Etude du rôle du stress métabolique hyperlipidique dans le développement des pathologies cardiovasculaires par approches transcriptomique et protéomique

par Nicolas Dejeans

Thèse de doctorat en Nutrition

Sous la direction de Andrzej Mazur.

Soutenue en 2008

à Clermont Ferrand 1 .


  • Résumé

    Les maladies cardiovasculaires (MCV) représentent aujourd'hui une des 1ères causes de mortalité dans le monde. De nombreux facteurs sont incriminés dans le développement de ces pathologies, dont l'hyperlipémie, l'insulino-résistance, l'obésité viscérale ou encore l'hypertension, eux-mêmes fortement dépendants de mauvaises habitudes alimentaires. Aussi, l'association d'une consommation importante de graises saturées avec la survenue des MCV est aujourd'hui bien établie. La pathogenèse de ces maladies, particulièrement l'athérothrombose, a fait l'objet d'une recherche intensive. L'implication du stress oxydant et de l'inflammation a été soulignée, et a servi de base à de nouvelles stratégies thérapeutiques. Si la connaissance moléculaire de l'athérothrombose est aujourd'hui relativement bien établie, peu de données sont disponibles concernant les stades précoces de la pathogenèse. Le stress métabolique, consécutif à une consommation importante de graisses, constitue un de ces stades. Ce stress a été observé lors de la période postprandiale hyperlipidique. En effet, une charge lipidique résulte en un dysfonctionnement vasculaire et à l'élévation plasmatique des marqueurs du stress oxydant et de l'inflammation chez le volontaire sain. Premièrement, dans le but de mieux caractériser le stress métabolique en réponse à la consommation des lipides, l'influence d'une consommation de graisses saturées pendant un temps court de 3 semaines a été exporée sur le modèle murin. Nous avons montré que ce temps court de régime était suffisant à induire des perturbations métaboliques (hypercholestérolémie et hyperglycémie). En parallèle de ces variations métaboliques, certaines régulations d'expression de gènes clefs du métabolisme lipidique ont été identifiées au niveau hépatique. Parmi elles, la surexpression du gène de la "sérum amyloid A", se traduisant par l'augmentation de sa concentration plasmatique, suggèrent l'installation des processus de l'inflammation suite au régime hyperlipidique. L'impact de ce régime a ensuite été exploré au niveau vasculaire, par l'analyse des profils transcriptomiques desaortes de ces animaux. Cette étude a révélé une réponse majeure des gènes du cytosquelette et de la matrice extracellulaire, et suggère un remodelage du tissu vasculaire suite à la consommation des graisses. Deuxièmement, le stress métabolique induit lors de la période postprandiale hyperlipidique a été étudié chez l'homme sain, par analyse protéomique du plasma prélevé suite à un repas riche en graisses. Cette approche a permis de démontrer l'importance de variations posttraductionnelles lors de la période postprandiale, notamment au niveau de protéines du complément (C3, C4 et ficolline 3) et du système hémostatique (fibrinogène). La dysfonction postprandiale de l'endothélium vasculaire a ensuite été explorée sur un modèle ex vivo, par une approche transcriptomique. Les principaux résultats de cette étude montrent que le sérum postprandial hyperlipidique exerce un effet antiprolifératif sur les cellules endothéliales vasculaires et entraîne des variations d'expression de gènes en faveur de l'arrêt du cycle cellulaire et de l'induction de l'apoptose dans ces cellules. Ces résultats sont en accord avec un effet délétère de la période postprandiale hyperlipidique sur l'endothélium vasculaire, et apportent de nouvelles données sur les mécanismes moléculaires impliqués. En conclusion, notre travail a permis d'identifier de nouveaux mécanismes d'un stress métabolique consécutif à une consommation importante de graisses.


  • Résumé

    Cardiovascular diseases (CVD) are one of the leading causes of death in the world. A great number of risk factors are involved in the etiology of these pathologies, including insulin-resistance, hyperlipæmia, visceral obesity and hypertension. All of these could be at least in part related to unhealthy alimentary habits. The association of high saturated fat consumption with the occurence of CVD is now well established. Pathogenic mechanisms of these diseases, particularly atherothrombosis, have been the subject of intensive research. The involvement of oxidative stress and inflammatory processes are now well established. This served as the basis for new therapeutic strategies. If knowledge of the molecular processes involved in atherothrombosis is now fairly well known, little information is available regarding the early stages of the pathogenesis. The metabolic stress, due to high consumption of fat, is one of those stages. This stress has recently been identified during postprandial hyperlipæmia. Indeed, vascular dysfunction and elevated concentrations of biomarkers of oxidative stress and inflammation have been observed after a lipid challenge in healthy men. First, in order to characterize more precisely the metabolic stress, the influence of a high-fat diet for a short period of time of 3 weeks has been explored in a mouse model. We have shown that this short time of high fat consumption was sufficient to establish metabolic disturbances (hypercholesterolemia and hyperglycæ mia). In parallel to these metabolic changes, regulation of expression of some key genes involved in lipid metabolism was studied in liver. Among them, overexpression of the gene coding for "serum amyloid A" and resulting increase of its plasma protein concentration, suggest the induction of inflammatory processes following the 3 weeks high-fat diet. After that, the transcriptomic analysis of mice aortas was performed. This study revealed a broad response of extracellular matrix and cytoskeleton genes, and suggests vascular tissue remodelling following high fat consumption. Secondly, the metabolic stress induced during the postprandial hyperlipæmic state was studied by a proteomic analysis of plasma withdrawn after a high-fat challenge in healthy men. The obtained results have underlined the importance of post-translational modifications during the postprandial period, especially in the case of complement (C3, C4 anf ficollin 3) and hemostatic system (fibrinogen) proteins. The postprandial dysfunction of vascular endothelium was then investigated in an ex vivo model, by a transcriptomic approach. This study reveals that postprandial hyperlipæmic serum has an antiproliferative effect on vascular endothelial cells and leads to genne expression variations in favour of cell cycle arrest and of induction of apoptosis in these cells. These results confirm a deleterious effect of the postprandial hyperlipæmic period on the vascular endothelium, and provide new data on the involved molecular mechanisms. In conclusion, our work provides new data for a better understanding of the biological processes involved in the metabolic stress induced after high-fat consumption leading to vascular dysfunction.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (130 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 113-130

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Bibliothèque Clermont Université. Section Santé.
  • Disponible pour le PEB
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.