Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 226-259. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. 91-105. Publié aussi en version électronique.

Thèse (Ph. D.) -- Université Laval, 1998. / Dans le titre le chiffre 3 est souscrit. Bibliogr.: f. 201-237. Publié aussi en version électronique.

Thèse (Ph. D.) -- Université Laval, 1998. / Les chapitres 5 à 12, rédigés par l'auteur et collab., en anglais, avec résumés français, ont été soumis ou publiés dans différents titres de périodiques. Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Les cellules souches du tissu adipeux (ASC pour Adipose-derived Stem Cells) constituentaujourd’hui une source de cellules souches particulièrement prometteuses dans le domaine dela thérapie cellulaire. Considérée comme une alternative sérieuse aux cellules souches de lamoëlle osseuse, cette source de cellules souches multipotentes fait depuis quelques annéesl’objet de nombreuses recherches et essais cliniques dans le domaine des thérapiesrégénératrices. La compréhension des mécanismes moléculaires et l’identification derégulateurs associés à la différenciation des cellules souches permettent de mieux comprendrel’implication de ces cellules dans l’homéostasie et la réparation tissulaire. Ceci représente unenjeu considérable dans le développement de stratégies thérapeutiques pour de nombreusesmaladies humaines.De précédentes études ont démontré que les récepteurs aux nucléotides P2Y jouent un rôleprécoce dans le devenir adipogénique et ostéogénique des cellules souches mésenchymateuseshumaines de la moëlle osseuse et du follicule dentaire. L’implication des récepteurs P2Y a étépeu étudiée dans les processus de différenciation des ASC. Ceci nous a amené à investiguer lerôle potentiel des récepteurs P2Y4 et P2Y2 dans la voie de différenciation adipocytaire et dansla voie de différenciation endothéliale.Dans un premier temps, nous avons étudié l’impact de la perte du récepteur P2Y4 dans leprocessus de différenciation adipogénique des celles souches du tissu adipeux cardiaque(cASC) et dans la formation du tissu adipeux cardiaque (TAC). Nous avons montré une forteexpression du récepteur P2Y4 tout au long du processus de différenciation des cASC enadipocytes matures. Ces premiers résultats ont été corrélé à une précédente observation faitepar notre laboratoire démontrant l’augmentation de la masse de ce tissu graisseux entourant lecoeur chez les souris déficientes pour le récepteur P2Y4. Nous avons ensuite identifié un effetnégatif de l’UTP, ligand des récepteurs P2Y4 et P2Y2, sur la différenciation et la maturationadipogénique des cASC. Par ailleurs, l’utilisation d’agonistes spécifiques aux deux récepteursa permis de démontrer que cet effet négatif de l’UTP observé sur la différenciation adipocytaireétait lié à l’activation du récepteur P2Y4. Ces effets ont rapidement été corrélés à une diminutiond’expression de facteurs adipogéniques (PPARy, SCD1 et THRSP) identifiant ainsi le P2Y4comme un régulateur négatif du processus adipogénique.Cette première étude a également permis d’évaluer la fonction cardioprotectrice du TAC enl’absence du récepteur P2Y4. Des études in vivo réalisées sur un modèle murin d’infarctus dumyocarde (LAD) a permis d’expliquer l’effet cardioprotecteur précédemment observé enl’absence du récepteur P2Y4. Il semblerait que la cardioprotection observée dans les sourisdéficientes pour le récepteur P2Y4 serait dépendant de la surexpression d’une adipokinecardioprotectrice, l’adiponectine. La réalisation du modèle LAD sur des souris double knockoutpour le récepteur P2Y4 et l’adiponectine a en effet permis de démontrer la corrélation entrela cardioprotection et l’augmentation d’adiponectine dans les souris déficientes pour lerécepteur P2Y4. Enfin, la mise en évidence d’adipocytes de type beige dans le TAC de sourisP2Y4 knockout est venue étayer la dimension cardioprotectrice du TAC.Dans la seconde partie de ce travail, nous nous sommes intéressés au rôle du récepteur P2Y2,dans la différenciation des cASC en cellules endothéliales et leurs propriétés angiogéniquesdans un modèle in vivo de revascularisation post-ischémique.Des expériences d’angiogenèse in vitro réalisées au moyen de cASC prédifférenciées encellules endothéliales ont démontré la formation de réseaux plus développés après unestimulation à l’UTP (100μM) au cours de la différenciation des cASC. L’effet positif de l’UTPdans la formation des réseaux vasculaires, conservé dans les cASC issues de souris déficientespour le P2Y4, était cependant inhibé en l’absence du récepteur P2Y2. Ces résultats, associés àl’expression forte du récepteur P2Y2 observée dans les cultures de cASC (comparée à celle duP2Y4), sont venus confirmer le rôle de ce récepteur dans le processus de différenciationendothéliale des cASC et dans la formation de tubes vasculaires. Des expériences de RNAsequencing nous ont permis d’identifier des protéines cibles de l’UTP dans les cASC possédantdes propriétés pro-angiogéniques.Enfin, la dernière partie de ce travail fut la mise en place d’un modèle in vivo conséquentpermettant d’étudier l’effet de l’UTP sur le potentiel de revascularisation post-ischémique descASC différenciées. L’injection post-infarctus des cASC préstimulées à l’UTP a démontré uneffet positif sur la densité capillaire dans la périphérie de la zone ischémique. Enfin, cet effetpro-angiogénique d’un prétraitement des cASC à l’UTP pendant leur différenciation était perduen cas d’injection de cASC issues de souris déficientes pour le récepteur P2Y2.Cette seconde étude a donc permis de mettre en évidence le rôle régulateur de l’UTP, parl’activation du récepteur P2Y2, dans le potentiel pro-angiogénique des ASC après leur injectiondans un modèle d’infarctus. L’identification de régulateurs, permettant d’améliorer l’efficacitéthérapeutique des ASC en agissant notamment sur leurs effets pro-angiogéniques paracrines etdonc leur capacité de revascularisation, représente un enjeu majeur dans l’optimisation desthérapies cardiaques.L’ensemble de nos travaux suggère que les récepteurs aux nucléotides présentent un potentielrégulateur majeur dans des processus physiologiques tels que la différenciation adipocytaire etendothéliale des ASC. Ces récepteurs pourraient ainsi constituer des cibles thérapeutiquesintéressantes dans la régulation de la fonction cardioprotectrice du TAC et dans le potentiel proangiogéniquedes ASC dans un processus de revascularisation post-ischémique. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le vieillissement est souvent caractérisé par un débalancement métabolique pouvant mener à une redistribution de la graisse et à un déséquilibre de l'homéostasie du calcium. L'AMPK est un senseur important du métabolisme énergétique et joue un rôle dans l'adipogenèse. Une de ses kinases activatrices est la CaMKK qui est elle-même activée suite à une augmentation de la concentration intracellulaire de calcium. Dans cette étude, nous avons voulu déterminer le rôle de l'AMPK dans l'effet inhibiteur du calcium sur l'adipogenèse. Le traitement des cellules 3T3L1 avec une concentration élevée de calcium a provoqué la diminution de l'emmagasinage des graisses. Les cellules ont ensuite été traitées avec un inhibiteur et un activateur de l'AMPK, ce qui a permis de constater que l'effet du calcium n'était pas lié à l'activation de la kinase. La forte concentration de calcium n'a pas uniquement diminué l'adipogenèse, elle a aussi augmenté l'expression de marqueurs des ostéoblastes. De plus, l'expression de certains marqueurs des ostéoblastes était augmentée suite au traitement avec l'activateur de l'AMPK. Ces résultats montrent que le rôle de l'AMPK dans l'adipogenèse est indépendant de la concentration de calcium et que cette protéine pourrait jouer un rôle encore méconnu dans la différenciation des cellules osseuses.

L’obésité est maintenant reconnue comme présentant une inflammation chronique et est caractérisée par une augmentation de l’infiltration de macrophages dans le tissu adipeux. Cette infiltration est réflètée par l’activation du système du complément qui agit comme élément déclencheur et précurseur aux autres fonctions immunitaires. Le C5L2 (C5aR-like receptor 2) a récemment été identifié comme récepteur pour la protéine stimulant l’acylation (ASP) ainsi que pour le facteur inflammatoire C5a (capable quant à lui d’aussi se lier au C5aR). Cette thèse porte sur: (i) l’interaction entre C5L2 et C5aR suite à l’activation de ceux-ci par leurs ligands respectifs dans des lignées cellulaires adipocytaires (3T3-L1) et de macrophages (J774), (ii) la contribution du C5aR au métabolisme et à la réponse immunitaire d’adipocytes provenant de modèles murins et (iii) l’association entre C5L2 et C5aR avec des facteurs reliés à l’obésité chez l’humain. Les récepteurs C5L2 et C5aR s’associent entre-eux de façon constitutive en homo- et hétérodimères et l’ajout de ligand à des cultures d’adipocytes 3T3-L1 ou de macrophages J774 augmente cette colocalisation. Autant l’ASP que le C5a ont réussi à induire une réponse fonctionnelle chez des adipocytes primaires. Lorsque des adipocytes primaires provenaient de souris invalidées pour le C5aR, les effets d’un traitement avec C5a étaient perturbés tandis que les effets médiés par un traitement à l’ASP étaient maintenus. De plus, l’addition de C5a bloquait la signalisation et la réponse fonctionnelle causées par un traitement à l’ASP chez les adipocytes primaires provenant de souris C5aRKO et de type sauvage. Finalement, l’expression des gènes C5L2 et C5aR dans le tissu adipeux de femmes obèses morbides était associée avec une adiposité croissante. De façon interessante, les ratios ASP/C5L2 et C5L2/C5aR augmentaient de façon significative avec l’obésité abdominale. Lorsque pris ensemble, l’interaction fonctionelle, physiologique et la proximité physique des récepteurs C5L2 et C5aR chez les adipocytes suggèrent un rôle potentiel de ceux-ci sur l’immunométabolisme du tissu adipeux. De surcroit, cette interaction met en valeur les liens qui existent entre le tissu adipeux et les protéines et récepteurs du complément tout en démontrant comment une réponse excessive au niveau immuno-métabolique pourrait exacerber le développement du niveau d’adiposité chez l’individu. / From the convergence of metabolism and immune research has emerged a new research field, termed “Immunometabolism”. Obesity, an immunometabolic disease, is associated with a state of low-grade inflammation and is characterized by increased infiltration of macrophages into adipose tissue. Complement activation can act as an early trigger and precursor of other immune functions. C5aR-like receptor 2 (C5L2) has been identified as a receptor for Acylation Stimulating Protein (ASP) and the inflammatory factor C5a (which can also bind C5aR). This thesis sequentially evaluates (i) ligand-induced C5L2 and C5aR interaction in cultured 3T3-L1 adipocytes and J774 macrophages, (ii) the C5aR contribution in adipocyte metabolic and immune responses in mouse models, (iii) as well as C5L2 and C5aR association with obesity-related factors in humans. The immunometabolic receptors, C5L2 and C5aR, constitutively self-associate into homo-/heterodimers and ligand treatment of 3T3-L1 adipocytes and J774 macrophages increased their colocalization. Both C5a and ASP directly induced primary adipocyte signaling and function. However, in C5aRKO primary adipocytes, C5a effects were disrupted, while stimulatory effects of ASP were mostly maintained. Moreover, addition of C5a completely blocked ASP signaling and activity in both C5aRKO and WT primary adipocytes. Finally, C5L2 and C5aR expression in adipose tissue from morbidly obese women was associated with increased adiposity. Interestingly, ASP/C5L2 and C5L2/C5aR ratio markedly increased with abdominal obesity. Taken together, the closely linked physical, functional and physiological interaction between C5L2 and C5aR in adipocytes suggests a potential role in adipose tissue immunometabolism. This further highlights the important new links between adipose tissue and complement proteins/receptors and demonstrates how excessive immunometabolic responses may exacerbate adiposity.

La prévalence de l'obésité et de ses complications, qui touchent un large éventail de systèmes physiologiques, augmente rapidement et nécessite un effort collectif accru afin de diminuer son incidence et sa progression. D'après les données recueillies à partir d'une kyrielle d'études, il est proposé que la dysfonction du tissu adipeux est déterminante dans le développement de plusieurs maladies non transmissibles telles que le diabète de type 2, l'hypertension, la stéatose hépatique non alcoolique, certaines dyslipidémies et le cancer du sein. Bien qu'il soit documenté que l'obésité puisse favoriser le cancer par une myriade de mécanismes, y compris par une sécrétion hormonale altérée, les données sont peu nombreuses sur le lien entre la dérégulation locale du tissu adipeux non desmoplasique et les facteurs pronostiques du cancer du sein, dont le phénotype tumoral et individuel ainsi que les aspects comportementaux des individus. Les données sont peu exhaustives sur la quantité de stéroïdes présents dans les tissus adipeux en particulier leur rôle et leur pertinence physiologique, au-delà du lien bien connu entre l'expression et l'activité de l'aromatase et la production des œstrogènes. L'objectif global de cette thèse était de décrire la dysfonction du tissu adipeux, en particulier ses aspects hormonaux et inflammatoires dans le cancer du sein et dans l'obésité sévère. Afin de brosser un portrait plus exhaustif de la portée des altérations induites par l'obésité, les caractéristiques de la tumeur, les phénotypes d'adiposité et les marqueurs d'habitudes de vie ont été combinés à une évaluation morphologique, des marquages cellulaires in situ et des données d'expression génique, ce qui nous a permis de représenter de façon détaillée la dysfonction du tissu adipeux local. À ce titre, dans le cadre de cette thèse, une multitude de nouvelles méthodes pour décrire le dysfonctionnement du tissu adipeux in situ ont été développées. Tout d'abord, un protocole a été mis au point pour caractériser les marqueurs de dysfonction des tissus adipeux congelés instantanément par des techniques de coloration tissulaires et des approches basées sur la reconnaissance antigénique, ce qui permet de tirer profit des échantillons provenant des biobanques. Un nouveau profil d'analyse de stéroïdes par spectrométrie de masse en tandem couplée à la chromatographie liquide dans le tissu adipeux mammaire a été adapté en appliquant une approche innovante de dérivatisation pour le défi que représente la détection et la quantification des œstrogènes pertinents dans un contexte biologique. Notre profil a été élargi afin de caractériser plus en détail le métabolome stéroïdien dans les tissus adipeux sous-cutanés et viscéraux dans l'obésité sévère et après une perte de poids induite par la chirurgie bariatrique. Les résultats suggèrent que les caractéristiques du tissu adipeux mammaire local sont associées aux marqueurs pronostiques du cancer du sein, c'est-à-dire, les marqueurs associés au mode de vie, l'adiposité et les caractéristiques tumorales autant chez les femmes pré- que post-ménopausées. Les quantités d'hormones stéroïdiennes sont associées à la sévérité des lésions mammaires, tout comme l'inflammation, représentée par l'infiltration des cellules inflammatoires et l'hypertrophie adipocytaire. Une amélioration du profil stéroïdien après une perte de poids substantielle a également été observée, ce qui met l'accent sur la capacité d'adaptation du tissu adipeux. En somme, les résultats présentés dans cette thèse soulignent le rôle de la dérégulation hormonale dans le tissu adipeux qui joue probablement un rôle de premier plan dans l'obésité, dans les altérations associées à l'obésité et dans le cancer du sein et révèlent que la dysfonction du tissu adipeux n'est que partiellement renversée par la chirurgie bariatrique. / Obesity and its complications, which affect a wide array of organ systems, are rapidly increasing and require our increased collective efforts in order to limit its incidence and progression. Data gathered from a plethora of studies show that the dysfunction of adipose tissue is decisive for the development of several noncommunicable diseases, such as type 2 diabetes mellitus, hypertension, non-alcoholic fatty liver disease, certain dyslipidaemias, and breast cancer. Although it is well documented that obesity may foster cancer through a constellation of mechanisms, including detrimental hormonal secretion, data are scarce on the link between non-desmoplastic local adipose tissue dysregulation and breast cancer prognostic factors encompassing tumour and individual phenotypes along with behavioural aspects. There is also a scarcity of data concerning white adipose tissue steroid profile and its role in severe obesity and breast cancer. The physiological relevance of adipose tissue steroids beyond the aromatase and oestrogens nexus in the breast cancer paradigm remains largely unexplored. The overall objective of this thesis was to characterise adipose tissue dysfunction, in particular hormonal and inflammatory aspects of local adipose tissue in the context of both breast cancer and severe obesity. Tumour characteristics, adiposity phenotypes, and life style factors were assessed in order to paint a more complete picture of the roles of obesity-mediated alterations. Various techniques were applied to allow for a comprehensive assessment of local adipose tissue dysfunction. As such, in the framework of this thesis, new methods have been developed to describe adipose tissue dysfunction in situ. First, a protocol has been developed to characterise flash-frozen adipose tissue dysfunction markers by general staining and antibody recognition taking advantage of large biobanks. A new liquid chromatography-tandem mass spectrometry steroid profile has been tailored for breast adipose tissue by applying an innovative derivatisation approach for the complex detection and quantification of bioactive oestrogens. Our profile has been expanded in order to characterise in more intricate details the steroid metabolome in subcutaneous and visceral adipose tissues in severe obesity before and after surgery-induced weight loss. The results suggest that local breast adipose tissue features are associated with breast cancer prognostic markers, namely lifestyle, adiposity, and tumour features, in both pre- and postmenopausal women. Steroid hormone amounts were associated with the severity of the breast lesions as was inflammation, assessed by inflammatory cell infiltration and adipocyte hypertrophy. An improvement in steroid profile after substantial weight loss has also been observed which emphasises adipose tissue adaptability. Taken together, results displayed in this thesis underline the role of hormonal dysregulation in adipose tissue, which likely plays a significant role in obesity, obesity-associated alterations and in breast cancer, and unveil that adipose tissue dysfunction is only partially reversed by bariatric surgery.

L'obésité, particulièrement l'obésité abdominale, constitue l'un des principaux enjeux socioéconomiques majeurs des prochaines décennies avec l'accroissement de sa prévalence tant dans les pays industrialisés que ceux en développement et par les coûts en soins de santé reliés à ses comorbidités. Cette condition physique est multifactorielle, provenant tant de l'environnement que du comportement et de la génétique. Beaucoup de recherches ont été effectuées ces dernières années pour comprendre et traiter cette condition, cependant aucun traitement pharmacologique n'est parvenu à offrir des résultats satisfaisants pour contrer cette épidémie. Récemment, l'obésité fut caractérisée comme une condition inflammatoire chronique de faible ampleur avec une augmentation des niveaux circulants de cytokines pro-inflammatoires et une élévation de l'infiltration de macrophages dans le tissu adipeux. L'un des premiers mécanismes qui intervient dans l'inflammation est l'activation du système du complément. Ce dernier système est bien caractérisé pour ses implications dans l'immunité acquise et innée de l'organisme, cependant des études récentes suggèrent une dualité dans sa fonction dans le tissu adipeux. Outre ces rôles immunitaires, ce système aurait aussi des fonctions importantes dans le métabolisme énergétique et l'homéostasie de l'organisme. Le facteur le plus connu agissant sur le métabolisme, la protéine stimulant l'acylation ou ASP, est un dérivé de la voie alterne du système du complément qui stimule la synthèse des triglycérides dans le tissu adipeux et favorise le transport du glucose. Les travaux présentés dans cette thèse matérialisent de façon évidente la dualité de fonction du système du complément, spécifiquement la voie alterne. L'implication de l'ASP et de sa voie de signalisation dans l'inflammation chronique rencontrée en obésité ainsi que le rôle d'un nouveau médiateur dans le métabolisme lipidique, nous ouvrent la voie vers de nouvelles avenues de recherche pour comprendre et traiter l'obésité et les pathologies qui lui sont associées.

Les tissus adipeux ont été reconnus il y a longtemps comme des sites importants de transformation et d’action des hormones stéroïdiennes. Parmi ces hormones, les androgènes et les oestrogènes jouent un rôle important dans la régulation des fonctions du tissu adipeux comme l'accumulation de triglycérides, la lipolyse, la différenciation des préadipocytes et la prolifération cellulaire. La disponibilité de ces hormones est modulée par un groupe d’enzymes de conversion des stéroïdes qui n’ont pas été entièrement caractérisées dans les tissus adipeux humains. Objectif: Notre objectif était de caractériser les isoenzymes de la 5α-réductase de même que la 17β-hydroxystéroïd déshydrogénase (17β-HSD) de type 2 et leur association avec les mesures anthropométriques et/ou les marqueurs d'adiposité. Méthodes: Des tissus adipeux omental et sous-cutané ont été obtenus auprès d’hommes et/ou de femmes non-obèses et/ou obèses. L'expression des 5α-réductases et 17β-HSD type 2 ont été mesurées dans différents modèles de tissus adipeux. Des techniques d’immunohistochimie et d'imagerie confocale ont été utilisées pour localiser la 17β-HSD type 2 dans les tissus adipeux. Nous avons utilisé des inhibiteurs spécifiques à ces enzymes dans nos expériences. De plus, des cultures de cellules HEK-293 ont été utilisées pour tester les inhibiteurs des 5α-réductases. Résultats: Nous avons démontré que la dihydrotestostérone est formée principalement à partir de l'androsténedione (4-dione) et est responsable de la grande majorité de l’effet inhibiteur du 4-dione et de la testostérone sur l'adipogenèse. Les isoenzymes de la 5α-réductase jouent donc un rôle important dans la régulation de la différenciation des préadipocytes. Nos résultats indiquent également que la conversion de la testostérone et de l'estradiol en stéroïdes moins actifs tels que le 4-dione et l'estrone, respectivement, est effectuée par la 17β-HSD type 2 qui est localisée dans les vaisseaux sanguins des tissus adipeux des hommes et des femmes. Conclusion: Les 5α-réductases et la 17β-HSD type 2 modulent la disponibilité des hormones stéroïdiennes actives dans les tissus adipeux humains. Leur activité et/ou leur expression est associée aux mesures d’adiposité. Ceci supporte la notion d’un rôle possible de ces enzymes dans l'altération des dépôts graisseux via une modulation de la disponibilité des hormones stéroïdiennes actives. / Adipose tissue has long been recognized as a significant site for steroid hormone transformation and action. These hormones include androgens and estrogens, which play a pivotal role in the regulation of many adipose tissue functions including triglyceride accumulation, lipolysis, preadipocyte differentiation and proliferation. The availability of these hormones is regulated through a group of steroid hormone-converting enzymes that have not been fully characterized in adipose tissue. Our objective was to characterize steroid hormone-converting enzymes 5α-reductase and 17β-hydroxysteroid dehydrogenase (17β-HSD) type 2 and their involvement in the regulation of androgen and estrogen availability in abdominal adipose tissues of men and/or women, and define their association with anthropometric measurements or other adiposity markers. Methods: Omental (OM) and subcutaneous (SC) adipose tissues were obtained from non-obese and/or obese men and/or women. The expression of 5α-reductase and 17β-HSD type 2 isoenzyme was measured in various OM and SC tissue models. Immunohistochemistry and confocal imaging techniques were used to localize 17β-HSD type 2 in adiposes tissues. We used specific enzyme inhibitors in our experiments. In addition, HEK-293 cell cultures were used to test the 5α-reductase isoenzymes inhibitors. We also measured glycerol-3-phosphate dehydrogenase (G3PDH) activity with or without 5α-reductase inhibitors to assess the extent of preadipocyte differentiation. Results: Dihydrotestosterone is formed mainly through 4-androst-4-ene-3,17-dione (4-dione) and it is responsible for the vast majority of the inhibitory effect of 4-dione and testosterone on adipogenesis. 5α-reductase isoenzymes play an important role in the regulation of preadipocyte differentiation through modulation of androgenic activity. Our results also indicated that the conversion of testosterone and estradiol into less active steroids such as 4-dione and estrone, respectively, is caused by 17β-HSD type 2, which is localized in the blood vessels of adipose tissue in both men and women. No sex difference was detected in HSD17B2 mRNA expression. However, opposite correlations were found between 17β-HSD type 2/HSD17B2 mRNA expression and/or activity with age or adiposity measurements in both sexes. Conclusion: 5α-reductases and 17β-HSD type 2 have opposite actions on the availability of active steroid hormones in human OM and SC adipose tissues. The activity and/or the expression of these enzymes is associated with adiposity measurements. This supports a possible role of these enzymes in altering fat deposition through the modulation of active steroid hormone availability in adipose tissue.