Dissertationen zum Thema „Troubles du métabolisme des glucides – Prévision“

L'hypertension artérielle et les troubles du métabolisme glucidiques partagent des comorbidités qui ont pour origine un terrain commun : le vaisseau et ses annexes. L'analyse épidémiologique des prédicteurs du risque cardiovasculaire se fait sur l'analyse de la macrocirculation avec rigidité artérielle, ondes de réflexion, pression pulsée, et de la microcirculation du fait de changements structurels des artérioles avec atteinte des organes cibles. Nous avons observé dans ces travaux que la rigidité artérielle était présente chez les hypertendus, les diabétiques. Parmi les diabétiques, ceux sous insuline avaient un index d'augmentation moindre, peut-être par les effets vasodilatateurs de l'insuline sur un terrain où les effets mitogènes au long cours de l'hyperinsulinisme ont rigidifié les vaisseaux. Le critère de trouble du métabolisme glucidique qui est responsable de cette rigidité artérielle chez les patients avec syndrome métabolique. L'étude des traitements retrouvait que les patients sous IEC et insuline les patients avaient une plus haute VOP et PP, probablement car ils étaient les plus sévèrement atteints. Enfin la question de l'onde de réflexion a été abordée en mesurant sa vitesse et sa magnitude et l'hypothèse de l'augmentation de pression nous a fait penser que l'onde de réflexion ne revenait pas plus vite mais plus tôt et de ce fait venait se surajouter au pic systolique lorsque le sites de réflexion étaient plus proches du fait de la petite taille chez la femme ou bien de l'atteinte microcirculatoire
High blood pressure and glucose metabolism disorders share common comorbidities that originate from a common ground : the vessel and its annexes. Epidemiological analysis of predictors of cardiovascular risk is based on the analysis of the macrocirculation with arterial stiffness, wave reflections, pulse pressure, and of the microcirculation due to structural changes of arterioles with target organ damage. We observed in this work that arterial stiffness was present in hypertensive diabetics. Among diabetics, those on insulin had a lower augmentation index, perhaps due to the vasodilatory effects of insulin on a ground where the mitogenic effects of long-term hyperinsulinism have stiffened the arterial wall. The criterion of disorder of glucose metabolism is probably responsible for the arterial stiffness in patients with metabolic syndrome. This study found that patients receiving ACE inhibitors and insulin patients had a higher PWV and PP, probably because they had the most advanced disease. Finally the question of wave reflection was assessed by measuring its speed and magnitude and the hypothesis of increased pressure made us think that thewave reflection does not return faster, but sooner and this had been added to the systolic peak systolic because the reflection sites were closer due to the small size in women or the microcirculatory damage

Mycobacterium kansasii et mycobacterium gastri sont deux especes mycobacteriennes considerees par certains auteurs comme identiques. Pourtant, si m. Kansasii est l'agent etiologique de tuberculoses disseminees, frequemment rencontrees chez les porteurs sains du virus hiv, m. Gastri qui n'a jamais ete associee a une maladie est consideree comme non-pathogene. Les etudes precedentes ont montre dans la paroi de m. Kansasii de deux antigenes specifiques d'espece: les glycolipides phenoliques (phe gi) et les lipooligosaccharides (los). L'objectif de cette these concerne la recherche et l'analyse structurale de ces glycolipides immunoreactifs permettant la differenciation de ces deux especes et d'autre part l'approfondissement des connaissances au niveau moleculaire de la pathogenicite de m. Kansasii. Une nouvelle structure a ete proposee pour le glycolipide phenolique majeur de m. Kansasii: k-l. Ce compose antigenique et immunogene se caracterise par un haptene tres particulier, un monosaccharide pour la premiere fois decrit dans la nature. Grace a la synthese des 2 enantiomeres d et l de ce monosaccharide, nous avons montre le caractere immunodominant de ce monosaccharide distal, l'epitope ayant ensuite ete delimite au disaccharide terminal monoacetyle. Nous avons recherche et purifie les glycolipides phenoliques plus polaires que k-i et quantitativement mineurs: k-ii, k-iii et k-iv. Ces glycolipides se sont reveles etre partages par les deux especes. Un des membres de cette famille (k-iv) a fait l'objet d'une etude rmn 2d. Aucune structure specifique a l'espece m. Kansasii n'a donc ete mise en evidence parmi les glycolipides phenoliques et nous avons alors entrepris l'analyse des los. Une nouvelle famille de molecules a ete mise en evidence chez m. Gastri. L'analyse structurale de l'un de ses composes a ete realisee et repose essentiellement sur des donnees rmn et de spectrometrie de masse. Cette etude a notamment permis de caracteriser le monosaccharide distal de structure particuliere

L'objectif de cette thèse est de prédire le risque de maladies endocriniennes à l'aide de la science des données et de l'apprentissage automatique. L'idée est d'exploiter cette identification de risque pour aider les médecins à gérer les ressources financières et personnaliser le traitement des anomalies glucidiques chez les patients atteints de bêta-thalassémie majeure, ainsi que pour le dépistage du syndrome métabolique chez les adolescents. Une étude d'explicabilité des prédictions a été développée dans cette thèse pour évaluer la fiabilité de la prédiction des anomalies glucidiques et pour réduire les coûts financiers associés au dépistage du syndrome métabolique. Enfin, en réponse aux limites constatées de l'apprentissage automatique explicable, nous proposons une approche visant à améliorer et évaluer cette explicabilité, que nous testons sur différents jeux de données
This thesis aims to predict the risk of endocrine diseases using data science and machine learning. The aim is to leverage this risk identification to assist doctors in managing financial resources, personalizing the treatment of carbohydrate anomalies in patients with beta-thalassemia major, and screening for metabolic syndrome in adolescents. An explainability study of the predictions was developed in this thesis to evaluate the reliability of predicting glucose anomalies and to reduce the financial burden associated with screening for metabolic syndrome. Finally, in response to the observed limitations of explainable machine learning, we propose an approach to improve and evaluate this explainability, which we test on several datasets

Le diabète de type 2 est désormais qualifié d'épidémie mondiale par l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) et son association aux co-morbidités que sont l'hypertension artérielle et les dyslipidémies en font une cible prioritaire des actions de prévention des prochaines décennies. La Guadeloupe, archipel caribéen de plus de 422000 habitants, a une population multiethnique, composée d'individus afro-caribéens, indo-caribéens et caucasiens. La prévalence du diabète de type 2 y est de 6,6 % en population générale et de 22,5 % parmi les indo-caribéens soit respectivement 2 et 7 fois supérieure aux chiffres métropolitains. Les sujets diabétiques représentent par ailleurs près de 30 % des sujets dyalisés avec une mortalité 3 fois plus élevée que celle des sujets non diabétiques. Nos travaux sur le diabète sont présentés dans 4 études précédées chacune d'une revue de la littérature. L'association des paramètres anthropométriques (seuils définis par l'OMS) au diabète de type 2 a été étudiée afin de déterminer leur intérêt en pratique clinique dans une population d'âge moyen supérieur à 50 ans. La distribution du syndrome métabolique, impliqué dans la survenue du diabète de type 2 et des complications cardiovasculaires, a été abordée en comparant des sujets indo-caribéens à des sujets issus de la population générale. Dans une troisième étude, nous rapportons l'association de la pression artérielle pulsée, facteur de risque non traditionnel, aux complications cardiovasculaires chez les patients diabétiques en dialyse. Enfin, la place des anomalies glucidiques et lipidiques ainsi que le rôle des cytokines de l'inflammation (adiponectine et leptine) comme facteurs de risque de survenue d'une insulino-résistance ont été étudiés au sein d'une cohorte de patients infectés par le VIH
Type 2 diabetes is now qualified as a worldwide epidemic by the World Health Organization (WHO). The links of type 2 diabetes with co morbidities such as hypertension and dyslipidemia, focuse on the need of primary health care in the next decades. Guadeloupe is a French Carobbean archipelago with more than 422 000 inhabitants including people of Indian and African descents and Caucasians. Prevalence of type 2 diabetes reaches 6,6 % in general population compared to 22,5 % in subjects of Indian descents which are respectively 2 and 7 fold higher than in mainland France. Diabetic subjects represent about 30 % of patients on hemodialysis with a mortality rate 3 fold higher than non diabetic subjects. Our works are presented in four studies preceded by a review of the literature. The association between anthropometric parameters (WHO criteria) and type 2 diabetes was studied for potential use in clinical practice in a population with a mean age over 50 years old. The distribution of metabolic syndrome, involved in type 2 diabetes and cardiovascular complications, was studied by comparing subjects of Indian descents with subjects of the general population. We report in a third study, the association of arterial pulse pressure, a non-traditional risk factor, with cardiovascular complications in type 2 diabetic patients undergoing haemodialysis. We finally study, glucose metabolism abnormalities, dyslipidemia and proinflammatory cytokines (adiponectin and leptin), as risk factors for insulin resistance in an HIV infected cohort of patients

Il est bien établi que la vasopressine (AVP) est élevée dans le diabète tant humain qu'expérimental. Chez l'homme, plusieurs études récentes ont montré une association entre la copeptine (biomarqueur de la sécrétion d'AVP), et la survenue d'un diabète ou d'une hyperglycémie, le syndrome métabolique et l'obésité. Dans l'équipe, nous avons montré une association inverse entre la consommation d'eau (diminue la sécrétion AVP) et le risque de survenue d'hyperglycémie dans la cohorte D.E.S.I.R. Le but de mon projet de thèse a été de déterminer le rôle de l'AVP et de la prise hydrique dans l'homéostasie glucidique chez le rat sain et dans un modèle de rat présentant un syndrome métabolique. L'administration aigüe ou chronique d'AVP augmente la glycémie et cet effet est réversé par un antagoniste des récepteurs V1a. L'activation des récepteurs V1b ne modifie pas l'insulino-sécrétion mais stimule en permanence et de façon modérée la glucagonémie. Ces effets ont été observés sur deux souches différentes de rats sains. Chez le rat Zucker obèse, l'AVP aggrave l'hyperinsulinémie à jeun et l'intolérance au glucose alors que le régime hydraté ne modifie pas la tolérance au glucose mais réduit très fortement la stéatose hépatique ainsi que le contenu hépatique en cholestérol et triglycérides et l'expression des gènes impliqués dans la lipogenèse. En conclusion, ces travaux montrent pour la première fois, que l'AVP dégrade à long terme la tolérance au glucose ; a contrario, un régime fortement hydraté est protecteur. Ces résultats, en accord avec nos données épidémiologiques, démontrent un lien de causalité entre vasopressine/hydratation et désordre du métabolisme glucidique
It is well established that vasopressin (AVP) level is high in both human and experimental diabetes. In humans, several recent studies have shown an association between copeptin (biomarker of AVP secretion) and the occurrence of diabetes mellitus or hyperglycemia, metabolic syndrome and obesity. Our team has shown a reverse association between water consumption (decrease AVP secretion) and the risk of hyperglycemia in the general population (D.E.S.I.R cohort). The aim of my thesis was to determine the role of AVP and fluid intake in glucose homeostasis in healthy rats and in a rat model of metabolic syndrome. AVP, administered acutely or chronically in healthy rats, increases glycaemia and this effect is reversed by a V1a receptor antagonist. V1b receptor activation does not influence insulin secretion but stimulates moderately basal glucagon production by the pancreas. These effects were observed in two different healthy strains of rats. In obese Zucker rats, a high AVP level worsens fasting hyperinsulinaemia and glucose intolerance whereas hydration does not affect glucose tolerance but drastically reduces hepatic steatosis, the content of cholesterol and triglycerides in liver and expression of genes involved in hepatic lipogenesis. In conclusion, these studies show for the first time, that AVP aggravates glucose tolerance whereas a highly hydrated diet is protective. These results, in agreement with our epidemiological data, demonstrate a causal link between vasopressin and/or hydration and glucose metabolism disorders

Le diabète de type 2 représente aujourd'hui 90 à 95% des cas de diabète. Il est caractérisé par une insulino-resistance et une altération de la fonction sécrétrice des cellules β-pancréatiques, responsables d'une hyperglycérrùe chronique. Les mécanismes mis en cause dans cette atteinte pancréatique restent actuellement mal compris. Dans une étude préliminaire nous avons démontré que le dysfonctionnement de la cellule β-pancréatique est partiellement dû à une action délétère des acides gras sur le système nerveux sympathique. L'objectif de cette thèse a été de déterminer les mécanismes cellules et moléculaires mis en jeu par les lipides pour altérer la régulation nerveuse de l'homéostasie glucidique. Grâce à un modèle de rat Wistar perfusé par voie intracérébroventriculaire d'une émulsion de triglycérides et d'héparine, nous avons démontré que les lipides peuvent agir sur le système nerveux central pour induire une hyperréponse insulino-sécrétoire au glucose. L'effet des lipides pourrait être relayé par une diminution du tonus sympathique pancréatique, comme en témoigne la mesure du renouvellement pancréatique de la noradrénaline. La sensibilité hépatique à l'insuline est également altérée chez ces rats, associés à une hypercorticostéronémie. Notre objectif a ensuite été de déterminer les mécanismes moléculaires mis en jeu par les lipides au niveau central. L'analyse du transcriptome de l'hypothalamus de ces rats nous a permis de montrer que les lipides induisent des modifications d'expression de certains gènes pouvant être impliqués dans ces altérations métaboliques, notamment le récepteur de la leptine. Nous nous sommes également intéressés à l'effet de l'augmentation des taux d'acides gras circulants sur les caractéristiques de liaison des récepteurs α2A adrénergiques des cellules β pancréatiques, responsables de l'inhibition de la réponse insulino-sécrétoire au glucose par la noradrénaline. Nous avons observé une diminution du nombre de ces récepteurs et une augmentation de leur affinité qui pourrait être liée à des remaniements de la composition membranaire en phospholipides des îlots de Langerhans. Pour conclure, toutes ces données indiquent que l'effet diabétogène des acides gras n'est pas seulement dû à des modifications du métabolisme du glucose, mais aussi à des altérations de la transmission de l'influx nerveux vers le pancréas, et à des modifications neurophysiologiques, probablement via un effet sur l'hypothalamus
Type 2 diabetes represents 90 to 95% of all cases of diabetes and is characterised by insulin­resistance along with an alteration pancreatic β-cell insulin secretion, resulting in chronic hyperglycemia. The mechanisms responsible for such alterations are not fully understood. In a preliminary study, we found that β-cell dysfunction partly results from a deleterious effect of free fatty acids (FFA) on the sympathetic nervous system. The aim of this work was to determine the molecular and cellular mechanisms implicated in the alteration of nervous regulation of glucose homeostasis by lipids. In Wistar rats infused intracerebroventricularly with a triglyceride emulsion and heparin, we found that lipids may act on the central nervous system (CNS) to induce an increase in glucose-induced insulin­secretion (GIIS). As shown by the pancreatic turnover of norepinephrine, the effect of lipids is probably mediated by a decrease in the sympathetic output to the pancreas. We also found a decreased liver insulin sensitivity in these rats, associated with a hypercorticosteronernia. Consequently, our aim was to determine the molecular mechanisms les mécanismes cellulaires implicated in the action of lipids on the CNS. Microarray studies of the hypothalamic RNA of these rats showed that lipids induce transcriptional changes of specifie genes, which could account for the metabolic alterations, such as the leptine receptor. We then focused on the binding characteristics of pancreatic β-cell α2A adrenergic receptors in response to elevated circulating FFA levels. These receptors have been shown to mediate inhibition of GIIS by norepinephrine. We found a decreased number and an increased affinity of these receptors. We also found that FFA induce changes in islet membrane phospholipidic composition, which may account for the increased affinity of the receptors. We conclude that these data suggest that the diabetogenic effect of FFA may not only result from changes in glucose metabolisme, but also from alterations in the sympathetic nervous output to the pancreas, and to neurophysiologie modifications, probably mediated by changes in hypothalamic activity

Les phénomènes métaboliques postprandiaux sont primordiaux à la fois pour caractériser le statut glycémique (normal, prédiabète ou diabète, diagnostiqués au mieux par la charge orale de 75g en glucose (HGPO)) mais aussi en raison de modifications cardiovasculaires induites par la prise alimentaire. Un petit-déjeuner standardisé comprenant 75g de glucides (PDJ) pourrait être une alternative. Les holters glycémiques nous ont permis de montrer une grande concordance de l'amplitude/cinétique de la réponse métabolique (glycémies, index d’insulinorésistance, variabilité glycémique) à l’HGPO vs PDJ chez des sujets obèses sans diabète connu. Le PDJ offrait de bonnes performances diagnostiques. Nous l’avons également utilisé chez des patients obèses présentant une intolérance au glucose(étude ACCES) pour explorer les modifications métaboliques et cardiovasculaires (fonction endothéliale, microcirculation, système nerveux autonome, rigidité artérielle, fonction myocardique) avant et après PDJ selon que les patients avaient été randomisés pour un traitement de 12 semaines par saxagliptine, un inhibiteur de la dipeptidyl 4 (iDPP4), ou son placebo. Nous avons montré que ce traitement permettait la régression de l’intolérance au glucose pour 9 patients sur 10 dans le bras saxagliptine contre 4 sur 9 dans le bras placebo. Nous n’avons pas observé de modifications de nos paramètres cardiovasculaires d’intérêt sous iDPP4 vs placebo, à la fois à jeun et après le PDJ, après une seule prise et après les 12 semaines de traitement. Seule la diminution postprandiale de l’activité vagale était plus soutenue sous saxagliptine. Ces résultats sont en faveur de la sécurité cardiovasculaire de la saxagliptine. Au total, le PDJ standardisé apparaît être un test diagnostique de dysglycémie prometteur car de réalisation simple avec une bonne tolérance. Il peut également être utilisé pour explorer les modifications cardiovasculaires après un repas mixte, de façon plus physiologique qu’après HGPO
Postprandial metabolic changes are essential both to characterize glycemic status (normal, prediabetes or diabetes, best diagnosed by oral 75g glucose tolerance test of (OGTT)) but also because of cardiovascular changes induced by food intake. A standardized breakfast with 75g carbohydrates (SB) could be an alternative. The continuous glucose monitoring allowed us to show a great concordance of the amplitude / kinetics of the metabolic response (glycemia, insulin resistance indexes, glucose variability) after OGTT vs after SB in obese subjects without known diabetes. The SB also offered good diagnostic performance. We also used the SB to explore fasting and postprandial metabolic and cardiovascular changes (endothelial function, microcirculation, autonomic nervous system, arterial stiffness, myocardial function) in obese patients with impaired glucose tolerance (ACCES study), according to randomiziation to a 12-week treatment with Saxagliptin, a dipeptidyl 4 inhibitor (iDPP4), or its placebo. We showed that this treatment allowed the regression of glucose intolerance for 9 patients out of 10 in the saxagliptin arm against 4 out of 9 in the placebo arm. We did not observe any change in our cardiovascular parameters according to iDPP4 vs placebo, both at fasting and after the SB, after a single dose and after 12 weeks of treatment. Only the decrease in postprandial vagal activity was more sustained in the saxagliptin group.These results support the cardiovascular safety of saxagliptin.To conclude, the SB appears to be a promising diagnostic test for dysglycemia, as it is simple and well tolerated. It can also be used to explore cardiovascular changes after a mixed meal,with more physiological modifications than after OGTT

Ces travaux de thèse sont focalisés sur l’étude de trois adipocytokines (adiponectine, visfatine et chémérine) chez des espèces dont les anomalies du métabolisme énergétique sont associées à des désordres de la fonction de reproduction. Nos résultats montrent des effets du régime alimentaire sur le métabolisme lipidique et glucidique et de manière moins prononcée sur les fonctions de reproduction chez la vache laitière et la poule reproductrice de souche chair. Ces effets ont en partie été associés aux profils d’expression de l’adiponectine, la visfatine et la chémérine. De plus, nous avons mis en évidence une surexpression du système chémérine/CMKLR1 dans le liquide folliculaire et dans les cellules ovariennes de patientes atteintes du syndrome des ovaires polykystiques associé ou non à une obésité. D’une part, ces découvertes révèlent la possibilité de considérer ces adipocytokines comme de potentiels biomarqueurs de l’évaluation de la croissance, de l’état d’engraissement et de fertilité dans les élevages agricoles. D’autre part, elles suggèrent une potentielle implication de la chémérine dans la régulation des fonctions ovariennes chez la femme
This thesis is focused on the study of three adipokines (adiponectin, visfatin and chemerin) in species that develop abnormalities of energy metabolism associated with reproductive disorders. Our results have shown some diet effects on the lipid and carbohydrate metabolisms and in a less extend, on the reproductive functions in dairy cows and broiler hens. These effects were partly associated with the expression profiles of adiponectin, visfatin and chemerin. In addition, we have demonstrated overexpression of the chemerin/CMKLR1 system in follicular fluid and in ovarian cells of patients with polycystic ovarian syndrome, with or without obesity. First, these findings reveal the possibility of considering these adipokines as potential biomarkers for evaluating growth, fattening status and fertility in agricultural farms. On the other hand, they suggest a potential involvement of chemerin in the regulation of ovarian functions in women

L’exposition à des polluants environnementaux est considérée comme l’un des facteurs pouvant expliquer l’augmentation exponentielle des maladies métaboliques dans le monde. Parmi ces polluants, plusieurs études épidémiologiques suggèrent une association entre exposition au cadmium (Cd) et incidence et sévérité des cas de diabète, mais le sujet reste controversé. Des travaux expérimentaux sur des modèles animaux montrent qu’une exposition au Cd induit des effets divers sur le métabolisme du glucose. Toutefois, ces études ont été réalisées avec des doses de Cd relativement fortes et avec des modèles d’exposition peu réalistes. De plus, très peu de données sont disponibles sur l’effet de l’exposition maternelle sur la descendance. L’objectif de ces travaux était donc d’étudier les possibles altérations du métabolisme du glucose après une exposition orale à des doses faibles de Cd, chez des rats adultes ainsi que sur des jeunes rats exposés via leur mère. Nos résultats montrent qu’à des niveaux de Cd proche des doses de références sans effets chez le rat, les femelles adultes présentent des perturbations du niveau d’insuline plasmatique ainsi qu’une légère diminution de la sensibilité à l’insuline. Ces effets diabétogènes ne sont pas retrouvés chez les mâles. Les résultats de notre seconde étude indiquent que l’exposition maternelle au Cd, pendant la gestation et la lactation, induit des modifications métaboliques précoces chez les descendance, 21, 26 et 60 jours après la naissance. A 21 jours, la tolérance au glucose est altérée. A 26 jours, la sensibilité périphérique à l’insuline est transitoirement restaurée mais la fonction pancréatique est impactée. Enfin, à 60 jours, le défaut de sensibilité à l’insuline est compensé par une sécrétion accrue. Ces travaux mettent en évidence les effets d’une exposition à doses faibles de Cd sur le métabolisme du glucose et renforcent l’idée que l’environnement périnatal, en particulier l’exposition aux polluants, impacte la santé de la descendance, à plus ou moins long terme. Au-delà de ces résultats, ces travaux portent une réflexion sur l’intérêt et la difficulté à mettre en place des modèles animaux d’exposition pertinents, pour répondre à l’enjeu de l’évaluation des risques de l’exposition chronique au Cd
The exposure to environmental pollutants is considered one of the factors that could explain the exponential increase in metabolic illnesses worldwide. Among these pollutants, many epidemiological studies suggest a link between Cadmium (Cd) exposure and the occurrence and severity of diabetes, although the subject remains controversial. Experimental work on animals shows that exposure to Cd induces various effects on glucose metabolism. However, these studies were performed with relatively high doses of Cd and with unrealistic exposure models. In addition, very little data are available on the effect of maternal exposure and effect on descendants. The aim of this work was to study possible alterations in glucose metabolism after oral exposure to low doses of Cd in adult rats as well as in young rats exposed via their mothers. Results show that when exposed to Cd levels close to no-observed-effect reference values in rats, female rats show disturbances in plasma insulin level and a slight decrease in insulin sensitivity. These diabetogenic effects are not found in male rats. The results of the second study indicate that maternal exposure to Cd during pregnancy and lactation induces early metabolic changes in the offspring, 21, 26 and 60 days after birth. At 21 days, glucose tolerance is altered. At 26 days, the peripheral insulin sensitivity is transiently restored but the pancreatic function is impacted. Finally, at 60 days, the lack of insulin sensitivity is compensated by increased secretion. This work demonstrates the effects of low doses of Cd on glucose metabolism and reinforces the idea that the perinatal environment, in particular exposure to pollutants, affects the health of offspring in the long term. Beyond these results, this work allows the reader to reflect on the interest and difficulty of setting up relevant experimental animal models, in order to tackle the issue of risk assessment of chronic Cd exposure

Cette thèse aborde la problématique des événements indésirables (EI) observés chez les patients infectés par le VIH depuis l'utilisation de combinaisons thérapeutiques associant un inhibiteur de la protéase (IP), à travers l'exemple des cytolyses hépatiques et du syndrome lipodystrophique étudié à partir de la cohorte prospective ANRS E11-APROCO, ayant inclus 1281 patients lors de l'initiation d'un traitement associant un IP. L'incidence des cytolyses hépatiques sévères a été estimée à 5 % patients-années, et la co-infection par les virus des hépatites B ou C était un facteur de risque majeur. Une étude transversale chez 614 patients, 12 ou 20 mois après l'inclusion dans la cohorte, a montré une forte prévalence des lipodystrophies et des anomalies du métabolisme lipido-glucidique, associé à des facteurs liés à l'hôte, à l'infection VIH, à l'exposition aux antirétroviraux, IP ou inhibiteur nucléosidique de la transcriptase inverse. Les patients âgés de 35-44 ans inclus dans la cohorte avaient un profil athérogène différent et un sur-risque de maladie coronarienne (estimé à partir de modèles prédictifs) comparé à un échantillon de la population générale. La complexité de la recherche des facteurs associés à la survenue des EI, liée au schéma d'étude, au problème des risques compétitifs, à la difficulté de distinguer l'effet des différents traitements, d'une toxicité directe ou indirecte, est discutée. L'intérêt d'études de phase IV est mis en avant, dans le contexte actuel de prise en charge au long cours de l'infection par le VIH, où la survenue d'EI peut remettre en cause un traitement antirétroviral même efficace
In this thesis, we tackle a major concern in HIV-infected patients : the adverse events of antiretroviral combinations including a protease inhibitor (PI), through the examples of hepatic cytolysis and lipodystrophy syndrome. These events were studied within the setting of a prospective cohort, i. E. APROCO (ANRS EP11), including 1,281 patients since the initiation of a PI-containing regimen. The incidence of severe hepatic cytolysis was 5 % patient-years and co-infections by either hepatitis B or C virus sere strong risk factors. A cross-sectional study in 614 patients, 12 or 20 months after they were included in the cohort, showed a high prevalence of lipodystrophy and abnormalities of lipid and glucose metabolism, associated with host factors, HIV disease status, exposure to antiretrovirals. PI or nucleoside reverse transcriptase inhibitor. The patients aged 35-44 years included in the cohort had a different atherogenic profile and an over-risk for coronary heart disease (estimated using predictive models), compared to a sample of the general population. The complexity to identify the factors associated with the onset of the adverse events, due to the study design, the competitive risks issue, the difficulty to separate the effect of different treatments, of a direct or indirect toxicity, is discussed. The interest of a phase IV study is emphasised in the current context of short-time phase III evaluation of lifelong treatments of HIV infection, where the initial benefit of the treatments could be balanced by the secondary risk of adverse events discouraging patients to pursue efficacious treatments

La régulation de la concentration de glucose dans l'organisme est nécessaire au bon fonctionnement des globules rouges et de l'ensemble des cellules, dont celles des muscles et du cerveau. Cette régulation met en jeu plusieurs organes ainsi que le système hormonal dont une hormone en particulier, l’insuline. Le diabète de type 1 est une maladie où les cellules productrices d'insuline du pancréas sont détruites. Afin de compenser cette perte de production d'insuline, le traitement de cette maladie consiste, pour le patient, à déterminer une dose d'insuline à s'injecter en fonction de mesures de sa glycémie et de certaines caractéristiques intervenant dans la régulation de celle-ci (repas, activité physique, stress,...). Cette thèse s'inscrit dans une démarche d’automatisation du traitement en proposant un nouveau modèle non-linéaire du métabolisme glucidique pouvant être utilisé dans une solution de contrôle en boucle fermée. Nous avons prouvé que ce modèle possède une unique solution positive et bornée pour des conditions initiales fixées et sa commandabilité locale. Nous nous sommes ensuite intéressés à l’identification paramétrique de ce modèle. Nous avons montré son identifiabilité structurelle et pratique. Dans ce cadre, une nouvelle méthodologie permettant de qualifier l'identifiabilité pratique d'un modèle, basée sur une divergence de Kullback-Leibler, a été proposée. Une estimation des paramètres du modèle a été réalisée à partir de données de patients réels. Dans ce but, une méthodologie d'estimation robuste, basée sur un critère de Huber, a été utilisée. Les résultats obtenus ont montré la pertinence du nouveau modèle proposé
The development of new control models to represent more accurately the plasma glucose-insulin dynamics in T1DM is needed for efficient closed-loop algorithms. In this PhD thesis, we proposed a new nonlinear model of five time-continuous state equations with the aim to identify its parameters from easily available real patients' data (i.e. data from the insulin pump and the glucose monitoring system. Its design is based on two assumptions. Firstly, two successive remote compartments, one for insulin and one for glucose issued from the meal, are introduced to account for the distribution of the insulin and the glucose in the organism. Secondly, the insulin action in glucose disappearance is modeled through an original nonlinear form. The mathematical properties of this model have been studied and we proved that a unique, positive and bounded solution exists for a fixed initial condition. It is also shown that the model is locally accessible. In this way, it can so be used as a control model. We proved the structural identifiability of this model and proposed a new method based on the Kullback-Leiber divergence in view to test its practical identifiability. The parameters of the model were estimated from real patients' data. The obtained mean fit indicates a good approximation of the glucose metabolism of real patients. The predictions of the model approximate accurately the glycemia of the studied patients during few hours. Finally, the obtained results let us validate the relevance of this new model as a control model in view to be applied to closed-loop algorithms

Les lipopolysaccharides sont des molécules présentes à la surface des bactéries Gram(-). Dans certaines situations, ces molécules se retrouvent dans la circulation sanguine et induisent une réponse inflammatoire. Quelle que soit l’intensité de la réponse initiée par les LPS, de profondes perturbations métaboliques vont avoir lieu. Le métabolisme glucidique est particulièrement affecté. Chez l’homme, en cas d’infection sévère, telle que le sepsis, le contrôle strict de l’hyperglycémie induite par les LPS via une insulinothérapie est le sujet d’actives recherches de la communauté scientifique et médicale. Par ailleurs, ces dernières années, est apparue la notion d’endotoxémie métabolique, réliée en partie à des régimes alimentaires riches en graisses. Les LPS seraient l’un des nombreux facteurs impliqués dans l’étiologie des maladies métaboliques. Dans ce contexte, nous avons étudié la réponse de l’organisme au glucose dans le cas d’endotoxémie expérimentale contrôlée. Exclusivement basée sur l’étude de différents modèles animaux, notre approche expérimentale a permis de montrer que l’administration aigüe ou continue de LPS, induisait une augmentation de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose ainsi qu’une augmentation de la clairance du glucose. Enfin, cette augmentation de sécrétion d’insuline était due à une augmentation des taux circulants de glucagon like peptide-1(GLP-1) et que le récepteur au GLP-1 était impliqué dans cette réponse. Elucider les mécanismes moléculaires à l’origine de la perturbation du métabolisme glucidique en réponse aux LPS permettra de mieux appréhender les conséquences physiologiques et pathologiques induites par ces molécules
Lipopolysacharrides are molecules present on the surface of Gram (-) bacteria. In some situations, these molecules enter in the bloodstream. They induce an inflammatory reaction. Whatever the intensity of the response initiated by LPS, profound metabolic disturbances will take place. Carbohydrate metabolism is particularly affected. In humans, in cases of severe infection, such as sepsis, the strict control of LPS-induced hyperglycemia by insulin therapy is the subject of active research by the scientific and medical community. In addition, recent years have seen emerge the concept of metabolic endotoxemia, partly due to increased plasma concentrations of LPS as a result of high fat diets. These LPS molecules could be one of the many factors involved in the etiology of metabolic diseases. In this context, we investigated the glucose response during different experimental endotoxemia. Exclusively based on the study of various animal models, our experimental approach allowed us to demonstrate that the acute injection or continuous infusion of LPS, was accompanied by an increased glucose-stimulated insulin secretion associated with an increase of glucose disposal. We also demonstrated that this enhanced insulin secretion was due to an increase in circulating levels of glucagon-like peptide-1 (GLP-1) and that theGLP-1 receptor was involved in this response. Elucidating the molecular mechanisms underlying the disruption of glucose metabolism in response to LPS will enhance our understanding of the physiological and pathological consequences of these molecules

Par définition, les maladies mitochondriales résultent d’un défaut dans le processus des oxydations phosphorylantes (OXPHOS). Celui-ci permet aux cellules de se fournir en ATP, soit la principale source d’énergie qu’elles peuvent utiliser. Dans ce processus, quatre complexes (I-IV) insérés dans la membrane mitochondriale interne transfèrent à l’oxygène moléculaire les équivalents réducteurs libérés par l’oxydation de carbohydrates et d’acides gras. Cette activité génère une force proton motrice utilisée pour la synthèse d’ATP à partir d’ADP et de phosphate inorganique par le complexe V ou ATP synthase.Des maladies dont NARP (Neuropathy Ataxia Retinitis Pigmentosa) et MILS (Maternally Inherited Leigh Syndrome) ont été associées à des mutations de la sous-unité a de l’ATP synthase. Son gène (ATP6) est dans le génome mitochondrial. Celui-ci est présent jusqu’à plusieurs milliers de copies par cellule. Les mutations du gène ATP6 coexistent souvent avec des copies sauvages du génome mitochondrial dans les cellules et tissus des patients, ce qui rend leur étude difficile. La levure Saccharomyces cerevisiae dont on peut modifier à loisir le génome mitochondrial permet de s’affranchir de cette hétérogénéité génétique (appelée hétéroplasmie). De plus, grâce à sa bonne capacité fermentaire, elle est capable de survivre à l’inactivation du système OXPHOS.J’ai au cours de ma thèse exploité ces caractéristiques pour mieux définir les conséquences sur l’ATP synthase de cinq mutations du gène ATP6 identifiées chez des patients : m.8993T>G, m.9191T>C, m.8969G>A, m.8909T>C, et m.9166T>C. Le pouvoir pathogène des trois premières a été établi. Les deux dernières sont des nouveaux variants de l’ADN mitochondrial. Via l’identification de suppresseurs intragéniques, et à la lumière de structures à haute résolution de l’ATP synthase décrites récemment, j’ai pu définir les bases moléculaires des mécanismes pathogènes induits par les mutations m.8993T>G, m.9191T>C, et m.8969G>A. Le variant m.8909T>C a été identifié en combinaison avec une mutation pathogène bien connue dans un ARN de transfert (m.3243A>G). Nous avons trouvé qu’un équivalent de cette nouvelle mutation a en levure des effets délétères sur l’assemblage ou la stabilité de la sous-unité a comparables à ceux induits par des mutations du gène ATP6 (m.8993T>C, m.9176T>C) dont le pouvoir pathogène a été établi, et qu’elle a donc potentiellement la capacité d’affecter seule la santé humaine. Mes études en levure sont cohérentes avec des études ayant conclu récemment à la pathogénicité du variant m.9166T>C et permettent de mieux comprendre comment il impacte l’ATP synthase.J’ai identifié un mécanisme de suppression actif sur des modèles levure de mutations pathogènes de la sous-unité a. Il implique le transporteur des oxodicarboxylates (Odc1) localisé dans la membrane mitochondriale interne. J’ai trouvé que la surexpression d’Odc1 permet une plus grande activité du cycle de Krebs (ou TCA). Ce cycle intervient dans l’oxydation de substrats organiques dont les équivalents réducteurs sont ensuite transférés à l’oxygène par la chaîne respiratoire. Il tourne à bas régime dans les mutants de l’ATP synthase dont l’activité canal à protons est altérée. La suppression-Odc1 dépendante entraîne un découplage partiel de la membrane interne, de sorte que le cycle TCA est stimulé malgré le défaut en ATP synthase. Cet effet permet une plus grande production d’ATP via la phosphorylation d’ADP couplée directement à une des réactions du cycle de Krebs. Ces résultats ouvrent des perspectives intéressantes pour le traitement des maladies associées à des altérations de l’ATP synthase, et possiblement d’autres désordres métaboliques. Cette étude apporte de plus un éclairage nouveau sur le contrôle de la biogenèse du complexe IV par l’ATP synthase
By definition, mitochondrial diseases result from a defect in the process of oxidative phosphorylation (OXPHOS). This is responsible for the production of ATP, the main source of cellular energy. In this process, four multiprotein complexes (I-IV) inserted into the inner mitochondrial membrane transfer to molecular oxygen the reducing equivalents released by the oxidation of carbohydrates and fatty acids. This activity generates a proton motive force used for the synthesis of ATP from ADP and inorganic phosphate by the Complex V or ATP synthase.Diseases including NARP (Neuropathy Ataxia Retinitis Pigmentosa) and MILS (Maternally Inherited Leigh Syndrome) have been associated with mutations in the subunit a of ATP synthase. Its gene (ATP6) is in the mitochondrial genome. This genome is present in up to several thousand copies per cell. Mutations in the ATP6 gene often coexist with wild-type copies of the mitochondrial genome in patients' cells and tissues (heteroplasmy), which makes their study difficult. The yeast Saccharomyces cerevisiae, whose mitochondrial genome can be modified at will, makes it possible to overcome this genetic heterogeneity owing to its incapacity to stably maintaining heteroplasmy. In addition, thanks to its good fermentation capacity, this organism is able to survive mutations that inactivate the OXPHOS system.During my thesis, I exploited these characteristics to better define the consequences on ATP synthase of five ATP6 gene mutations identified in patients: m.8969G>A, m.9191T>C, m.8993T>G, m.8909T>C, and m.9166T>C. The pathogenicity of the first three has been established. The last two are new mitochondrial DNA variants. Through the identification of intragenic suppressors, and in the light of high-resolution structures of ATP synthase described recently, I was able to define the molecular bases of the pathogenic mechanisms induced by the m.8993T>G, m.9191T>C and m.8969G>A mutations. The m.8909T>C variant was identified in combination with a well-known pathogenic mutation in tRNALeu (m.3243A>G). We have found that an equivalent of this new mutation in yeast has deleterious effects on the assembly/stability of the subunit a comparable to those induced by mutations of the ATP6 gene (m.8993T>C, m.9176T>C) with a well-established pathogenicity, and therefore has the potential to affect human health on its own. My studies in yeast are consistent with studies that recently concluded on the pathogenicity of the m.9166T>C variant and allow to better understand how it impacts ATP synthase.I have identified an active suppressor mechanism in yeast models of pathogenic subunit a mutations. It involves the oxodicarboxylate transporter (Odc1) located in the inner mitochondrial membrane. I have found that artificially overexpressing Odc1 allows for greater Krebs cycle (or TCA) activity. This cycle is involved in the oxidation of organic substrates whose reducing equivalents are then transferred to oxygen by the respiratory chain. It runs low in ATP synthase mutants with impaired proton channel activity. The Odc1-dependent suppressor activity results from a partial uncoupling of the inner membrane so that the TCA cycle is stimulated despite the presence of defect in ATP synthase. This effect allows a greater production of ATP via ADP phosphorylation coupled with one of the reactions of the Krebs cycle. These results open interesting perspectives for the treatment of diseases associated with alterations in ATP synthase, and possibly other metabolic disorders. This study also sheds new light on the control of complex IV biogenesis by ATP synthase

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie dégénérative neuromusculaire fatale. Elle est accompagnée par des altérations métaboliques, se manifestant précocement dans des modèles murins. L’objectif de cette thèse a été d’identifier les cibles moléculaires impliquées dans ces changements. Pour ce faire, nous avons étudié le muscle glycolytique, le premier touché par la dénervation au cours de la maladie dans un modèle de SLA, la souris SOD1G86R. Nous avons montré un déséquilibre entre les voies métaboliques glucidiques et lipidiques à un stade présymptômatique, avec une préférence pour la voie catabolique des lipides. Cette altération peut expliquer notre observation sur le changement des capacités à l’exercice des souris SOD1G86R présymptômatiques. Dans ce contexte, nous avons montré que l’inhibition pharmacologique de PDK4, un des principaux inhibiteurs de la glycolyse, est bénéfique, retardant l’apparition des symptômes. En prenant compte des spécificités métaboliques des différents éléments de l’axe neuromusculaire, ce travail ouvre des nouvelles pistes thérapeutiques pour le traitement de la SLA
Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal degenerative disease characterized by loss of upper and lower motor neurons, denervation and skeletal muscle atrophy. ALS is accompanied by metabolic alterations that are early events in mouse models for ALS. The main objective was to identify molecular targets responsible for these alterations. For this, we analyzed several metabolic regulators localized in presymptomatic glycolytic muscle tissue of an ALS mouse model, the SOD1G86R. We identified a pre-symptomatic alteration of metabolic equilibrium, showing an inhibition of glycolysis accompanied by an upregulation of lipid catabolic pathway. This alteration has functional significance, being reflected in a modified capacity of SOD1G86R mice to adapt to different types of exercise. Pharmacological inhibition of PDK4, one of the main inhibitors of glycolysis, delayed disease onset, underpinning the importance of metabolic equilibrium in disease progression. Taking into consideration the metabolic specificity of the different elements on the neuromuscular axis, this work opens towards new therapeutic approaches for ALS

L’obésité est un facteur de risque pour de nombreuses maladies telles que le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires. La prokinéticine-2 a été caractérisée comme une hormone anorexigène qui joue un rôle dans la régulation de l’appétit et le métabolisme énergétique via une action sur le récepteur PKR2 au niveau centrale.Cette étude consiste à étudier l’implication de la PK2 et de PKR1 dans le tissu adipeux et dans la physiopathologie de l’obésité. Les souris PKR1-/- dans lesquelles le gène codant pour PKR1 est totalement inactivé, présentent une obésité par hyperplasie, du fait de la prolifération des préadipocytes. Les souris PKR1-/- présentent un état diabétique, avec une insensibilité à l’insuline accrue et une forte intolérance au glucose. Les souris aP2-PKR1-/- dans lesquelles PKR1 est spécifiquement inactivé dans le tissu adipeux, présentent, elle aussi, une obésité hyperplasique, due de la prolifération des préadipocytes. In vitro, nos résultats montrent que la PK2 est capable d’inhiber la différenciation des préadipocytes en inhibant la prolifération des préadipocytes lors de la phase d’expansion clonale mitotique. Nos résultats permettent d’envisager un rôle de la PK2 et de son récepteur PKR1 dans le traitement de l’obésité
Obesity is a risk factor for various disorders such as type 2 diabetes and cardiovascular diseases. The prokineticins, prokineticin-1 and prokineticin-2 bind two similar G protein-coupled receptors, PKR1 and PKR2. Prokineticin-2 is an anorexigenic hormone that plays a role in appetite regulation and energy metabolism, via a direct hypothalamic mechanism. Since adipocytes express mainly PKR1, we investigated the role of PKR1 in adipocyte functions. PKR1-null mutant mice exhibit increased body weight that is due to an increased visceral fat mass. Mutant adipose tissue is characterized by adipocyte hyperplasia due to an increase in number of proliferating preadipocyte. Mutant adipocytes exhibit downregulation of insulin signaling that is associated with glucose and insulin tolerance. Adipocyte-specific aP2-PKR1 knockout mice present also an increased visceral adipose tissue that lead to a slight increased body weight. Fat mass is also characterized by an hyperplasia and an increased preadipocyte proliferation. This mice present slight metabolic changes. Utilizing 3T3-L1 murine preadipocytes, our study reveals that prokineticin-2 exerts an antiadipogenic function in murine cells. Inhibition of adipogenesis mediated by prokineticin-2 involved PKR1. Prokineticin-2 also inhibits proliferation of preadipocytes. These results suggest that prokineticin-2 via PKR1 signaling plays a crucial role in adipogenesis and adipose tissue hyperplasia

Les glycosaminoglycannes (GAGs) sont des molécules polysaccharidiques polysulfatées intervenant dans des processus aussi variés que la prolifération, différenciation ou migration cellulaire, la coagulation sanguine ou l‟infection virale. Il est généralement admis qu‟une séquence particulière de GAG doit être associée à une fonction biologique spécifique. Les structures chimiques globales des GAGs sont connues. Cependant, contrairement au séquençage des gènes ou des protéines, la détermination de la séquence saccharidique exacte impliquée dans une fonction biologique particulière n‟est encore pas possible. Le séquençage « glycomique » constitue donc un enjeu majeur. L‟une des technologies les plus novatrices pour aborder ce problème de séquençage des GAGs semble être l‟impression moléculaire. En effet, elle permet d‟obtenir des polymères (MIPs pour Molecular Imprinted Polymer) spécifiquement imprimés par la forme structurale d‟une molécule cible.En nous appuyant sur des travaux antérieurs réalisés avec des modèles saccharidiques sulfatés simples, nous avons appliqué cette technologie à la reconnaissance de glycannes sulfatés complexes d‟intérêt biologique tels qu‟une héparine de bas poids moléculaire ou un mimétique ayant une activité anticoagulante. Il a été démontré une reconnaissance spécifique et sélective selon la molécule étudiée à l‟aide de MIPs spécialement conçus pour chaque GAG. De plus, nous avons obtenu des MIPs qui, en immobilisant temporairement un sucre, permettraient leur substitution de façon stéréospécifique. La détermination des conditions optimales de synthèse des MIPs s‟est avéré une étape nécessaire à l‟obtention d‟une bonne reconnaissance. Ces travaux ouvrent des perspectives d‟application de la technique d‟impression moléculaire à l‟analyse des séquences de GAGs d‟intérêt biologique
Glycosaminoglycans (GAGs) are polysulfated polysaccharide molecules involved in many biological processes such as cellular proliferation, differentiation or migration, blood clotting or viral infection. It is generally admitted that a particular GAG sequence is connected to a specific biological function. Depending on their composition in disaccharides, GAGs are classified into subfamilies whose overall chemical structures are known. Unlike gene or protein sequencing, determination of the exact saccharidic sequence involved in a particular biological function is not yet possible with the available technological tools. "Glycomics" is a real challenge nowadays. One of the most innovative technologies to achieve this goal seems to be the molecular imprinting. Indeed, it provides polymers (MIPs for Molecular Imprinted Polymer) imprinted by the structural form of a target molecule.Based on previous studies performed with simple sulfated saccharides, this technology has been applied to the recognition of complex sulfated glycans. MIPs were achieved demonstrating specific and selective recognition for a Low Molecular Weight Heparin or a synthetic anticoagulant mimetic. Other MIPs were able to temporally immobilize sugars which make them available for stereo-specific modifications. Screening of optimal synthesis conditions of MIPs appeared a necessary step to obtain a specific and selective recognition. These studies open further possibilities to analyze GAG sequences carrying biological functions by the molecular imprinting technology

L’existence d’une relation entre les troubles cardio-métaboliques composant le syndrome métabolique et une hyperactivité sympathique est bien admise dans la littérature sans que la relation causale entre ces deux entités soit clairement définie. Nos travaux sur un modèle murin d’hyperactivité sympathique constitutive (délétion partielle et/ou complète du transporteur de recapture de la noradrénaline) ont permis de mettre en évidence le rôle de celle-ci dans le développement de troubles glucidiques : 1) Une augmentation de l’activité sympathique est un facteur suffisant pour le développement de troubles glucidiques précoces associant une intolérance au glucose à une hyperinsulinémie basale sans hyperglycémie. 2) Ces désordres seraient dus à un retard de sécrétion d’insuline en réponse au glucose, probablement consécutif à une sous-expression du transporteur GLUT2. Ces résultats montrent que l’hyperactivité sympathique chronique pourrait constituer un facteur pronostic permettant le diagnostic précoce de patients à risque de développer des troubles de l’homéostasie glucidique et ouvre des perspectives dans le traitement du diabète de type 2
Several studies have established an association between cardiometabolic disorders composing the metabolic syndrome and sympathetic hyperactivity. The causal relationship is however not clearly defined. Our work on a murine model of constitutive sympathetic hyperactivity (partial and / or complete deletion of the norepinephrine reuptake transporter) highlights its role in the development of carbohydrate disorders: 1) An increase in the sympathetic activity is a sufficient factor for early carbohydrate disorders associating glucose intolerance with basal hyperinsulinemia without hyperglycemia. 2) These disorder are thought to be due to a delay in insulin secretion in response to glucose stimulation, probably consecutive to a decreased expression of the GLUT2 transporter. These results show that chronic sympathetic hyperactivity may constitute a prognostic factor allowing the early diagnosis of patients at risk to develop glucose homeostasis disorders and opens perspectives in the treatment of type 2 diabetes mellitus