Table des matières

Le syndrome métabolique est caractérisé par un regroupement de facteurs de risque présents chez un même individu et augmentant ainsi ses chances de développer le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires. Il est donc important de comprendre l’étiologie génétique de ce trait. Dans cette thèse, une multitude d’approches génétiques ont été utilisées afin d’apporter un brin de connaissance sur l’architecture génétique du syndrome métabolique et de ses composantes individuelles. Trois gènes candidats ont été testés incluant le récepteur activé par les proliférateurs de péroxisomes (PPAR) α et PPARγ ainsi que la protéine de transfert des phospholipides (PLTP). Les gènes PPARα et PLTP ont tous deux été associés significativement avec plusieurs variables d’adiposité. Des effets significatifs d’interaction entre les gènes PPARα et PPARγ ont été obtenus pour les paramètres de glucose et d’insuline. Il a aussi été démontré que le polymorphisme PPARα L162V influence les changements de cholestérol-HDL2 suite à un traitement au gemfibrozil. Par la suite, des criblages génomiques ont été effectués sur les concentrations de lipides et de lipoprotéines plasmatiques. Plusieurs régions chromosomiques ont été identifiées incluant 1q43, 11q13-q24, 15q26.1, et 19q13.32 pour le cholestérol-LDL, 12q14.1 pour le cholestérol-HDL, 2p14, 11p13, et 11q24.1 pour les triglycérides, 18q21.32 pour l’apolipoprotéine (apo) B-LDL, et 3p25.2 pour l’apoAI. La contribution génétique à la variation du diamètre principal des particules LDL (DP-LDL) a aussi été étudiée. Les résultats démontrent une forte ressemblance familiale avec des coefficients d’héritabilité de plus de 50%, la présence d’un gène à effet majeur, et une forte évidence de liaison sur le chromosome 17q. Le gène de l’apoH, localisé à cet endroit, a par la suite été significativement associé au DP-LDL, suggérant que ce gène est responsable du signal de liaison observé sur le chromosome 17. Finalement, une variable quantitative du syndrome métabolique a été construite à l’aide d’une analyse factorielle. Un criblage génomique effectué sur cette variable a démontré une évidence de liaison sur le chromosome 15q, suggérant la présence d’un gène à cet endroit contribuant au regroupement des facteurs de risques caractérisant le syndrome métabolique. Plusieurs de ces résultats devront être répliqués, alors que d’autres méritent d’être suivis.

The metabolic syndrome is a cluster of interrelated cardiovascular risk factors co-occurring in the same individual. People with this syndrome are at increased risk for developing diabetes mellitus and cardiovascular diseases. Accordingly, it is important to elucidate the genetic aetiology governing this trait in order to better comprehend its pathogenesis. In the present thesis, heritability and complex segregation analyses as well as candidate gene and genome-wide scan approaches have been applied to shed some lights on the genetic architecture of the metabolic syndrome and its individual components. A total of three candidate genes have been investigated including peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) α and PPARγ as well as phospholipid transfer protein (PLTP). It has been shown that polymorphisms in both PPARα and PLTP genes are significantly associated with several indices of adiposity. In addition, significant gene-gene interactions have been observed between PPARα and PPARγ on glucose/insulin parameters. It has also been shown that the HDL2-cholesterol response to gemfibrozil therapy is modulated by the PPARα L162V polymorphism. Genome-wide linkage scans have been performed on lipid and lipoprotein concentrations. Many chromosome regions harbouring lipoprotein/lipid genes have been identified including 1q43, 11q13-q24, 15q26.1, and 19q13.32 for LDL-cholesterol, 12q14.1 for HDL-cholesterol, 2p14, 11p13, and 11q24.1 for triglycerides, 18q21.32 for LDL-apolipoprotein (apo) B, and 3p25.2 for apoAI. The genetic contribution of the variation in LDL peak particle diameter (LDL-PPD) has been also investigated. Overall, the results indicate: 1) that LDL-PPD strongly aggregates within families with heritability estimate above 50%; 2) the existence of a major gene effect affecting the phenotype; and 3) the presence of a major quantitative trait locus located on chromosome 17q. The apo H gene, a positional candidate gene, was then significantly associated with LDL-PPD, suggesting that this gene is responsible for the linkage signal observed on 17q. Finally, factor analyses have been used to construct a quantitative metabolic syndrome variable and a genome-wide linkage scan has been conducted to identify the genomic regions underlying this trait. A major quantitative trait locus has been observed on chromosome 15q suggesting a gene within this region contributing to the clustering of the metabolic syndrome-related phenotypes. Many of these findings must go through independent replication, while others produced new leads that deserve follow-up.

La présente thèse est constituée de dix manuscrits sous la forme d’articles scientifiques en plus d’une introduction et d’une conclusion générale sur la susceptibilité génétique au syndrome de résistance à l’insuline. Les trois premiers manuscrits traitent d’un polymorphisme dans le gène du récepteur activé par les proliférateurs des péroxysomes alpha (PPARα) et de : 1-son rôle sur les effets métaboliques d’un traitement au fibrate; 2-son association avec les mesures d’adiposité; et 3-son effet d’interaction avec un polymorphisme dans un second gène impliqué dans l’homéostasie du glucose et de l’insuline. Le quatrième manuscrit rapporte l’association significative obtenue entre des variations génétiques dans le gène de la protéine de transfert des phospholipides (PLTP) et les mesures d’adiposité. Les cinquième et sixième articles sont des criblages génomiques effectués sur les niveaux de lipides, lipoprotéines et apolipoprotéines plasmatiques permettant ainsi d’identifier les régions chromosomiques contenant les gènes impliqués dans la variabilité inter-individuelle de ces phénotypes. Les trois manuscrits suivants traitent de la génétique de la taille des lipoprotéines de faible densité (LDL). Ainsi le septième quantifie la contribution génétique de la taille des particules LDL, le huitième identifie les régions chromosomiques contenant les gènes en cause et le neuvième permet d’identifier un gène significativement associé avec le phénotype. Finalement, le dernier manuscrit combine analyse factorielle et criblage génomique afin d’identifier les régions chromosomiques contenant les gènes du syndrome métabolique.

Tous les articles présentés dans cette thèse sont publiés ou soumis pour publication. Le tableau ci-dessous indique l’état de chacun des manuscrits et leur référence. Une partie de l’introduction et de la conclusion a aussi fait l’objet d’un article de synthèse publié dans la revue « Journal of Lipid Research 2004; 45 :1008-1026. ».

Chapitre 1

Bossé Y, Pascot A, Dumont M, Brochu M, Prud'homme D, Bergeron J, Després JP, Vohl MC. Influences of the PPARα-L162V polymorphism on plasma HDL2-cholesterol response of abdominally-obese men treated with gemfibrozil. Genetics in Medicine 2002; 4 (4) : 311-5.

 

Chapitre 2

Bossé Y, Després JP, Bouchard C, Pérusse L, Vohl MC. The peroxisome proliferator-activated receptor α L162V mutation is associated with reduced adiposity. Obesity Research 2003; 11 (7): 809-16.

 

Chapitre 3

Bossé Y, Weisnagel JS, Bouchard C, Després JP, Pérusse L, Vohl MC. Combined effects of PPARγ2 P12A and PPARα L162V polymorphisms on glucose and insulin homeostasis: the Québec Family Study. Journal of Human Genetics 2003; 48 (12) : 614-21.

 

Chapitre 4

Bossé Y, Bouchard L, Després JP, Bouchard C, Pérusse L, Vohl MC. Haplotypes in the phospholipid transfer protein gene are associated with obesity-related phenotypes: The Québec Family Study. International Journal of Obesity (soumis).

 

Chapitre 5

Bossé Y, Chagnon YC, Després JP, Rice T, Rao DC, Bouchard C, Pérusse L, Vohl MC. Genome-wide linkage scan reveals multiple susceptibility loci influencing lipid and lipoprotein levels in the Québec Family Study. Journal of Lipid Research 2004; 45 (3): 419-26.

 

Chapitre 6

Bossé Y, Chagnon YC, Després JP, Rice T, Rao DC, Bouchard C, Pérusse L, Vohl MC. What have we learned from genomewide scans on lipid-related phenotypes so far? Fixing perspective with a new genomewide search on apolipoprotein levels in the Québec Family Study. Journal of Lipid Research (sous presse).

 

Chapitre 7

Bossé Y, Vohl MC, Després JP, Lamarche B, Rice T, Rao DC, Bouchard C, Pérusse L. Heritability of LDL peak particle diameter in the Québec Family Study. Genetic Epidemiology 2003; 25 : 375-81.

 

Chapitre 8

Bossé Y, Pérusse L, Després JP, Lamarche B, Chagnon YC, Rice T, Rao DC, Bouchard C, Vohl MC. Evidence for a major quantitative trait locus on chromosome 17q21 affecting LDL peak particle diameter. Circulation 2003; 107 : 2361-8.

 

Chapitre 9

Bossé Y, Feitosa MF, Després JP, Lamarche B, Rice T, Rao DC, Bouchard C, Pérusse L, Vohl MC. Is the major gene effect for LDL peak particle diameter on 17q caused by the apolipoprotein H gene. Atherosclerosis (soumis).

 

Chapitre 10

Bossé Y, Després JP, Chagnon YC, Rice T, Rao DC, Bouchard C, Pérusse L, Vohl MC. Genome-wide linkage scan for the metabolic syndrome reveals a major quantitative trait locus on chromosome 15q: The Quebec Family Study. Diabetes (soumis).

Les dix manuscrits ont été réalisés en collaboration avec de précieux collaborateurs. Les résultats rapportés au premier chapitre proviennent des données de l’étude « Gemfibrozil-Exercice-Lipides » (GEL). Les Drs Denis Prud’homme et Jean-Pierre Després sont les principaux investigateurs de cette étude. Le Dr Martin Brochu et Mme Martine Dumont ont assuré la coordination et la réalisation de l’étude GEL. Le Dr Jean Bergeron et le Dr Marie-Claude Vohl étaient pour leur part responsables de la mesure des concentrations plasmatiques des lipides et des lipoprotéines et du génotypage du polymorphisme PPARα L162V, respectivement. Finalement, le Dr Agnès Pascot a réalisé les mesures de la taille des particules HDL. Pour les neuf autres études les données ont été obtenues à partir de l’Étude des Famille de Québec (QFS). Les Drs Claude Bouchard, DC Rao, Louis Pérusse, Jean-Pierre Després, Treva Rice et Marie-Claude Vohl ont agit comme principaux investigateurs de cette étude. Le Dr Pérusse a particulièrement été impliqué dans les analyses génétiques présentées aux chapitres 5, 6, 7, 8 et 10. L’expertise du Dr John S Weisnagel sur l’homéostasie de l’insuline et du glucose et du Dr Benoît Lamarche sur la taille des particules de LDL ont été d’une grande utilité au chapitre 3 et aux chapitres 7, 8 et 9, respectivement. Au chapitre 4, M. Luigi Bouchard était responsable du génotypage des polymorphismes du gène de la PLTP. Le Dr Yvon C Chagnon était en charge du génotypage des marqueurs génétiques nécessaires à la réalisation des criblages génomiques présentés aux chapitres 5, 6, 7 et 10. Finalement, Mme Mary F Feitosa a réalisé les analyses de ségrégation complexe présentées au chapitre 9. Tous les co-auteurs ont également participé activement à la révision des manuscrits. À noter aussi que le Dr Marie-Claude Vohl a supervisé plusieurs étapes du génotypage et du séquençage de même que la réalisation et la préparation de tous les manuscrits. À titre de premier auteur de ces articles, j’ai été impliqué dans toutes les étapes de production. Pour les tâches de laboratoire (cueillette des données), j’ai séquencé le gène de la PLTP et de l’APOH présenté aux chapitres 4 et 9, respectivement. J’ai aussi mesuré la taille des particules LDL dans l’étude QFS, qui a fait l’objet des chapitres 7, 8 et 9. Pour les analyses et l’interprétation des résultats, j’ai effectué la grande majorité des analyses statistiques et synthétisé le contenu. Par la suite, j’ai conceptualisé et rédigé la totalité des manuscrits. J’étais aussi en charge de la soumission et la révision des articles sous les conseils de ma directrice de thèse. Aucune modification des articles originaux n’a été effectuée dans la thèse.

Il est impossible de réaliser un projet de cette envergure sans le soutien nécessaire sur le plan technique et moral. Je profite donc de cette section pour remercier les gens qui de près ou de loin ont contribué à cet ouvrage.

Tout d’abord, je dois remercier ma directrice de recherche, Marie-Claude Vohl, pour l’environnement de travail privilégié qu’elle m’a offert tout au long de mes études de troisième cycle. Son encadrement a été indispensable à la réalisation de ce projet et a par le fait même assuré la productivité de celui-ci. Marie-Claude a toujours traité mes dossiers avec priorité. Je veux donc la remercier pour sa disponibilité et la rapidité avec laquelle elle corrigeait mes travaux. Je veux également remercier Marie-Claude pour la confiance et l’attention qu’elle m’a accordées durant mes années au doctorat.

Je tiens également à remercier le Dr Louis Pérusse pour ses idées et conseils expérimentés. Ses connaissances techniques et théoriques ont été essentielles pour plusieurs parties de ce projet. Sur une base plus personnelle, je veux remercier le Dr Pérusse pour sa disponibilité et l’intérêt qu’il a porté envers mes travaux. De part nos échanges et ses qualités de pédagogue, il a été un mentor important pour moi. Il est clair que le Dr Pérusse, avec le Dr Vohl, ont contribué de façon importante à développer en moi cette passion pour la génétique.

Je désir aussi remercier mon co-directeur de recherche, le Dr Jean-Pierre Després. Dr Després a contribué de façon importante au développement de la recherche à Québec sur les complications métaboliques et cardiovasculaires de l’obésité. Grâce à ses efforts, des ressources impressionnantes sont maintenant à la disposition d’un groupe de recherche qui s’impose au niveau international. Ce milieu de recherche permet ainsi aux jeunes chercheurs comme moi de se réaliser. De plus, les connaissances et l’expérience du Dr Després ont été très utiles dans la totalité des manuscrits présentés dans cette thèse.

Il y a également d’autres personnes que je tiens à remercier. Tout d’abord, les coauteurs pour leur contribution respective mentionnée ci-dessus. Leurs corrections et commentaires pour chacun des manuscrits ont aussi considérablement amélioré le texte et le contenu de ceux-ci. Durant mes trois dernières années, j’ai aussi bénéficié de l’aide et du support de toute l’équipe du Dr Vohl. Je veux mentionner particulièrement l’aide technique de M. Alain Houde qui m’a permis de surmonter les obstacles de laboratoire.

Je souhaite également remercier les membres de ma famille pour leur soutient et les encouragements constants. M’man et P’pa ont toujours été fiers de moi et m’ont supporté dans tout ce que j’ai entrepris. J’ai la chance d’avoir des parents exceptionnels et j’en suis grandement reconnaissant. Mon frère Ynuk et mes deux soeurs Anik et Heidi sont aussi des personnes extrêmement précieuses à mes yeux. La présence et l’amour de ma famille m’ont toujours donné la force de continuer et d’atteindre mes objectifs. Finalement, Mélanie qui m’appuie au quotidien. Je ne sais pas comment la remercier considérant les sacrifices, incluant changements de carrière et de villes, qu’elle a dû subir pour que l’on puisse partager notre vie ensemble. Sa présence auprès de moi est inestimable et je me considère extrêmement chanceux d’avoir une conjointe comme Mélanie.

Je tiens également à remercier le Fonds pour la formation de chercheurs et l’aide à la recherche-Fonds de la recherche en santé du Québec (FRSQ-FCAR) ainsi que les Bourses d’études supérieures du Canada pour leur soutien financier au cours de mes études de troisième cycle.