Effets des produits de glycation avancée sur la polarisation des macrophages et impact sur les fonctions adipocytaires

par Jean-Christophe Orban

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Jean Giudicelli.

Soutenue en 2011

à Nice .


  • Résumé

    L’obésité est décrite actuellement comme un état inflammatoire chronique de bas grade. Dans cette situation, le tissu adipeux est le siège d’une infiltration macrophagique. En réponse à une modification de leur environnement (nécrose adipocytaire, acides gras libre saturés, LPS), ces macrophages sont responsables d’une production significative de cytokines pro-inflammatoires et de chémokines entraînant une inflammation locale mais aussi systémique. Cette réaction inflammatoire a été impliquée dans le développement de la résistance à l’insuline. L’activation des macrophages a été définie schématiquement par deux états de polarisation distincts, M1 et M2. La polarisation macrophagique M1, induite par des médiateurs pro-inflammatoires tels que les lipopolysaccharides et l’IFN-γ, est associée à une production de cytokines pro-inflammatoires. La polarisation macrophagique M2 est caractérisée par une faible expression de cytokines pro-inflammatoires et des niveaux élevés de cytokines anti-inflammatoires. Une des complications majeures de l’obésité est la résistance à l’insuline, qui est un facteur de risque important pour l’hyperglycémie chronique et le diabète de type 2. L’hyperglycémie chronique donne lieu à la formation de produits de glycation, qui ont été impliqués dans les complications microvasculaires du diabète. Nos travaux antérieurs ont montré que les produits de glycation avaient d’autres effets néfastes en induisant une résistance à l’insuline par inhibition de la signalisation de l’hormone. Nous avons émis l’hypothèse que ces produits de glycation pourraient aussi interférer avec les macrophages et ainsi impacter sur l’homéostasie glucidique. Ce travail de thèse avait pour objectif i) d’étudier les effets et les mécanismes moléculaires impliqués lors de l’activation macrophagique induite par un produit de glycation, l’albumine humaine glyquée (HGA). Ii) de caractériser dans des adipocytes matures les conséquences fonctionnelles métaboliques et hormonales, suite à l’exposition de ces cellules à un milieu conditionné constitué par le milieu de culture des macrophages activés par l’albumine glyquée. Dans un premier temps nous avons traité des macrophages de souris (mouse macrophage-like cell line RAW 264. 7) par HGA, produit de glycation précoce qui exerce son activité via sa fixation sur le récepteur RAGE permettant l’initiation de signaux intracellulaires. Nous avons montré que ce traitement induisait une polarisation de type M1 caractérisée par une augmentation de la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires. Cette modification de polarisation des macrophages RAW 264. 7 était associée à une activation de la cascade p38 MAPK, PKB aboutissant à l’activation de la voie mTORC1 (mammalian Target Of Rapamycin Complex 1). Dans un deuxième temps, nous avons étudié les effets d’un milieu de culture provenant de macrophages RAW 264. 7, chez lesquels on a induit une polarisation de type M1 par traitement des cellules par HGA, sur des adipocytes matures 3T3-L1. Nous avons montré que ce milieu conditionné induisait, au niveau des adipocytes matures, une inhibition du transport du glucose et de la lipogenèse. De même on notait une augmentation des adipokines résistine et leptine alors que les niveaux d’adiponectine étaient inchangés. Nos recherches ont mis en évidence que les produits de glycation, en particulier l’albumine glyquée sous la forme de dérivé d’Amadori, participaient de façon significative à la mise en place du syndrome inflammatoire caractérisant le diabète de type 2 en orientant les macrophages vers une polarisation de type M1. Les cytokines pro-inflammatoires secrétées par ces macrophages participent au développement d’une résistance à l’insuline au niveau du tissu adipocytaire. En conclusion, nos travaux révèlent le rôle important des produits de glycation dans la pathophysiologie de la détérioration de l’homéostasie glucidique car ils aggravent la résistance à l’insuline non seulement par inhibition de l’action hormonale mais aussi en favorisant des macrophages pro-inflammatoires. Cette double action crée un cercle vicieux extrêmement délétère menant à l’aggravation du diabète.

  • Titre traduit

    Effects of advanced glycation end products on macrophages polarisation and impact on adipocytes functions


  • Résumé

    Effects of advanced glycation end products (AGE) on macrophages polarisation and impact on adipocytes functions. Obesity is now described as a chronic low-grade inflammatory disease. In this condition, adipose tissue is infiltrated by macrophage. In response to a change in their environment (adipocyte necrosis, saturated free fatty acids, LPS), these macrophages are responsible for a significant production of proinflammatory cytokines and chémokines leading to local and systemic inflammation. This phenomenon has been involved in the development of insulin resistance. Macrophages activation was defined schematically by two distinct polarisation states, M1 and M2. M1 macrophage polarisation induced by proinflammatory mediators such as lipopolysaccharide and IFN-γ, is associated with production of proinflammatory cytokines. M2 macrophage polarisation is characterized by a low expression of proinflammatory cytokines and high levels of anti-inflammatory cytokines. One of the major complications of obesity is insulin resistance, which is an important risk factor for chronic hyperglycemia and type 2 diabetes. Chronic hyperglycemia leads to the formation of glycation products, which have been involved the occurrence of diabetic microvascular complications. Our previous work has shown that glycation products induce insulin resistance by inhibiting the hormone signalling. We hypothesized that glycation end products may also interfere with macrophages and thus affect glucose homeostasis. This thesis aimed i) to study the effects and molecular mechanisms involved in the macrophage activation induced by a glycation product, human glycated albumin (HGA). Ii) to characterize the hormonal and metabolic consequences of mature adipocytes exposure to a medium conditioned by macrophages treated by glycated albumin. At first we treated mouse macrophages (mouse-macrophage-like cell line RAW 264. 7) by HGA, an early glycation product exerting its effects through its binding to the RAGE receptor leading to intracellular signals. We have shown that this treatment induces a M1 polarization of RAW 264. 7 macrophages was secretion of proinflammatory cytokines. This change in polarization of RAW 264. 7 macrophages was associated with activation of the p38 MAPK cascade, PKB leading to the activation of the mTORC1 (mammalian target of rapamycin Complex 1). In a second step we studied the effects of conditioned medium by RAW 264. 7 macrophages, in which a HGA treatment induced a M1 polarization, on 3T3-L1 mature adipocytes. We have shown that conditioned medium induced an inhibition of glucose transport and lipogenesis in mature adipocytes. Similarly there was an increase in adipokines leptin and resistin, while adiponectin levels were unchanged. Our research has shown that a glycation product, glycated albumin, especially in its Amadori derivative, participated significantly in the development of inflammation that characterizes type 2 diabetes by directing macrophages to an M1 polarization. The pro-inflammatory cytokines secreted by these macrophages leaded to the development of insulin resistance in adipose tissue. In conclusion, our work reveals the important role of glycation products in the pathophysiology of the glucose homeostasis deterioration because they aggravate the insulin resistance not only by inhibition of hormone action but also by promoting proinflammatory macrophage. This dual action creates a vicious circle leading to extremely deleterious worsening of diabetes.

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  • Détails : 1 vol. (151 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 127-151. Résumés en français et en anglais

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  • Cote : 11NICE4097
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