121 - Des maladies lipidiques à l'obésité

PCSK9 (Proprotéine Convertase Subtilisin Kexin type 9) est un inhibiteur naturel du récepteur aux LDL (LDLr). Les patients déficients en PCSK9 se caractérisent par une diminution du LDL cholestérol circulant et une protection importante vis-à-vis des maladies cardiovasculaires. Notre équipe a caractérisé son rôle dans le métabolisme lipidique au niveau intestinal. La délétion de PCSK9 chez la souris entraine une réduction importante de la lipémie postprandiale induite par gavage à l'huile d'olive. Ce défaut s'explique au moins par deux données: 1) les souris PCSK9 KO sécrètent moins de chylomicrons mais ceux-ci ont une taille supérieure à ceux des souris sauvages; 2) les souris PCSK9 KO présentent une capacité hépatique accrue à cataboliser ces chylomicrons. L'absorption intestinale de cholestérol n'est pas altérée chez les souris PCSK9 KO. En revanche, PCSK9 via son action sur le LDLr participe à la régulation d'une nouvelle voie d'excrétion du cholestérol plasmatique, le TICE (Trans Intestinal Cholesterol Excretion). Cette voie est mesurée via deux méthodes originales: ex vivo à l'aide d'explants intestinaux sur des chambres de Ussing ou in vivo sur des souris après dérivation biliaire chirurgicale. Ainsi, les souris PSCK9 KO qui présentent trois fois plus de LDLr au niveau de l'intestin, ont un TICE augmenté de 62% (P<0,05). Enfin, l'injection de protéines recombinantes PCSK9 réduit de 35% le TICE chez des souris PCSK9 KO mais est sans effet chez les souris LDLr KO.

Les données épidémiologiques montrent clairement une association inverse entre les niveaux de cholestérol HDL (HDL-C) et le risque de MCV. Les HDL sont formées principalement dans le foie et l'intestin. Le processus de biogenèse des HDL implique la formation d'un domaine micro-membranaire par l'activation et l'oligomérisation du transporteur ABCA1 à la membrane. La formation d'une asymétrie des phospholipides dans la membrane en double feuillet provoque une excroissance et la formation d'un site de liaison pour l'apolipoprotéine AI (principale protéine des HDL). Les HDL « naissantes » peuvent ensuite se lier au transporteur ABCG1 pour acquérir d'autres phospholipides et du cholestérol libre. Dans le plasma, de nombreux enzymes –surtout les phospholipases de type A2 (PLA2) contribuent au remodelage des HDL. Le mécanisme de résorption du cholestérol cellulaire dans les macrophages chargés en cholestérol suit un chemin identique d'efflux de cholestérol par les transporteurs ABCA1 et ABCG1. Les études génétiques par les principes de randomisation Mendéliennes indiquent que des mutations dans les gènes liés aux HDL ne sont pas nécessairement associées aux MCV. Plusieurs approches thérapeutiques visent à augmenter les HDL-C dans le but de diminuer les MCV. De nouveaux bio-marqueurs de fonction des HDL sont requis pour mieux comprendre les effets complexes des HDL dans la protection contre l'artériosclérose.

Un lien direct entre l'obésité et une prédisposition pour le cancer du sein a déjà été démontrée. Une des enzymes très fortement exprimée chez les personnes obèses est la stéaroyl CoA désaturase 1 (SCD1). Son expression est fortement augmentée dans différents cancers du sein et surtout lors de la présence de métastases. Nos travaux réalisés dans des cellules de cancer du sein en culture suggèrent que l'inhibition de SCD1 diminue la prolifération des cellules et les caractéristiques associées avec une augmentation de leur migration. Nous démontrons qu'une diminution de l'expression de SCD1 induit une diminution des caractéristiques associées au phénotype métastatique. En effet, nous observons une diminution de la phosphorylation de GSK3-b et en conséquence, moins de b-catenine est présente au niveau nucléaire. Nous démontrons aussi qu'EGF et TGFb deux hormones connues pour induire la formation de métastases dans les tumeurs du sein induisent l'expression de SCD1. De plus, la diminution de la localisation nucléaire de la b-catenine dans les cellules sous exprimant SCD1 ne peut-être inversée par ajout de TGF-b. Ceci suggère que l'effet de TGF-b sur l'induction du potentiel métastatique des cellules pourrait être au moins partiellement du à une induction de l'expression de SCD1. En conclusion, notre étude démontre que SCD1, une enzyme dont l'expression est associée au développement de l'obésité pourrait aussi être impliquée dans l'apparition de métastases dans le cancer du sein.

Notre mode de vie cause le développement chez de nombreuses personnes de stéatoses hépatiques. C'est une accumulation de triglycérides au niveau du foie dans des gouttelettes lipidiques (GLs) qui entraîne une résistance à l'insuline et des déficiences hépatiques. Nous étudions le rôle de SCD1 et de la seipine dans la formation des GLs et leur association avec la stéatose hépatique. Des études préalables montrent que ces enzymes sont impliquées dans la formation des GLs dans le tissu adipeux. Nos études sont réalisées dans les cellules HepG2 transfectées avec des siRNAs contre SCD1 ou la seipine diminuant les niveaux d'expression de SCD1 et de la seipine. A l'inverse, nous avons augmenté les niveaux d'expression des deux enzymes en transfectant leurs cDNAs respectifs. Après une incubation de 24h avec de l'oléate, le nombre et la taille des GLs ont été analysés par microscopie confocale. La sous expression de SCD1 induit une diminution du nombre de GLs alors que la seipine semble montrer un effet contraire. Par contre, la surexpression de SCD1 augmente la taille et le nombre des GLs. En conclusion, nos résultats semblent confirmer qu'un haut niveau d'expression de SCD1 serait associé avec le développement de la stéatose hépatique alors que la seipine aurait un rôle opposé. Ces résultats sont en accord avec les observations faites in vivo ou une forte expression de SCD1 est associée à l'obésité alors qu'une mutation de la seipine est associée à la stéatose hépatique.

Les données épidémiologiques confirment que l'impact de l'obésité sur la santé a augmenté de manière alarmante. Le tissu adipeux se retrouve principalement dans les régions sous-cutanées et viscérales, les dépôts viscéraux étant associés au syndrome métabolique.

Le tissu adipeux a une double fonction régulatrice, permettant de stocker l'excès d'énergie sous forme de lipides, mais aussi d'équilibrer la balance des lipides. Ce rôle de tampon est démontré par les conséquences de la lipoatrophie, paradoxalement associée elle aussi à la résistance à l'insuline et la lipotoxicité tout comme l'excès de tissu adipeux, des facteurs génétiques et non-génomiques (nutrition, environnement) contribuant. La lipotoxicité, une accumulation ectopique de lipides dans les muscles, le foie et le cœur, serait impliquée dans la résistance à l'insuline et la réponse inflammatoire.

La notion que l'adipocyte ne soit uniquement qu'un réservoir de lipides a été infirmée il y a une quinzaine d'années avec la reconnaissance des adipokines, dont plusieurs font partie de la famille des cytokines. Ces médiateurs bioactifs, possèdant des fonctions endocrines et immunitaires, influencent la régulation du poids, l'inflammation, la coagulation, la fibrinolyse, la résistance à l'insuline, et l'athérosclérose. Ces adipokines pourraient donc contribuer aux désordres inflammatoires. Les effets directs ou indirects, bénéfiques ou néfastes, de quelques-unes parmi les plus récemment identifiées seront présentés.

La fonction de la cellule bêta pancréatique diminue au cours des années suivant le diagnostic de diabète de type 2. L'hypothèse de glucolipotoxicité propose que les anomalies métaboliques associées au diabète de type 2, dont l'hyperglycémie et l'hyperlipémie chronique, contribuent à la détérioration du contrôle glycémique.

Notre laboratoire étudie les mécanismes par lesquels la glucolipotoxicité affecte l'expression du gène de l'insuline. Dans un modèle in vitro d'îlots de Langerhans de rats isolés et exposés à de fortes concentrations de glucose et d'acides gras, nous avons montré que l'expression du gène de l'insuline est diminuée par un effet transcriptionnel dû à une moindre expression du facteur de transcription MafA et à une rétention du facteur the transcription dans le cytoplasme.

Plus récemment, nous avons mis au point un modèle d'étude de la glucolipotoxicité in vivo par perfusion chronique de glucose et d'Intralipide chez le rat. Nous avons montré qu'une perfusion combinée de glucose et d'Intralipide pendant 72h induit une inhibition précoce de l'expression du gène de l'insuline. Chez l'animal âgé, ceci se traduit par un défaut sécrétoire et ce malgré une augmentation de la masse des cellules bêta.

Ces études suggèrent que l'inhibition de l'expression du gène de l'insuline dans des conditions de glucolipotoxicité représente un défaut fonctionnel précoce qui contribue probablement à la détérioration du contrôle glycémique dans le diabète de type 2.

L'apolipoprotéine D (apoD) est une lipocaline sécrétée qui transporte plusieurs petites molécules hydrophobes. Son expression est modulée dans les désordres métaboliques et les maladies neurodégénératives. Cependant, la fonction réelle de l'apoD reste inconnue. Nous avons donc créé des souris transgéniques exprimant l'apoD humaine sous le contrôle de promoteurs neuronaux. Chez ces souris, l'expression de l'apoD humaine est forte dans le système nerveux et est faiblement détectée en périphérie. En vieillissant, ces souris développent une stéatose hépatique, deviennent intolérantes au glucose et résistantes à l'insuline. Cette stéatose est associée à une augmentation de l'expression de PPARg et de sa cible CD36 ce qui augmente probablement la captation de lipides par le foie. Cide a et c sont aussi augmentés menant à la stabilisation des gouttelettes lipidiques. En compensation, la gluconéogenèse et la beta-oxydation sont activés. De plus, les niveaux plasmatiques d'apoD sont diminués durant la grossesse, une condition associée à de profonds changements dans le métabolisme des lipides et des carbohydrates chez la mère. Cette baisse est plus accentuée chez les femmes ayant un poids gestationnel excessif et est reliée avec les paramètres lipidiques. Ces résultats suggèrent que des variations dans les niveaux et/ou les sites d'expression de l'apoD influencent le métabolisme des lipides et du glucose, impliquant l'apoD comme un joueur important dans la résistance à l'insuline.

L'obésité maternelle peut engendrer plusieurs complications de grossesse, notamment le diabète gestationnel (DG). Le DG est caractérisé par une intolérance au glucose et une dyslipidémie. Durant la grossesse, le placenta assure les échanges lipidiques entre la mère et le fœtus pour permettre un développement adéquat du fœtus. Notre hypothèse est que le transport placentaire du cholestérol (CHOL) est altéré par le DG. Nos objectifs sont de déterminer si le DG entraîne une modulation de l'expression de plusieurs protéines impliquées dans le transport du CHOL (LDLR, SRBI, VLDLR, ABCA1) dans le placenta humain à terme. Les niveaux d'ARNm et de protéines ont été évalués par RT-PCR en temps réel et par immunobuvardage de type western à partir de tissus placentaires totaux provenant de femmes contrôles ou de femmes souffrant de DG. Nous observons une augmentation significative de l'expression de LDLR, de SRBI et de VLDLR et une baisse significative de l'expression d'ABCA1 dans les placentas de femmes atteintes de DG par rapport aux femmes contrôles (Student t-test, P<0.05). Ces résultats suggèrent que le transport du CHOL est affecté par le DG dans le placenta humain à terme. Des études plus approfondies sont nécessaires afin de déterminer si ces changements permettent au placenta de réguler l'apport de CHOL maternel vers le fœtus, afin de protéger celui-ci contre les dommages pouvant être liés au DG. Subventionné par les IRSC et le CRSNG.

Les hommes et les femmes montrent un dimorphisme marqué de composition corporelle et la distribution des graisses. Les femmes ont en général des quantités de tissu adipeux plus importantes que les hommes, alors que la masse musculaire et osseuse est plus importante chez l'homme. Les hommes ont généralement un profil de distribution des graisses dit 'androïde', avec une accumulation des lipides principalement dans la région abdominale, alors que les femmes montrent le plus souvent un profil 'gynoïde' avec prédominance des graisses dans les parties inférieures du corps comme les hanches et la région glutéo-fémorale. Cependant, chez les individus des deux sexes, une accumulation excessive de tissu adipeux est associée à un ensemble de désordres métaboliques tels que la résistance à l'insuline, des dyslipidémies et un état pro-inflammatoire. Cette association est particulièrement marquée en présence de quantités importantes de graisses localisées à l'intérieur de la cavité abdominale, au sein de structures anatomiques comme le mésentère et l'omentum. Les caractéristiques biologiques de chacun des dépôts adipeux, dont le diamètre adipocytaire, le métabolisme, la capacité de stockage, la sécrétion de cytokines et l'infiltration de macrophages peuvent aider à identifier les liens plausibles entre une accumulation excessive de tissu adipeux viscéral et l'ensemble des complications métaboliques de l'obésité qui mènent au diabète de type 2 et aux maladies cardiovasculaires.

Une épidémie d'obésité mondiale sévit à l'heure actuelle et les conséquences sur le profil métabolique sont bien connues soit l'augmentation du risque de développer une maladie chronique comme le diabète et les maladies cardiovasculaires en raison des comorbidités associées. Or, certains se sont questionnés à savoir si certains individus de poids normal pouvaient présenter des anormalités métaboliques. Ainsi, plusieurs chercheurs se sont penchés sur l'étude d'un groupe d'individus qui arborent un poids normal mais possèdent des caractéristiques physiologiques qui ressemblent au profil métabolique d'un obèse (MONW : metabolically obese normal weight) et qui sont significativement différentes de celles d'un sujet de poids normal métaboliquement sain. Ces individus échappent souvent à la détection médicale due à leur jeune âge et ne bénéficient pas d'une prise en charge adéquate. Le risque de diabète de type 2 et de maladies cardiovasculaires constitue alors une menace à leur état de santé.La prévalence des individus MONW varie selon les études, mais se situe entre 20-25% de la population générale. Ces individus sont à risque de développer diverses complications tel que l'hypertension, la dyslipidémie et la résistance à l'insuline. Ainsi ils présentent un certain degré d'adiposité abdominale malgré un indice de masse corporelle normal. Un dérèglement endocrinien, un stress oxydatif et une inflammation semble être impliqués dans la physiopathologie des MONW.

Les mécanismes sous-jacents à l'obésité n'ont pas tous été élucidés. Cependant, plusieurs sous types d'obésité sont identifiés dans la littérature. Certains individus obèses ne présentent pas les dérèglements métaboliques ou troubles cardiovasculaires classiquement associées à l'obésité et sont nommés individus obèses mais métaboliquement normaux (MHO pour Metabolically Healthy but Obese). L'objectif de cette présentation est de synthétiser les connaissances sur les individus MHO. Bien qu'ayant une masse grasse très importante, ces individus présentent une sensibilité à l'insuline élevée. Comparativement aux sujets dits «à risque», ayant un excès de masse grasse comparable mais présentant une résistance à l'insuline, les individus MHO montrent de nombreuses caractéristiques favorables pour le profil métabolique (lipides, hormones et inflammation) et une moindre accumulation de graisse viscérale. Ces caractéristiques pourraient conférer aux individus MHO un moindre risque de développer un diabète de type 2 et des maladies cardiovasculaires. L'étude de ce sous-type d'obésité pourrait permettre de découvrir des mécanismes conférant à certains individus obèses une protection contre le développement de complications métaboliques. Une meilleure compréhension et caractérisation du phénotype MHO pourrait influencer sur les décisions médicales et l'orientation du traitement proposé.

À la ménopause, les femmes connaissent un gain de masse grasse et une diminution de la masse musculaire, deux facteurs qui ont des répercussions importantes sur la santé cardiovasculaire. D'une part, l'obésité (définit chez la femme par un indice de masse corporelle supérieur à 30 kg/m²) est un problème de santé publique dans nos sociétés occidentales et est associée à d'importantes complications métaboliques et cardiovasculaires (e.g. résistance à l'insuline, diabète). Or, plus de 40% des femmes ménopausées présentent un syndrome métabolique. D'autre part, la perte de masse musculaire avec l'âge (aussi nommée sarcopénie) est étroitement liée aux complications métaboliques. Les facteurs impliqués dans cette perte de masse musculaire (e.g. inflammation, nutrition, hormones, inactivité) sont eux même reliés au syndrome métabolique, et plus spécifiquement au diabète. De plus, le muscle squelettique étant un site majeur d'utilisation du glucose, la diminution de la masse musculaire est largement susceptible de contribuer à la diminution de la tolérance au glucose, et donc au diabète de type II. Les individus présentant les deux conditions sont dits «sarcopéniques – obèses». Bien que ces phénomènes aient été investigués en profondeur au cours des 20 dernières années, peu d'études à ce jour ont étudié les effets combinés de ces deux conditions. Au cours de cette présentation, nous tenterons de synthétiser les connaissances actuelles sur les individus dits « sarcopéniques-obèses ».

L'intestin est responsable de la transformation des aliments, de leur digestion et de leur absorption. Malgré son implication dans le transport des nutriments, plusieurs études émergent pour témoigner de son rôle actif dans les désordres cardio-métaboliques. L'objectif de nos études est d'examiner si l'intestin grêle de sujets obèses, insulino-résistants et ayant subi une chirurgie bariatrique affiche des défauts de sensibilité à l'insuline en relation avec le stress oxydatif et l'inflammation, et ne peut conséquemment conserver son homéostasie lipidique et lipoprotéinique. Nos résultats démontrent que dans les explants intestinaux de ces patients, on observe: 1) une défaillance de la sensibilité à l'insuline; 2) une présence du stress oxydatif accompagnée de déclin de la défense anti-oxydante endogène; 3) une concentration accrue de l'inflammation; et 4) un surcroît de la lipogenèse, de la synthèse d'apolipoprotéines et de production de lipoprotéines riches en triglycérides. Les mécanismes incluent des altérations dans l'expresion de facteurs de transcription et des protéines clés modulant l'assemblage intracellulaire des lipoprotéines. En conclusion, l'intestin peut se classer comme un organe extrêmement sensible à l'insuline dont les dérangements causés par le stress oxydatif et l'inflammation conduisent à une amplification des processus de formation lipidique/lipoprotéinique, pouvant contribuer à la dyslipidémie caractéristique au syndrome métabolique et diabétique.

L'obésité et ses dysfonctions métaboliques préoccupent de plus en plus les responsables de la santé publique. Or, on sait aujourd'hui qu'une relation étroite existe entre le développement de telles dysfonctions et la fluctuation anormale des niveaux circulants d'hormones dérivées du tractus gastro-intestinal (TGI). De plus, des études sur des peptides découverts il y a plus de 20 ans tels le PYY3-36, le GLP-1, l'oxyntomoduline et, plus récemment, la ghréline ont permis d'élucider des mécanismes de contrôle de la balance énergétique et des fonctions métaboliques. Toutefois, l'influence des peptides TGI sur les fonctions adipocytaires demeure grandement inexplorée. Cet exposé vise à résumer les résultats obtenus lors d'études élaborées pour évaluer les effets des peptides TGI ghréline, motiline et sécrétine sur la prolifération, le métabolisme et la différentiation pré-adipocytaire, ainsi que sur l'incorporation d'acides gras/glucose et la lipolyse chez l'adipocyte mature. Nos résultats soulignent l'importance de considérer les peptides dérivés du TGI en tant que messagers influençant les fonctions d'autres tissus tels le tissu adipeux.