La génétique, et par extension le séquençage de l’ADN, sont des outils qui ont transformé la compréhension des mécanismes impliqués dans la survenue de nombreuses pathologies, dont l’obésité. Les technologies aujourd’hui à notre disposition nous permettent de déterminer rapidement si un patient est ou non porteur d’un évènement génétique pouvant expliquer sa pathologie. L’une des techniques les plus utilisées en diagnostic aujourd’hui est le séquençage d’exome, ou WES, qui permet une excellente détection des mutations ponctuelles dans les régions codantes du génome. Mais d’autres évènements comme les copy number variants, ou CNV, peuvent également expliquer certaines pathologies, dont l’obésité, via entre autres les CNV de la région 16p11.2. Actuellement, la technique de référence pour la détection de ces copy number variants est l’analyse de puces CGH (Comparative Genomic Hybridization), mais celles-ci ne permettent pas de détecter des mutations non répertoriées au préalable lors de la création de la puce. Sur le principe, le séquençage d’exome peut lui aussi être utilisé pour détecter les CNV, mais son absence de couverture des régions non codantes du génome ne permet pas une détection efficace de ces CNV, car ceux-ci peuvent survenir sur l’ensemble du génome, en englobant des régions codantes et non codantes au sein d’un seul évènement. Le séquençage génome complet peut détecter ces deux types d’évènement, mais son cout est encore élevé ce qui freine sa démocratisation, et l’analyse de données associées nécessite d’importantes ressources informatiques, et le rend difficilement utilisable en diagnostic de routine en l’état actuel des choses. Il est donc pour l’instant nécessaire d’avoir recours à deux techniques différentes pour couvrir ces deux types d’évènements génétiques. Cela implique d’utiliser des échantillons parfois très précieux à deux reprises, de supporter les couts liés à deux techniques diagnostiques (d’environ 450 euros pour le séquençage d’exome au laboratoire et un cout un peu plus élevé pour une puce à ADN dans un laboratoire clinique), et d’allonger les temps de rendu de résultats et donc la durée d’établissement du diagnostic du patient. Cet état de fait nous a conduit à développer une technique de séquençage, que nous avons nommé CoDE-seq (Copy number variation Detection and Exome sequencing), et qui permettra la détection simultanée de ces deux types d’évènements, pour diminuer les temps d’établissement de diagnostics, leurs couts, et la quantité d’échantillon nécessaire. Ce travail a nécessité deux aspects : la mise au point technique et la mise au point analytique. La mise au point technique est passée par la création d’une nouvelle « capture », permettant une détection correcte des mutations ponctuelles de l’exome et des CNV de tout le génome. La mise au point analytique a consisté à définir la méthode à employer, et à permettre d’arriver à une détection fiable, à la fois sensible et spécifique, des CNV sur l’ensemble du génome. Une fois ces CNV identifiés, la question de leur signification fonctionnelle se pose également, et une seconde partie de ma thèse porte sur l’étude de cette signification fonctionnelle, via l’étude de la conformation spaciale de la chromatine et de l’influence des CNV sur celle-ci. / Genetics, and by extention DNA sequencing, are tools that have modified the understanding of the mechanisms involved in genetic diseases, like obesity. Today’s technology has allowed us to rapidly find if a patient carries a genetic event that may explain his/her pathology. One of the most used technology for diagnostic is exome sequencing, or WES, which enables an excellent detection of point mutations in coding regions of the genome. However other events, such as copy number variations, or CNV, can also explain some pathologies, like a severe form of obesity due to CNV in the chr16p11.2 region. Actually, the gold standard method for an accurate detection of CNV is array CGH, but this technology cannot detect new point mutations. Exome sequencing can be used to detect CNV, but the lack of coverage in non-coding regions limits CNV detection sensitivity. Of note, whole genome sequencing can detect both CNVs and point mutations, but it is still very expensive and needs huge informatics capacities, which is an obvious limitation for a routine diagnostic use.For now, we have had to use two different methods in order to accurately detect both CNVs and point mutations. In other words, we have had to use precious samples two times, to assume the cost of two different methods (which is nearly 450 euros in the laboratory for exome sequencing, and a bit more for array CGH in a clinical laboratory), and to consider the time of the realization of two different methods in order to achieve a complete diagnostic.In this context, we aimed to develop an innovative sequencing method, named CoDE-seq (Copy number variation Detection and Exome sequencing), which would allow us to simultaneously detect both CNVs and point mutations, in order to reduce the time of diagnostic, the cost, and the needed quantity of sample.This work included the method conception, and the data analysis steps. The method conception has been done through the creation of a new capture enabling the detection of point mutations in the exome, and CNVs all along the genome. Furthermore, the data analysis step included the choice of the bioinformatics methods to be used, in order to get a specific and sensitive CNV detection, all along the genome.We were also interested in the fonctional significance of identified CNV, and tried to decipher it by the study of chromatine spacial conformation and the influence of these CNV.

Les obésités monogéniques et syndromiques sont des formes rares d'obésité, dont tous les facteurs génétiques ne sont pas connus. Quelle est l'implication des mutations du gène LEPR dans l'obésité sévère? Un séquençage de LEPR a été réalisé chez 535 sujets obèses Français.En France, les mutations homozygotes de LEPR ne sont pas rares (2,24%) et se caractérisent par une obésité extrême à début très précoce, troubles du comportement alimentaire et anomalies endocriniennes. En particulier, une nouvelle mutation ?exon6- 8 a été identifiée chez 6 sujets originaires de l'île de La Réunion, suggérant un effet isolat. La perte de poids après chirurgie bariatrique était très variable. Enfin, les sujets hétérozygotes ne présentaient pas de phénotype intermédiaire, avec une obésité inconstante sans anomalies endocriniennes. Quels sont les autres gènes impliqués dans les obésités syndromiques? Un séquençage d'exome a été réalisé chez 8 sujets avec obésité sévère et précoce et retard mental. Puis un variant a été génotypé chez 43 sujets atteints d'obésité syndromique, 178 ayant une obésité commune et 195 non obèses. Onze variants géniques ont été identifiés et étaient impliqués dans 4 voies physiopathologiques: neurogénèse, excitabilité neuronale/neurotransmission, remodelage de la chromatine, fonction ciliaire. Au vu de son potentiel effet délétère, un variant de MYT1L a été sélectionné et détecté chez 11,76% des patients ayant une obésité syndromique, 19,66% des enfants ayant une obésité commune et 6,67% des témoins suggérant un polymorphisme fréquent. Les sujets non porteurs avaient plus de probabilité d'avoir un IMC normal, suggérant le rôle de MYT1L dans le développement de l'obésité. / Monogenic and syndromic obesities are rare forms of obesity, which all genetic factors are not yet known.What is the implication of LEPR gene mutations in severe obesity?A direct sequencing of the LEPR gene was performed in 535 obese French subjects.In France, homozygous LEPR mutations are not rare (2.24%) and are characterized by extreme early-onset obesity, food impulsivity and endocrine disorders. Especially, we identified a new LEPR mutation Δexon6- 8 in 6 subjects originated from Reunion Island, suggesting a founder effect. Results concerning weight loss surgery were inconsistent in homozygous LEPR mutation carriers. Heterozygous LEPR mutation carriers exhibited no intermediate phenotype, with inconstant obesity and without endocrine abnormality. What are the other genes involved in syndromic obesities?A whole-exome sequencing was performed in 8 subjects with severe early-onset obesity and mental delay. Then a variant was genotyped in 43 subjects with syndromic obesity, 178 with common obesity and 195 nonobese controls.Eleven genic variants were identified and are implicated in 4 physiopathological pathways: neurogenesis, neuronal excitability/neurotransmission, chromatin remodelling, ciliary function. Because of its potential deleterious effect, a MYT1L variant was selected and detected in 11.76% of patients with syndromic obesity, 19.66% of children with common obesity, and 6.67% of controls, suggesting a common polymorphism. Non-carriers subjects had more probability to have a normal BMI, suggesting the role of MYT1L in obesity development.

L'activité physique est un élément essentiel dans les programmes de perte de poids et est encouragée chez les patients obèses sévères dans le contexte de chirurgie bariatrique. Cependant, peu d'études ont étudié le volume et l'intensité des activités physiques pratiquées par les patients avant et après l'opération, et aucune n'a évalué l'impact d'un programme d'exercices supervisés de 12 semaines sur ces paramètres. Les principaux objectifs étaient donc de : 1) caractériser le niveau d’activité physique des patients avec obésité sévère en attente de chirurgie bariatrique, 2) comparer les effets d’un programme d’entraînement supervisé de 12 semaines sur le niveau d’activité physique à 6 et 12 mois après une chirurgie bariatrique et 3) observer les associations entre le niveau d’activité physique quotidien et la capacité cardiorespiratoire ainsi que la qualité du muscle à la mi-cuisse. Cette étude randomisée contrôlée a comparé des patients ayant subi une chirurgie bariatrique assignés aléatoirement dans le groupe suivant un programme d'exercices supervisés (GEx = 40) avec celui recevant les soins usuels (GC = 19). À l’aide d’accéléromètres SenseWear® Pro 2 (SWA), nous avons mesuré le niveau quotidien d’AP pour évaluer; 1) la pratique d’activité physique avant et après l’intervention et, 2) l’efficacité d’une intervention supervisée de 12 semaines visant à augmenter le niveau quotidien d’activité physique. Nos travaux ont mis en évidence que les patients en attente de chirurgie bariatrique sont peu actifs, voire inactifs dans leur quotidien et que, malgré une augmentation des niveaux d’activité physique à 6 et 12 mois, la participation à un programme d’activité physique supervisé n’entraine pas de bénéfices supplémentaires sur le niveau quotidien d’activité physique des patients. Par ailleurs, un niveau plus élevé d’activité physique quotidienne est positivement associé à une meilleure capacité cardiorespiratoire et une qualité du muscle à la cuisse supérieure. / Physical activity is an important component of any weight loss program and is strongly encouraged for severely obese patients undergoing bariatric surgery. However, few studies have determined the amount and intensity of activities undertaken pre- and post-operatively by bariatric surgery patients using objective physical activity measures and none have assessed the impact of a 12-week supervised exercise program on these parameters. The objectives of this dissertation were to: 1) characterize the level of daily physical activity of patients with severe obesity waiting for bariatric surgery, 2) compare the effects of a 12-week supervised training program on the daily level of physical activity at 6 and 12 months after bariatric surgery; and 3) observe associations between daily physical activity level and cardiorespiratory fitness as well as muscle quality at mid-thigh. This randomized controlled trial compared patients who had bariatric surgery and were assigned randomly in a supervised exercise program group (ExG=40) with those who received usual care (CG=19) up to a year post-intervention. Using the SenseWear® Pro 2 Armband accelerometers (SWA), we measured daily PA level to evaluate; 1) physical activity behavior pre- and post-intervention and, 2) to assess the efficacy of a 12-week supervised training intervention to increased daily physical activity in this population. Our work has shown that patients waiting for bariatric surgery are low active or even inactive in their daily lives and that, despite an increase in physical activity levels at 6 and 12 months, participation in a 12-week supervised training program does not provide additional benefits to the daily level of physical activity of these patients. In addition, a higher amount of daily physical activity is associated with a better cardiorespiratory fitness and a higher mid-tight muscle mass quality

La cause principale de l'obésité provient d'un bilan calorique positif, ce qui stimule le corps à stocker cet excès dans le tissu adipeux. Jusqu'à présent, ce problème n'a pu être élucidé. L'objectif des études sur l'obésité est de trouver des mesures concrètes de prévention ou des traitements efficaces pour les personnes obèses ou souffrant de maladies qui y sont associées. Le tissu adipeux est un organe endocrinien produisant diverses hormones, nommées adipokines, impliquées tant dans le développement que la prévention de l'obésité, et est donc une cible logique pour nos études. La protéine stimulant l'acylation (ASP) est une hormone produite par le tissu adipeux qui joue un rôle au niveau de l'absorption des triglycérides alimentaires et pourrait ainsi réguler le développement de l'obésité. L'objectif de cette thèse est d'étudier diverses populations humaines sous des conditions (internes ou externes) variables et de mesurer l'altération des concentrations d'hormones provenant du tissu adipeux, principalement l'ASP, en fonction du groupe de population ou de l'état métabolique, et de mesurer en plus l'association entre ces hormones et les facteurs de risques liés à l'obésité et ses co-morbidités. L'objectif global sera atteint à l'aide de cinq études : 1) Mesurer les niveaux d'adipokines chez des adultes en santé voyageant à des hautes altitudes afin de déterminer les effets de l'exercice/hypoxie sur les fonctions du tissu adipeux. 2) Déterminer les effets d'une intervention pharmacologique (via les bêta-bloquants) sur les concentrations plasmatiques d'ASP durant des périodes d'exercice et postprandiales. 3) Comparer les concentrations plasmatiques d'ASP chez une population inuit à celles retrouvées chez une population caucasienne et vérifier si l'ASP est associée aux facteurs de risques cardiovasculaires dans ces deux populations. 4) Analyser les concentrations d'ASP et de sa protéine précurseur, le C3, chez des individus chinois atteints de divers problèmes cardiovasculaires. Et finalement, 5) Déterminer les conséquences métaboliques et le profil d'adipokines d'enfants nés de mères obèses ou ayant subi une amélioration métabolique marquée suite à une chirurgie bariatrique. Nous avons observé que l'ASP répond de façon différente en fonction de l'état de santé du sujet, de la signalisation bêta-adrénergique, de l'altitude, de l'ethnicité et du milieu intra-utérin. Elle agit comme lien entre la fonction du tissu adipeux, la satiété et l'immunité : tous des facteurs importants dans la détermination du développement et de la progression de l'obésité ainsi que de son traitement. Les données présentées ici suggèrent que le tissu adipeux et les hormones qu'il sécrète sont des éléments critiques dans le développement de l'obésité et qu'ils pourraient ainsi être la cible de traitements contre l'obésité.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016 / Une accumulation excessive de tissu adipeux à l’intérieur de la cavité abdominale est fortement associée aux altérations métaboliques. La dysfonction des tissus adipeux, conduisant à un stockage limité des lipides, pourrait représenter l’un des principaux mécanismes pour expliquer le lien entre l’obésité viscérale et les altérations métaboliques. La pathogenèse d’un tissu adipeux dysfonctionnel se caractérise, entre autres, par : 1) une accumulation préférentielle de graisse viscérale; 2) une hypertrophie adipocytaire; 3) une augmentation du nombre de cellules immunitaires infiltrant le tissu adipeux; 4) des changements dans la composition cellulaire du tissu adipeux; et 5) une hypersécrétion de cytokines proinflammatoires. L’objectif général de cette thèse est d’examiner les caractéristiques fonctionnelles et morphologiques des tissus adipeux abdominaux en relation avec la physiopathologie de l’obésité viscérale. Afin de rencontrer cet objectif, nous avons développé une approche méthodologique permettant de cibler plusieurs aspects de la dysfonction adipeuse à partir d’échantillons de tissus adipeux sous-cutané et omental prélevés chez des femmes couvrant le spectre d’adiposité de mince à obèse. Nous avons également mesuré la distribution des graisses et la composition corporelle par tomographie axiale et absorptiométrie aux rayons X (DEXA), respectivement. D’abord, nous avons démontré qu’une accumulation excessive de graisse viscérale est un prédicteur significatif d’un tissu adipeux dysfonctionnel, caractérisé, entre autres, par une hypertrophie adipocytaire et une augmentation de la proportion des petits adipocytes dans les deux compartiments adipeux. De plus, nos résultats ont révélé que les adipocytes hypertrophiés des deux compartiments adipeux sont caractérisés par une réponse lipolytique augmentée et une expression altérée des gènes codant pour des protéines impliquées dans le métabolisme de l’adipocyte ou l’inflammation. Par ailleurs, nous avons montré que les préadipocytes localisés dans le tissu adipeux viscéral sécrètent plus de PGF₂α en réponse aux stimuli inflammatoires que ceux localisés dans les dépôts adipeux sous-cutanés, suggérant une prédisposition des cellules du compartiment viscéral à répondre à l’inflammation. Tel que rapporté dans d’autres modèles, nous avons observé que l’aldo-céto réductase AKR1B1 semble avoir un rôle prédominant dans la synthèse de PGF₂α par les préadipocytes humains. Enfin, nos études ont démontré que seulement l’accumulation de collagène autour des adipocytes, spécialement dans le dépôt adipeux omental, est associée aux mesures d’adiposité et aux altérations métaboliques. Ainsi, l’accumulation de collagène péricellulaire pourrait être plus délétère que la déposition de collagène totale et pourrait contribuer à la dysfonction des tissus adipeux en limitant l’expansion des adipocytes. En conclusion, nos travaux montrent que plusieurs aspects de la dysfonction adipeuse sont associés à l’obésité viscérale et aux altérations cardiométaboliques. / Robust clinical and epidemiological studies now support the notion that excess fat accumulation within the abdominal cavity is strongly associated with metabolic alterations such as insulin resistance and dyslipidemia. Adipose tissue dysfunction, leading to limited lipid storage and reduced adipose tissue expandability, represents one of the major mechanisms to explain the link between visceral obesity and metabolic alterations. The pathogenesis of adipose tissue dysfunction is characterized by 1) excess visceral fat accumulation; 2) adipocyte hypertrophy and impaired adipogenesis; 3) increased number of immune cells infiltrating adipose tissue; 4) changes in the cellular composition of adipose tissue; and 5) secretion of pro-inflammatory cytokines. The overall objective of this thesis is to examine functional and morphological characteristics of human abdominal adipose tissues in association with the pathophysiological impact of visceral obesity. To achieve our objective, we have developed approaches to target each aspect of adipose tissue dysfunction using omental and subcutaneous fat surgical samples obtained in lean to obese women. Body composition and fat distribution were measured by dual-energy x-ray absorptiometry (DEXA) and computed tomography, respectively. First, we found that excess visceral fat accumulation is a strong marker of dysfunctional adipose tissue, which is characterized by hypertrophic adipocytes of the large cell populations and increased proportion of small cells in both fat compartments. Furthermore, our results revealed that hypertrophic adipocytes in both fat compartments are characterized by alterations in adipocyte lipolysis and adipose tissue expression of genes coding for proteins involved in adipocyte metabolism or inflammation. We demonstrated that preadipocytes from the omental fat compartment released more PGF₂α in response to inflammatory stimuli compared to those from the subcutaneous fat, indirectly suggesting a predisposition of omental fat cells to respond to inflammation through this mechanism. As previously demonstrated in other models, we found that the aldose reductase AKR1B1 has a predominant role in PGF₂α synthesis by human preadipocytes. Our studies demonstrated that only collagen deposition around adipocytes, especially in the omental fat compartment, is associated with adipocyte measurements and cardiovascular risk variables. Our findings are consistent with the hypothesis that pericellular collagen accumulation may be more detrimental than total collagen accumulation and may contribute to adipose tissue dysfunction by limiting further adipocyte expansion. In conclusion, our studies show that many aspects of adipose tissue dysfunction are associated with visceral obesity and cardiometabolic alterations.

Chez l’humain, l’acyl-CoA : diacylglycérol acyltransférase (DGAT), une enzyme transmembranaire localisée au niveau du réticulum endoplasmique, joue un rôle important dans la synthèse des triglycérides puisqu’elle catalyse l’étape ultime de la synthèse de ces molécules lipidiques. Cette enzyme pourrait être impliquée dans la pathogénèse de l’obésité et dans le développement des complications métaboliques qui lui sont associées. Nous avons étudié les différences régionales dans l’activité de la DGAT dans des échantillons adipeux de femmes minces à obèses. Nous avons démontré que l’obésité abdominale n’est pas associée à des altérations dans l’activité de la DGAT lorsque cette dernière est exprimée par µg protéine ou par 1000 cellules. Par ailleur, un taux de synthèse défectueux des triglycérides était associé à un enrichissement en triglycérides des lipoprotéines sanguines, ainsi qu’à une plus grande adiposité lorsque l’activité de la DGAT était exprimée par mg lipide. / In humans, the acyl-CoA : diacyglycerol acyltranferase (DGAT), a transmembrane enzyme mainly found in the endoplasmic reticulum, plays an important role in triglyceride synthesis as it catalyses the final step in the synthesis of these lipid molecules. Studies in animals and humans have demonstrated that this enzyme is implicated in the pathogenesis of obesity. We examined the relationship between DGAT activity and total adiposity, as well as body fat distribution, adipocyte size and the metabolic profile, with a particular emphasis on blood lipoprotein composition. We found that abdominal obesity is not related to alterations in DGAT activity when expressed per g microsomal protein or 1000 cells. A defect in TG synthesis rate is predictive of adiposity and blood lipoprotein TG enrichment only when considering DGAT activity per tissue lipid mass.

L'obésité est une pandémie dont la prévalence atteint des proportions alarmantes et qui est accompagnée d'un cortège de maladies cardiométaboliques comme le diabète de type 2 ou la stéatose hépatique non alcoolique. Dans ce contexte, il devient crucial de développer de nouvelles stratégies alimentaires. De plus, la science a récemment révélé l'implication du microbiote intestinal dans la gestion de l'énergie de l'hôte ainsi que dans les maladies cardiométaboliques. Les travaux de cette thèse regroupent plusieurs interventions nutritionnelles dans des modèles pré-cliniques, qui ont eu pour but d'étudier la relation entre ces maladies, l'alimentation et la modulation des populations intestinales. D'abord, nous avons évalué l'impact des acides gras oméga-3 polyinsaturés (ω3) et des produits laitiers fermentés sur la prévention de l'obésité. La comparaison de deux voies d'administration a révélé que les ω3, qu'ils soient exogènes (donnés par gavage) ou endogènes (produits au niveau tissulaire par le gène fat-1) prévenaient l'apparition de paramètres métaboliques liés au développement de l'obésité et modulaient le microbiote intestinal, notamment en augmentant l'abondance du genre Allobaculum. Nous avons également révélé l'importance de l'axe intestin-foie car seule l'administration orale des ω3 a contre carré l'accumulation lipidique hépatique. Cependant, contrairement aux ω3 produits de manière endogène, ils n'amélioraient pas l'homéostasie du glucose. De plus, les profils lipidique et endocannabinoïde avaient une signature différente selon la voie d'administration. Nous avons ensuite révélé l'impact de la fermentation des produits laitiers dans la prévention des maladies cardiovasculaires au travers de deux modèles animaux, prompts à développer l'obésité et l'athérosclérose. Nous avons montré que le remplacement de 50% de la source protéique par des protéines de yaourt (YP) et de lait fermenté par Lactobacillus helveticus(FMP) améliorait la santé intestinale grâce à des effets immunomodulateurs et la modification des populations bactériennes. Le YP et le FMP induisaient également des effets bénéfiques inhérents à chacun des modèles comparativement à une source de protéine non laitière ou laitière non fermentée. Dans un deuxième temps, nous avons étudié la pertinence de certaines composantes utilisées actuellement dans les diètes animales qui servent de contrôle dans les modèles d'obésité. D'une part, nous avons montré qu'une diète « chow » riche en fibres et une diète faible en gras purifiée induisaient une réponse métabolique différente médiée par la modification du microbiome intestinal. D'un autre côté, les animaux nourris avec ces deux diètes avaient un profil d'acides biliaires similaire et répondaient de la même façon à un test de tolérance au glucose. Nous avons ainsi démontré l'importance du contenu en fibres et en gras dans le choix des diètes contrôles lors d'une intervention nutritionnelle animale. D'autre part, nous avons finalement révélé l'importance de prêter attention à la source protéique dans ces mêmes études précliniques d'obésité. En effet, la plupart des diètes animales contiennent de la caséine comme seule et unique source de protéine. Or, nous avons démontré qu'une source protéique diversifiée, basée sur la consommation humaine, exacerbait l'altération des paramètres métaboliques induits par l'obésité comparée à la caséine. Elle modifiait également les populations intestinales indépendamment du contenu en gras et en sucre, révélant également le rôle potentiel des acides gras à chaîne courte ramifiés dans les maladies cardiométaboliques. Nous avons également montré que ces changements du microbiote précédaient les changements métaboliques et étaient liés à une signature métabolomique différente. Les travaux de cette thèse montrent ainsi la relation étroite qu'il existe entre alimentation, maladies cardiométaboliques et microbiote intestinal. Ce manuscrit propose des pistes d'interventions nutritionnelles et encourage les chercheurs à mieux considérer la composition des diètes utilisées dans les modèles animaux d'obésité. / Obesity is a pandemic whose prevalence is reaching alarming proportions, and is associated with a range of cardiometabolic diseases, such as type 2 diabetes and non-alcoholic fatty liver disease. In this context, it is crucial to develop new food strategies. Also, the role of gut microbiota was recently revealed in the management of the host energy related to cardiometabolic diseases. This work aimed to study the relationship between these diseases, diet and the modulation of intestinal populations and brings together several nutritional interventions in preclinical models. First, we assessed the impact of omega-3 polyunsaturated fatty acids (ω3) and fermented dairy products on the prevention of obesity. The comparison of two routes of administration revealed that ω3, either exogenous (orally gavaged) or endogenous (produced in tissues via the fat-1 gene expression) prevented obesity-linked metabolic parameters alteration and modulated the intestinal microbiota, increasing the abundance of the genus Allobaculum. We also revealed the importance of the gut-liver axis as only oral ω3 administration counteracted liver lipid accumulation. However, unlike the endogenously produced ω3, ω3 orally gavaged did not improve glucose homeostasis. In addition, mice administered with either exogenous or endogenous ω3 displayed distinct lipid and endocannabinoid profiles. We then revealed the impact of the fermentation of dairy products in the prevention of cardiovascular diseases through two animal models, which are quick to develop obesity and atherosclerosis. We have shown that replacing 50% of the protein source with yogurt proteins(YP) and milk fermented with Lactobacillus helveticus (FMP) improved intestinal health through immunomodulatory effects and the modification of bacterial populations. YP and FMP also induced inherent beneficial effects in each of the models compared to a non-dairy or unfermented protein source. In a second step, we studied the relevance of certain components currently used in animal diets which serve as a control in obesity models. On the one hand, we showed that a high-fiber "chow" diet and a purified low-fat diet induced a different metabolic response mediated by the modification of the intestinal microbiome. On the other hand, animals fed these two diets had a similar bile acid profile and responded similarly to a glucose tolerance test. Thus, we have demonstrated the importance of fiber and fat content in the choice of control diets for an animal nutritional intervention. On the other hand, we finally revealed the importance of paying attention to the protein source in these same preclinical obesity studies. Indeed, most animal diets contain casein as the one and only source of protein. However, we have demonstrated that a diversified protein source, based on human consumption, exacerbated the alteration of metabolic parameters induced by obesity compared to casein. It also altered intestinal populations regardless of fat and sugar content and revealed the potential role of branched short chain fatty acids in cardiometabolic diseases. We have also shown that these changes in the microbiota preceded metabolic changes which are linked to a specific metabolomic signature. Thus, the work of this thesis shows the close relationship that exists between diet, cardiometabolic diseases and intestinal microbiota. This manuscript suggests avenues for nutritional interventions and encourages researchers to better consider the composition of the diets used in animal models of obesity.

L’obésité est de nos jours un problème croissant à travers le monde. La morbidité qui y est associée est surtout reliée au développement des différentes composantes du syndrome métabolique (SMet), une constellation de facteurs de risque regroupant l’hypertension, la dyslipidémie (concentration faible de cholestérol des lipoprotéines à haute densité (C-HDL) et élevée de triglycérides (TG)), l’hyperglycémie et l’obésité. Cependant, certains sujets obèses demeurent métaboliquement sains. Les facteurs génétiques joueraient donc un rôle important dans le développement de l’obésité et de ses complications. Les facteurs épigénétiques semblent également y avoir des effets. L’analyse de tissu adipeux viscéral (TAV) a donc été réalisée pour mener à la découverte de plusieurs gènes différentiellement exprimés et méthylés entre les obèses atteints et non atteints par le SMet. Les deux gènes candidats NMT1 et DGKZ font partie de ce groupe et leurs associations avec les composantes du SMet ont été testées. Leurs niveaux de méthylation et d’expression génique ont aussi été analysés. / Obesity is now a major problem worldwide. Its associated morbidity is mostly related to the components of metabolic syndrome (MetS), a constellation of risk factors including hypertension, dyslipidemia (low HDL-C concentration and high concentration of TG), hyperglycemia and obesity. However, some obese subjects remain metabolically healthy. Genetic has thus been established as playing a major role in the development of obesity and its complications. Epigenetic factors may also be involved. The analysis of visceral adipose tissue (VAT) was thus done and led to the discovery of several differentially expressed and methylated genes between groups of obese affected and unaffected with MetS. The two candidate genes NMT1 and DGKZ were part of these and their associations with components of MetS were tested, as well as their methylation and expression levels.

L'obésité est un fléau mondial. Il est démontré que le tissu adipeux abdominal viscéral (TAV) est plus néfaste à la santé que l'accumulation de tissu adipeux abdominal sous-cutané (TASC). Les recherches étudiant la réponse des différents compartiments adipeux à la suite d'une modification des habitudes de vie chez l'homme sédentaire sont presque inexistantes. Le présent ouvrage a pour objectif d'étudier les interrelations entre différents indices du tissu adipeux à la suite de l'amélioration des habitudes de vie pendant une année chez des hommes présentant une obésité abdominale. En réponse à l'intervention, contrairement à la mesure du tour de taille, la mesure des plis cutanés prédisait faiblement les variations dans la réponse du TAV ainsi que du TASC. Par conséquence, la pertinence clinique de la mesure des plis adipeux est donc remise en question. Notre étude ne suggère pas que le TASC profond et le TAV auraient le même comportement à la suite d'une perte de poids induite par un programme d'amélioration des habitudes de vie.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / La dexfenfluramine, isomère -d- de la fenfluramine, est un médicament prescrit principalement aux patients obèses et diabétiques non-insulinodépendants. Initialement utilisée pour son action anti-obésité, cet agent anorexigène agit par un mécanisme sérotoninergique au niveau du cerveau (Borsini et al., 1982). La prescription de la dexfenfluramine à des diabétiques non-insulinodépendants a montré une réduction de la résistance à l'insuline et une amélioration de la tolérance au glucose chez ces patients (Turtle et Burgess, 1973; Riveline, 1979; Pasquine et Thenen, 1981; Hamet et al., 1986; Pestell et al., 1989; Stewart et al., 1993). Le mode d'action de ce médicament pourrait donc être lié à un mécanisme hépatique. Le foie, étant l'organe qui règle l'homéostasie du glucose, nous avons voulu savoir comment la dexfenfluramine améliore la tolérance au glucose. Par conséquent, nous avons étudié l'effet antihyperglycémique de la dexfenfluramine en interaction avec le glucagon dans des hépatocytes isolés de rat. La préincubation des hépatocytes avec la dexfenfluramine entraîne une inhibition dose-dépendante de la production d'AMP cyclique (AMPc) induite par une concentration optimale de glucagon (100 nM). Cette inhibition s'avère complète avec 1 mM de dexfenfluramine. Nous disposons ainsi d'un outil très intéressant pour étudier les conséquences d'une absence de formation d'AMPc induite par le glucagon sur la cascade glycogénolytique : la protéine kinase dépendante de l'AMPc (PKA) est activée, suggérant ainsi que son activation requiert une très faible quantité d'AMPc. Les enzymes phosphorylase kinase et phosphorylase sont également activées; leur activation corréle avec l'activation maintenue de la PKA et peut aussi s'expliquer par la composante calcique du système de transduction induit par le glucagon. La production de glucose stimulée par le glucagon est inhibée par la dexfenfluramine et ne corréle pas avec l'activation de la phosphorylase, enzyme catalysant l'étape limitante de la glycogénolyse. De plus, on observe que la dexfenfluramine à 1 mM lève l'inhibition de la production de lactate et de pyruvate par une concentration optimale de glucagon (100 nM). Pourtant, la dexfenfluramine ne prévient pas l'inactivation de la pyruvate kinase par le glucagon; la drogue semble agir via une stimulation allostérique de la pyruvate kinase. En effet, la pyruvate kinase peut être stimulée par le fructose-1,6-bisphosphate (Feliu et al., 1976; Claus et al., 1979). La dexfenfluramine augmente la concentration de fructose-2,6-bisphosphate (F-2,6-BP) dans les hépatocytes. Or, ce métabolite stimule fortement la synthèse de F-1,6-BP, ce qui expliquerait l'existence de flux de carbones à travers la pyruvate kinase. L'inhibition de la glycolyse par le glucagon est levée par la dexfenfluramine. Geelen et al. (1983 a et b) ont montré que la néoglucogénèse était inhibée par la dexfenfluramine. Nos résultats montrent que la baisse de la production de glucose pourrait s'expliquer davantage par une stimulation de la glycolyse que par une diminution significative de la glycogénolyse. La dexfenfluramine exerce des effets antiglucagon sur le métabolisme du glucose hépatique et, de par son effet antihyperglycémique, contribue à l'amélioration de la tolérance au glucose observée in vivo.