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Des cellules souches aux cellules adipeuses : quels gènes sont à l’origine de cette transformation ?
Les cellules adipeuses (adipocytes) sont des tissus importants pour le stockage de l'énergie dans le corps. Le processus de leur formation s'appelle l'adipogenèse, un processus plein de secrets et de défis en matière de régulation des gènes. L'adipogenèse est divisée en deux étapes, la première étant l'étape de détermination, suivie de l'étape de différenciation terminale. Au cours de la phase de détermination, les cellules souches mésenchymateuses se transforment en cellules précurseurs de graisse, souvent appelées lipoblastes ou préadipocytes, au cours de laquelle elles perdent leur potentiel à devenir d'autres types de cellules (tels que le potentiel de différenciation en chondrocytes, cellules musculaires et ostéocytes).
Au stade de différenciation terminale, les préadipocytes se transformeront en adipocytes matures, et la différenciation cellulaire dans ce processus est strictement régulée par les gènes.
Stockage d'énergie et régulation hormonale
Les cellules adipeuses jouent un rôle clé dans l’homéostasie énergétique chez les animaux et stockent l’énergie sous forme de triglycérides. Ces cellules gonflent lorsque l’apport énergétique dépasse la dépense et se mobilisent lorsque la dépense énergétique dépasse l’apport. Ce processus est influencé par une variété d’hormones contre-régulatrices, auxquelles les adipocytes sont très sensibles. L'insuline favorise l'expansion cellulaire, tandis que l'adrénaline, le glucagon et l'hormone adrénocorticotrope (ACTH) favorisent la mobilisation cellulaire.
Au cours de l'adipogenèse, des facteurs de transcription clés sont responsables de la régulation de la transition de l'expression des gènes, ce qui entraîne le changement du modèle d'expression des cellules pluripotentes vers le modèle d'expression des gènes spécifique aux adipocytes. Parmi eux, le récepteur γ activé par les proliférateurs de peroxysomes (PPARγ) et les protéines de liaison à l'amplificateur CCAAT (C/EBP) sont considérés comme les principaux régulateurs de l'adipogenèse. Ces facteurs de transcription jouent un rôle crucial dans le développement des adipocytes.
PPARγ et C/EBPα ne sont pas seulement les principaux régulateurs de l'adipogenèse, mais affectent également les caractéristiques des adipocytes à tout moment, telles que les changements morphologiques, l'accumulation de lipides et la sensibilité à l'insuline.
Modèles cellulaires de différenciation
Les études d'adipogenèse réalisées in vitro utilisent généralement des lignées cellulaires préadipocytaires pré-engagées, telles que les lignées cellulaires 3T3-L1 et 3T3-F442A, ou des préadipocytes isolés de la zone vasculaire stromale du tissu adipeux blanc. Ces processus de différenciation montrent un bon ordre.
Tout d’abord, les préadipocytes en prolifération cessent de croître en raison de l’inhibition de contact, puis leur forme change d’un état fibroblastique à un état arrondi, un processus accompagné de l’induction des facteurs de transcription C/EBPβ et C/EBPδ. Des études actuelles ont montré que l'expression de ces facteurs augmente de manière transitoire au stade précoce, puis l'expression de PPARγ et de C/EBPα favorisera l'expression de gènes liés aux caractéristiques des adipocytes matures, tels que la protéine adipocytaire (aP2), le récepteur de l'insuline, glycérophosphodiestérase et lipopolysaccharide. Déshydrogénase, etc.
Cependant, il est souvent difficile de différencier avec succès les préadipocytes des lignées de préadipocytes in vitro, ce qui démontre la complexité et le défi de ce processus.
Mécanismes de régulation transcriptionnelle
Importance du PPARγ
PPARγ, en tant que régulateur principal de l'adipogenèse, forme un hétérodimère avec le récepteur de l'acide rétinoïque X (RXR), puis se lie à l'ADN et active le promoteur des gènes en aval. L’activation du PPARγ améliore l’expression des gènes spécifiques des adipocytes.
Les C/EBP et leur rôle
Les C/EBP appartiennent à la classe des facteurs de transcription à fermeture éclair à leucine basique, qui jouent également un rôle important dans l'adipogenèse. En tant que facteur inducteur de l'adipogenèse, l'AMPc peut favoriser l'expression de C/EBPβ et C/EBPδ. L'augmentation transitoire de ces facteurs au stade précoce de la différenciation activera les facteurs de transcription liés à l'adipogenèse tels que PPARγ et C/EBPα.
L'influence des facteurs internes et externes sur la production de graisse
Insuline et IGF-1
L'insuline régule l'adipogenèse via la signalisation du récepteur du facteur de croissance analogue à l'insuline 1 (IGF1) et favorise l'induction de facteurs de transcription essentiels à la différenciation terminale.
Signalisation Wnt et BMP
La voie de signalisation Wnt/β-myéline peut inhiber l'adipogenèse et favoriser la différenciation des cellules souches mésenchymateuses en cellules musculaires ou en cellules osseuses, tout en empêchant la conversion vers la voie de l'adipogenèse. La production de protéines morphogénétiques osseuses (BMP) peut stimuler la différenciation des préadipocytes, démontrant leur rôle actif dans ce processus.
De plus, il a été démontré que les préadipocytes vieillissants inhibent la production d’adipocytes, l’un des facteurs importants à l’origine de la réduction de la production de graisse chez les personnes obèses.
Avec une compréhension plus approfondie des mécanismes de l’adipogenèse, nous avons une compréhension plus claire de la régulation génétique derrière ce processus. Ces études fournissent non seulement de nouvelles cibles pour le traitement de l’obésité et des maladies métaboliques associées, mais nous amènent également à réfléchir à la question de savoir si ces mécanismes moléculaires, une fois pleinement compris à l’avenir, peuvent être transformés avec succès en options de traitement pour lutter contre les problèmes de santé liés à l’obésité. ?
