. Dans l'organisme, c'est au niveau du tissu adipeux que le stockage de gras se localise, plus précisément dans les cellules adipeuses (adipocytes) provenant elles-mêmes de la maturation de cellules précurseurs appelées préadipocytes. Chez le sujet obèse, le tissu adipeux stockant un excès de gras, est le siège d'un stress oxydatif et d'une inflammation chronique qui concourent à la résistance à l'insuline, engendrant un état diabétique. Plusieurs données bibliographiques montrent les effets antioxydants et anti-inflammatoires des produits végétaux riches en polyphénols et soulignent leur intérêt dans le cadre de thérapies innovantes vis-à-vis de l'obésité. La Réunion dispose d'une grande variété de ressources végétales dont des plantes médicinales qui présenteraient des propriétés anti-inflammatoires, antidiabétiques et « anti-obésité ». Cependant, il manque des données scientifiques pour valider leur éventuel bénéfice santé. L'objectif du travail de thèse était d'évaluer l'impact des extraits riches en polyphénols antioxydants de plantes médicinales de La Réunion sur la réponse métabolique et inflammatoire des cellules adipeuses dans le contexte de la pathologie de l'obésité. Pour ce faire, trois plantes médicinales ont été sélectionnées pour leur utilisation en pharmacopée traditionnelle, à savoir Antirhea borbonica (Bois d’Osto), Doratoxylon apetalum (Bois de gaulette) et Gouania mauritiana (Liane Montbrun). Nos résultats ont mis en évidence les propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires des extraits végétaux sur des préadipocytes 3T3-L1 soumis à des médiateurs majeurs liés à l'obésité tels que l'agent pro-oxydant H2O2, la cytokine pro-inflammatoire TNF-α et l'agent bactérien LPS. Par ailleurs, nos données ont montré la capacité des extraits végétaux à potentialiser l'accumulation de gras induite par l'insuline, et à réduire la sécrétion de molécules pro-inflammatoires des adipocytes 3T3-L1soumis à un stress oxydatif. Une étude menée sur des souris rendues obèses par un régime riche en graisses contenant ou non l'extrait de la plante D. apetalum a confirmé la capacité de cet extrait végétal à améliorer le stockage de gras, le statut antioxydant et le profil inflammatoire du tissu adipeux des animaux obèses. Plusieurs cibles moléculaires ont été identifiées dont les facteurs de transcription PPARγ et NF-κB, l'enzyme antioxydante SOD ainsi que les adipokines de type leptine, adiponectine, TNF-α, IL-6 et MCP-1. En conclusion, ce travail de thèse a permis d'évaluer, pour la première fois, l'impact d'extraits riches en polyphénols antioxydants de trois plantes médicinales locales sur la réponse métabolique et inflammatoire des cellules adipeuses, dans le contexte de l'obésité. L'utilisation des modèles cellulaires et animaux développés au cours de ce travail permettra de poursuivre l'exploration des voies moléculaires impliquées et d'identifier de possibles nouvelles cibles thérapeutiques. / During obesity, excess fat mass is accumulated in adipose tissue, more precisely in adipocytes, which the precursor cells are preadipocytes. Adipose tissue is the place of oxidative stress and chronic inflammation involved in insulin resistance and type 2 diabetes. Plants rich in polyphenol, known for their antioxidant and anti-inflammatory effects, are high of interest to fight against obesity. In La Réunion, medicinal plants are commonly used for these properties but few literature data exist. Our objective was to evaluate the impact of antioxidant polyphenol-rich extracts from medicinal plants of La Réunion, such as Antirhea borbonica (Bois d’Osto), Doratoxylon apetalum (Bois de gaulette), Gouania mauritiana (Liane Montbrun), on the metabolic and inflammatory response in adipose cells in the context of obesity. Our results have demonstrated antioxidant and anti-inflammatory properties of plant extracts on 3T3-L1 preadipocytes in presence of three mediators of inflammation. Plant extracts are able to potentiate fat accumulation induced by insulin reduce the secretion of pro-inflammatory molecules in 3T3-L1 adipocytes during oxidative stress. These results were confirmed by a study on animal model. The plant extract from D. apetalum improved storage fat, antioxidant status and inflammatory profile of adipose tissue of obese mice. This work lead to evaluated the impact of antioxidant polyphenol-rich extract from three medicinal plants on metabolic and inflammatory response in adipose cells in the context of obesity.

Le diabète et l’obésité ont atteint de telles proportions dans le monde qu’on parle de pandémie. Les enjeux médicaux et financiers font de ces deux maladies un problème majeur de santé publique. Deux groupes de facteurs contribuent à ces deux maladies : l’environnement, et la génétique sur laquelle cette thèse s’appuie. Ce travail s’est focalisé sur les formes rares et monogéniques qui constituent les formes extrêmes de diabète de type 2 et d’obésité.Ces formes sont loin d’être totalement élucidées. Mon projet s’est concentré sur l’utilisation du séquençage de nouvelle génération (NGS) pour identifier de manière plus optimale, par rapport au séquençage classique de type Sanger, des mutations dans des gènes déjà connus chez de nouveaux patients introduits dans notre cohorte dans une optique de diagnostic. Le deuxième objectif était d’utiliser les techniques de NGS pour découvrir de nouveaux loci, liés à de nouvelles voies de signalisation impliquées dans la physiopathologie du diabète et de l’obésité.La première approche utilise une technique d’enrichissement par hybridation en phase liquide et se focalise sur 34 gènes associés à des formes monogéniques et polygéniques d’obésité. Le criblage a été réalisé sur 201 individus dans 13 familles dont la cause d’obésité est inconnue. Cette approche a mené à l’identification d’une mutation dans un gène connu de l’obésité : PCSK1. Cette mutation est causale, car elle conduit à un codon-stop au début de la protéine et n’est présente que chez des individus obèses. De plus, l’étude fonctionnelle a démontré une inhibition partielle de PC1/3 par la protéine tronquée et un possible impact sur la maturation et la sécrétion de l’enzyme.La deuxième approche se base sur une technique d’amplification par PCR dans des microgouttelettes lipidiques développée par la société Raindance, dont le premier test vise à réidentifier les mutations causales du diabète et/ou de l’obésité chez 40 patients. Cette approche a donné des résultats satisfaisants, car pour une large majorité de patients, les mutations causales ont pu être à nouveau identifiées. Seul un patient n’a pu être reconfirmé à cause des outils bioinformatiques actuels qui restent limités dans la détection des indels complexes. Parmi les 39 patients identifiés, 3 d’entre eux sont potentiellement porteurs de plusieurs mutations causales. Cette technique pourrait être envisagée dans le domaine clinique, car elle permet une approche multigénique en fournissant un diagnostic rapide, moins couteux et qualitativement aussi bon que le séquençage Sanger.La troisième approche met en jeu le séquençage de l’exome entier (WES) chez 4 individus où la famille entière s’est précédemment révélée négative pour tous les gènes connus du diabète. Cette approche a permis la découverte d’un 13e gène du MODY, KCNJ11, et confirme le large spectre phénotypique qui va du diabète néonatal au MODY selon les mutations. La difficulté majeure de cette technique est le filtrage des variants en vue d’aboutir à une seule mutation causale (ou éventuellement plusieurs sur un même gène) pour identifier de nouveaux gènes du MODY. La stratégie utilisée combinait à la fois un filtrage bioinformatique, avec par exemple des filtres sur la coségrégation familiale et sur des bases de SNPs référencés, et un filtrage biologique, avec l’utilisation d’une technique de génotypage haut débit. En conclusion, ce travail a permis de tirer parti des avancées technologiques comme la capture, le séquençage ciblé de masse et le NGS pour élucider et améliorer le criblage des formes monogéniques de diabète et d’obésité. Cette amélioration de la compréhension des mécanismes moléculaires conduira peut-être au développement de meilleurs traitements comme la médecine personnalisée. On espère voir des améliorations directes pour le patient dans un futur proche, par exemple un diagnostic moléculaire plus rapide, plus sûr et plus exhaustif. / Diabetes and obesity have reached such proportions worldwide we are talking about pandemic. Both diseases are a major cause of mortality and multiple complications. Medical and financial issues are for both diseases a major public health problem. Two groups of factors contribute to these two diseases: environment, and genetics on which this thesis is based. This work focused on rare and monogenic forms which are extreme forms of type 2 diabetes and obesity.These forms are far from being fully understood. My project focused on the use of next generation sequencing (NGS) to identify more optimally, compared to conventional Sanger sequencing, mutations in already known genes among new patients in our cohort for diagnostic purposes. The second objective was to use NGS to discover new loci associated with new signaling pathways involved in the pathophysiology of diabetes and obesity.The first approach uses a liquid-phase hybridization technique and focuses on 34 genes associated with monogenic and/or polygenic obesity. The screening was carried out on 201 people in 13 families for which the cause of obesity is unknown. This approach led to the identification of a mutation in a known gene of obesity: PCSK1. This mutation is causal because it leads to a stop codon at the beginning of the protein and is present only in obese individuals. Additionally, functional studies have demonstrated partial inhibition of PC1/3 by the truncated protein and the possible impact on the processing and secretion of this enzyme. This study has been published published in the "International Journal of Obesity" newspaper.The second approach is based on a PCR amplification technique in lipid microdroplets developed by Raindance. The first test is to re-identify the causal mutations of diabetes and/or obesity in 40 patients. This approach has yielded satisfactory results because for a large majority of patients, the causative mutations have been identified again. Only one patient was unable to be reconfirmed because current bioinformatics tools are limited in the detection of complex indels. Of the 39 patients identified, 3 of them are potential carriers of several causative mutations. This technique could be considered in the clinical field because it allows a multigene approach by providing a rapid diagnosis, cheaper and with a quality similar to the gold standard Sanger sequencing. For us, the purpose of this technique is a fast and optimal clinical diagnosis in order to identify unsolved cases, which are candidates for exome sequencing. This second study was published in "Diabetes Care" journal.The third approach involves whole exome sequencing (WES) in 4 individuals where the whole family was previously tested negative for all known genes of diabetes. This approach led to the discovery of a thirteen MODY gene, KCNJ11, and confirms the broad phenotypic spectrum that goes from neonatal diabetes to MODY depending on the mutations. The major difficulty with this technique is filtering variants in order to get a single causal mutation (or possibly several on the same gene) to identify new MODY genes. The strategy we used combined both a bioinformatics filter for example with filters on family cosegregation and on SNP databases and a biological filter, with the use of a technique for high-throughput genotyping. This pioneering study in the use of NGS to identify new genes of MODY has been published in "PLoS ONE".In conclusion, this work took advantage of technological advances such as capture, targeted sequencing and NGS to elucidate and to improve the screening of monogenic forms of diabetes and obesity. This improved understanding of the molecular mechanisms may lead to the development of better treatments like personalized medicine. We hope to see direct improvements for patients in the near future, such as a more accurate, faster and more comprehensive molecular