J. Girard

Impact of visceral adipose tissue on liver metabolism: Part I: Heterogeneity of adipose tissue and functional properties of visceral adipose tissue

Excess visceral adipose tissue is associated with anomalies of blood glucose homoeostasis, elevation of plasma triglycerides and low high-density lipoprotein cholesterol that contribute to the later appearance of type 2 diabetes and cardiovascular syndromes. Visceral adipose tissue releases a large amount of free fatty acids and hormones/cytokines in the portal vein that are delivered to the liver, and interact with hepatocytes and various immune cells in the liver. The functional characteristics of visceral adipose tissue will be compared with subcutaneous adipose tissue to clarify the major mechanisms affecting free fatty acid metabolism and cytokine production.

Physiology of incretins (GIP and GLP-1) and abnormalities in type 2 diabetes

Incretin hormones are defined as intestinal hormones released in response to nutrient ingestion, which potentiate the glucose-induced insulin response. In humans, the incretin effect is mainly caused by two peptide hormones, glucose-dependent insulin releasing polypeptide (GIP), and glucagon-like peptide-1 (GLP-1). GIP is secreted by K cells from the upper small intestine while GLP-1 is mainly produced in the enteroendocrine L cells located in the distal intestine. Their effect is mediated through their binding with specific receptors, though part of their biological action may also involve neural modulation. GIP and GLP-1 are both rapidly degraded into inactive metabolites by the enzyme dipeptidyl-peptidase-IV (DPP-IV). In addition to its effects on insulin secretion, GLP-1 exerts other significant actions, including stimulation of insulin biosynthesis, inhibition of glucagon secretion, inhibition of gastric emptying and acid secretion, reduction of food intake, and trophic effects on the pancreas. As the insulinotropic action of GLP-1 is preserved in type 2 diabetic patients, this peptide was likely to be developed as a therapeutic agent for this disease.

The incretins: From the concept to their use in the treatment of type 2 diabetes. Part A: Incretins: Concept and physiological functions

This paper briefly reviews the concept of incretins and describes the biological effects of the two incretins identified so far: the glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP); and the glucagon-like peptide-1 (GLP-1). GIP is released by the Kcells of the duodenum, while GLP-1 is released by the Lcells of the distal ileum, in response to nutrient absorption. GIP and GLP-1 stimulate insulin biosynthesis and insulin secretion in a glucose-dependent manner. In addition, they increase beta-cell mass. GIP has a specific effect on adipose tissue to facilitate the efficient disposal of absorbed fat and, thus, may be involved in the development of obesity. GLP-1 has specific effects on pancreatic alpha cells, the hypothalamus, and gastrointestinal and cardiovascular systems. By inhibiting glucagon secretion and delaying gastric-emptying, GLP-1 plays an important role in glucose homoeostasis and, by inhibiting food intake, prevents the increase in body weight. As the metabolic effects of GIP are blunted in type 2 diabetes, this peptide cannot be used as an efficient therapy for diabetes. In contrast, GLP-1 effects are preserved at high concentrations in type 2 diabetes, making this peptide of great interest for the treatment of diabetes, a topic that will be discussed in the second part of this review.

Impact of visceral adipose tissue on liver metabolism and insulin resistance. Part II: Visceral adipose tissue production and liver metabolism

Excess visceral adipose tissue is associated with anomalies of blood glucose homoeostasis, elevation of plasma triglycerides and low levels of high-density lipoprotein cholesterol that contribute to the development of type-2 diabetes and cardiovascular syndromes. Visceral adipose tissue releases a large amount of free fatty acids and hormones/cytokines in the portal vein that are delivered to the liver. The secreted products interact with hepatocytes and various immune cells in the liver. Altered liver metabolism and determinants of insulin resistance associated with visceral adipose tissue distribution are discussed, as well as, determinants of an insulin-resistant state promoted by the increased free fatty acids and cytokines delivered by visceral adipose tissue to the liver.

Glucagon, a key factor in the pathophysiology of type 2 diabetes

Excessive circulating glucagon levels have been reported in all forms of diabetes, clinical or experimental. The hyperglucagonemia of diabetes results from an excessive secretion of the hormone secondary from a deficit in insulin secretion and/or a dysfunction of various cells within the islets of Langerhans (somatostatin) leading to the notion of paracrinopathy. Hyperglucagonemia contributes to the fasting and postprandial hyperglycemia in diabetic patients through an increased hepatic glucose production (mainly gluconeogenesis). The aim of the present review is to summarize the clinical and experimental arguments suggesting that glucagon is essential for the development of glucose dysregulation in diabetes.

O76 L’expression d’une CPT1 constitutivement active dans le muscle squelettique induit un remodelage musculaire mimant l’exercice et contrecarre le vieillissement musculaire

Introduction Le muscle squelettique assure environ 90% de ses besoins energetiques par la s-oxydation mitochondriale des acides gras a chaine longue (AGCL). L’enzyme cle de cette voie metabolique est la carnitine palmitoyltransferase 1 (CPT1) qui est inhibee par le malonyl-CoA. L’obesite, le diabete de type 2 et le vieillissement s’accompagnent d’une diminution de la capacite oxydative du muscle, d’une accumulation de lipides et d’une diminution du nombre de fibres oxydatives. De plus, la vascularisation musculaire est reduite au cours du vieillissement. Ces alterations musculaires peuvent etre corrigees par l’exercice physique. Notre but a ete de determiner si une augmentation de l’oxydation musculaire des AGCL peut modifier la physiologie musculaire et contrecarrer les alterations dues au vieillissement. Materiels et methodes Nous avons exprime une CPT1 constitutivement active (CPT1mt), i.e. insensible au malonyl-CoA, dans le tibialis anterior (TA) de souris âgees de 2 et 20 mois par la technique d’electroporation in vivo. Apres 30 jours, nous avons evalue les consequences de cette expression sur la composition en fibres musculaires, la vascularisation et la resistance a la fatigue. Resultats Chez les souris jeunes (2 mois), l’expression de la CPT1mt dans le TA entraine une augmentation significative du poids du TA (+36%), accompagnee d’un changement de la composition en type de fibres musculaires (+25% de fibres oxydatives) et d’une augmentation du nombre de capillaires (+24%). Ces modifications sont associees a une augmentation du contenu musculaire en glucose-6-phosphate (+19%) et en glycogene (+41%). De plus, l’expression de la CPT1mt diminue la fatigabilite musculaire (− 20%). Chez les souris âgees (20 mois), l’expression de la CPT1mt reduit la perte de masse musculaire et contrecarre la diminution de la vascularisation. Conclusion De facon similaire a l’exercice physique, la CPT1 module la plasticite musculaire et l’angiogenese. De plus, nos resultats suggerent que cibler la CPT1 permet de contrecarrer certaines alterations musculaires observees au cours du vieillissement.

O40 L’Adiponutrine : un marqueur de la stéatose hépatique contrôlé par les facteurs lipogéniques ChREBP et SREBP1c

Introduction Un variant genetique I148M de l’adiponutrine ou PNPLA3 (Patatin-like phospholipase domain containing 3) a ete recemment presente comme un marqueur potentiel de la steatose hepatique. Son expression est en effet associee a une augmentation des triglycerides chez les patients ayant une steatose hepatique non alcoolique. L’adiponutrine est une proteine appartenant a une famille d’enzymes ayant une activite lipasique, mais sa fonction propre est encore inconnue. Nous avons etudie sa regulation et son implication dans le controle du metabolisme glucido-lipidique et la survenue de la steatose hepatique. Materiels et Methodes La regulation de l’expression de l’adiponutrine a ete etudiee in vivo dans le foie de souris C57Bl6/J et in vitro dans des cultures d’hepatocytes murins et d’hepatomes HepG2. L’analyse du promoteur a ete realisee par des experiences de transfection transitoire. Un adenovirus surexprimant l’adiponutrine a ete injecte dans le foie de souris C57BL/6 afin d’etudier sa fonction. Apres 3 semaines, une analyse des especes lipidiques a ete realisee. Resultats L’expression de l’adiponutrine est faible dans le foie a la suite d’un jeune et est induite lors de la realimentation avec un regime hyperglucidique. Le glucose et l’insuline, via les facteurs de transcription ChREBP et SREBP1c, sont les principaux inducteurs de son expression in vitro (hepatocytes et HepG2). Par des experiences de transfection transitoire, nous avons identifie les sites de liaison de ces facteurs sur les promoteurs murin et humain du gene de l’adiponutrine. Afin de definir la fonction de l’adiponutrine dans le developpement de la steatose hepatique, nous avons etudie les consequences de sa surexpression sur le metabolisme glucido-lipidique. De facon surprenante, l’adiponutrine entraine une diminution significative des quantites d’acides gras totaux libres et esterifies. Conclusion Nos resultats revelent que l’adiponutrine est un gene cible de ChREBP et SREBP1c. Il pourrait ainsi participer au controle de l’homeostasie energetique. L’etude des consequences fonctionnelles de la surexpression du variant I148M permettra de definir le role de cette proteine dans le metabolisme lipidique.

O45 L’inhibition de l’expression de Grb14 dans le foie améliore la tolérance au glucose et la stéatose hépatique chez la souris

Introduction L’adaptateur moleculaire Grb14 est un inhibiteur endogene de la signalisation de l’insuline qui se lie sur le recepteur active par l’insuline et en bloque l’activite catalytique. L’objectif de notre etude a ete d’inhiber a court terme l’expression de Grb14 dans le foie afin d’en etudier les consequences sur la regulation du metabolisme glucido-lipidique. Materiels et Methodes Un adenovirus exprimant un ARN interferant controle ou dirige contre Grb14 (shGrb14) a ete injecte a des souris C57Bl6 ou ob/ob. Des tests de tolerance au glucose et de sensibilite a l’insuline ont ete realises 4 jours apres l’injection. Les animaux ont ete sacrifies dans differents etats nutritionnels apres 7 jours. Les parametres metaboliques et hepatiques ont ete etudies par RT-PCRq, Western blot et dosages biochimiques. Resultats La signalisation de l’insuline est augmentee dans le foie des souris injectees avec le shGrb14 (pAkt, pERK). Ces souris presentent egalement une amelioration de la tolerance au glucose et une diminution de la glycemie quel que soit leur etat nutritionnel. Ce phenotype est associe a une diminution de l’expression des genes cles de la neoglucogenese (PEPCK, G6Pase) dans le foie des souris a jeun. Parallelement, et de facon inattendue, on observe une diminution du stockage de glycogene ainsi qu’une diminution de l’expression des genes de la lipogenese (SREBP-1c, ChREBP, ACC, FAS, SCD1) dans le foie des souris a l’etat renourri, ce qui entraine une diminution du contenu en triglycerides hepatiques. De plus, l’inhibition de Grb14 dans le foie de souris ob/ob entraine une diminution de 70 % de la steatose hepatique. Discussion Le paradoxe des effets du shGrb14 sur la neoglucogenese d’une part et sur l’inhibition de la synthese de glycogene et la lipogenese d’autre part suggere que Grb14 pourrait controler la signalisation de l’insuline en agissant egalement a une etape distale en aval du recepteur. Conclusion L’inhibition de Grb14 dans le foie entraine une amelioration de l’effet de l’insuline sur la production hepatique de glucose et une inhibition de la lipogenese. Cest effets combines de Grb14 pourraient etre benefiques pour la prevention de l’obesite et du diabete de type 2, pathologies caracterisees par une intolerance au glucose et une steatose hepatique.

O20 L’expression foie-spécifique d’une carnitine palmitoyltransférase 1A insensible à l’inhibition par le malonyl-CoA atténue la stéatohépatite non-alcoolique induite par un régime déficient en méthionine et choline

Introduction La steatose hepatique non-alcoolique est caracterisee par une accumulation excessive de triglycerides (TG). La persistance de cet etat peut conduire sous l’effet d’un stress oxydant a une steatohepatite non alcoolique (SHNA). Chez l’homme, la SHNA est associee a une lipogenese accrue generatrice de malonyl-CoA (M-CoA), l’inhibiteur de l’enzyme cle de la β-oxydation mitochondriale des acides gras (OAGmit) : la carnitine palmitoyltransferase 1A (CPT1-A). La presente etude a pour but de determiner si une augmentation de l’OAGmit via l’expression d’une CPT1-A, constitutivement active, i.e. Insensible au M-CoA (CPT1mt), dans le foie de souris permet de contrecarrer la SHNA induite par un regime deficient en methionine et choline (DMC). Materiels et Methodes Des souris transgeniques exprimant constitutivement et specifiquement dans le foie une CPT1mt sont mises sur un regime temoin ou DMC pendant 30 jours. Apres sacrifice, l’analyse histologique du foie, le dosage de certains parametres seriques et la mesure de l’expression hepatique de certains genes sont realises. Resultats : Le regime DMC provoque une perte de poids (-39 %) et une fonte du tissu adipeux independamment du genotype des souris. Parallelement, le regime DMC induit chez les souris temoins une steatose hepatique (accumulation de TG), une augmentation du taux circulant d’alanine aminotransferase (ALAT), et une augmentation de l’expression genique des cytochromes P450 CYP4a10 et CYP2e1, de la cytokine TNF-α et de la chimiokine MCP-1 marqueurs de l’inflammation. De maniere interessante, bien qu’il n’y ait aucun effet sur la steatose hepatique, les souris transgeniques CPT1mt mises sur regime DMC montrent une moindre augmentation d’ALAT (-31 %) et de l’expression de TNF-α (-94 %), MCP-1 (-80 %), CYP4a10 (-54 %) et CYP2e1 (- 39 %). Conclusion L’augmentation de l’OAGmit hepatique via l’expression d’une CPT1mt permet, sans diminuer la steatose, d’attenuer la SHNA induite par un regime DCM en contrecarrant la voie microsomale d’oxydation des acides gras catalysee par les CYPs et generatrice de stress oxydant. Ces resultats suggerent que l’augmentation de l’OAGmit hepatique constitue une cible de choix pour attenuer et/ou prevenir le developpement de la SHNA.

PO25 Contribution de la sérine/thréonine kinase SIK2 dans le développement de la stéatose hépatique induite par les régulateurs transcriptionnels p300 et ChREBP

Introduction La prevalence de la steatose hepatique, associee a l’obesite et la resistance a l’insuline, est en augmentation dans les pays industrialises. La voie de la lipogenese (synthese de novo d’acides gras) joue un role important dans cette pathologie et contribue pour 30 % du stockage des triglycerides dans le foie. Nous avons precedemment mis en evidence le role central du facteur de transcription ChREBP, qui controle l’expression des genes de la lipogenese en reponse au glucose, dans le developpement de la steatose. Cependant les mecanismes moleculaires augmentant son activite restent a ce jour non elucides. L’objectif de notre etude a ete de comprendre les mecanismes de regulation de l’activite de ChREBP et plus precisement de determiner la contribution de la serine/threonine kinase SIK2 (Salt Inducible Kinase 2), important regulateur transcriptionnel, au developpement de la steatose induite par ChREB. Resultats Nous avons etudie, les effets de l’inhibition ciblee de SIK2 dans le foie de souris C57BL6/J. L’inhibition de l’expression de SIK2 entraine le developpement d’une steatose caracterisee par l’augmentation de l’expression des genes de la glycolyse et de la lipogenese (L-PK, ACC, FAS), associee a une augmentation du contenu en triglycerides dans le foie. SIK2 inhibe l’activite histone acetyl-transferase (HAT) du coactivateur de transcription p300 par la phosphorylation de sa serine 89. Ainsi, l’inhibition de SIK2 entraine une augmentation de l’activite HAT de p300, qui contribue a augmenter les niveaux d’acetylation de ChREBP. Cette modification post-traductionnelle permet d’augmenter l’activite transactivatrice de ChREBP dans le foie et de favoriser le developpement de la steatose hepatique. Finalement la diminution de l’activite de SIK2 dans le foie de souris ob/ob insulino-resistantes est correlee au developpement de la steatose. Conclusion En conclusion, nous demontrons que l’inhibition de l’activite de SIK2 dans un etat d’insulino-resistance, en regulant l’activite de p300 par phosphorylation, joue un role cle dans le developpement de la steatose hepatique, via l’augmentation de l’activite de ChREBP par acetylation. Une modulation de l’activite de SIK2 et/ou p300 pourrait constituer une piste interessante dans le traitement de la steatose hepatique induite au cours de l’obesite et du diabete de type 2.