Effects of a mitochondrial uncoupling on lipolysis and adipokine expression in 3T3-L1 murine adipocytes

Résumé

L’obésité constitue un des problèmes majeurs de santé publique dans nos sociétés. Cet état considéré comme un facteur de risque important pour de nombreuses pathologies peut être défini comme une accumulation excessive de lipides au sein de cellules spécialisées nommées adipocytes et est causé par une perte de l’équilibre entre consommation et dépenses en énergie. Les traitements actuels consistent essentiellement en une limitation de l’incorporation d’énergie et une augmentation des dépesnes par l’exercice physique. Proposé par plusieurs auteurs, une approche supplémentaire à ces traitements pourrait consister à induire un découplage mitochondrial ciblé et contrôlé dans le tissu adipeux blanc, un processus physiologiquement actif au sein du tissu adipeux brun. Plusieurs études récentes ont montré que cette approche induit une diminution significative du contenu en lipides des adipocytes et pouvait aider à prévenir l’obésité. La littérature disponible démontre que cette diminution du contenu en lipides peut être expliquée par une diminution de la synthèse lipidique limitant l’hypertrophie des adipocytes provoquant un dysfonctionnement d’organites et des changements d’expression de gènes codant pour des adipokines. Le découplage mitochondrial conduit également à l’activation d’une forme de lipolyse dans les adcipocytes. Cependant, les mécanismes moléculaires impliqués dans la lipolyse induite par le découplage mitochondrial ont été peu étudiés. De plus, si les adipocytes possèdent également une importante fonction endocrine (par sécrétion de plus de 600 adipokines), l’effet du découplage mitochondrial sur cette fonction est peu connu.

Ces études visent à 1) caractériser les mécanismes moléculaires impliqués dans la lipolyse induite par un découplage mitochondrial modéré mais chronique dans des adipocytes 3T3-L1, et 2) analyser l’expression de certains gènes codant pour des adipokines dans ces conditions. Pour tenter d’atteindre ces objectifs, nous avons utilisé des adipocytes blancs murins 3T3-L1 exposés ou non de manière chronique (3 jours) à une faible concentration (0,5 µM) en FCCP (carbonyl cyanide-4-(trifluoromethoxy)phenylhydrazone), un agent découplant.

Dans la première partie de ce travail, nous avons caractérisé les différentes formes de lipolyse identifiées à ce jour : la lipolyse dépendante de la HSL et la ATGL, deux lipases cytosoliques ainsi que la macroautophagie et la microautophagie spécifique de gouttelettes lipidiques (respectivement dénommées macrolipophagie, microlipophagie). Premièrement, nous montrons que la lipolyse induite par le FCCP est indépendante de la HSL et l’ATGL. Deuxièmement, nous observons également l’activation de la lipolyse ne semble pas médiée par l’activation de la macroautophagie également activée par le découplage mitochondrial dans les adipocytes. Enfin, sur base de plusieurs arguments expérimentaux, nous proposons qu’une forme de microautophagie spécifique des gouttelettes lipidiques contribue à la lipolyse activée dans les adipocytes exposés à un découplage mitochondrial.

Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons montré que le découplage mitochondrial induit une altération du profil d’expression de plusieurs gènes codant pour des adipokines telles que la leptine, l’adiponectine, la résistine et l’angiotensinogène (dont l’expression est diminuée dans ces conditions). Nous avons aussi observé que l’activité des DNMTs (DNA MethylTransferases), des enzymes catalysant la méthylation de cytosine dans l’ADN, est augmentée dans les adipocytes en réponse au découplage mitochondrial, un résultat supporté par le fait que le taux de méthylation d’un fragment du promoteur du gène codant pour la leptine est augmenté dans les adipocytes incubés en présence de FCCP, et corrélé à la faible expression de la leptine observée dans ces conditions.

En conclusion, nos études suggèrent que le découplage mitochondrial dans les adipocytes 1) induit une forme de lipolyse dépendante d’un processus ressemblant à de la microautophagie et 2) modifie l’expression de certaines adipokines, par un mécanisme qui pourrait dépendre, moins en partie, de modifications épigénétiques. Néanmoins, malgré l’intérêt des données apportées par cette étude, la pertinence de celles-ci devra encore être évaluée dans d’autres modèles de découplage mitochondrial et in vivo, tant chez la souris que chez l’homme.

la date de réponse	26 avr. 2016
langue originale	Anglais
L'institution diplômante	Universite de Namur
Superviseur	Thierry Arnould (Promoteur), Michel Jadot (Copromoteur), Xavier De Bolle (Président), Martine Raes (Jury), Jaap KEIJER (Jury) & Luc Bertrand (Jury)