Rôle du facteur de transcription USF dans la régulation du gène de l'apolipoprotéine A5 par l'insuline et le glucose

par Maxime Nowak

Thèse de doctorat en Sciences pharmaceutiques

Sous la direction de Jean-Charles Fruchart.

Soutenue en 2005

à Lille 2 .

mots clés

• Athérosclérose
• Artériosclérose
• Diabètes
• Diabète
• Apolipoprotéine A
• Apolipoprotéines A
• Régulation génétique
• Régulation de l'expression des gènes

Résumé

Régulation du gène de l'apolipoprotéine A5 par l'insuline et le glucose:rôle du facteur de transcription USF. Les dyslipidémies telles que l'hypertriglycéridémie et l'hypercholestérolémie sont des facteurs de risques majeurs de maladies cardiovasculaires et sont souvent associées à des pathologies métaboliques telles que le diabète ou l'obésité. L'apolipoprotéine A5 (APOA5), récemment identifiée, est inversement corrélée avec les concentrations plasmatiques de triglycérides. L'objectif de ces travaux est de préciser la rôle de l'APOA5 dans le métabolisme glucido-lipidique en étudiant sa régulation génique par l'insuline et le glucose. Nous avons montré que l'insuline diminue l'expression génique de l'APOA5 dans des hépatocytes en culture. Une diminution de la concentration en apoA-V plasmatique chez l'homme ainsi qu'une répression de l'expression de l'apoa5 chez les souris ont été observées suite à une hyperinsulinémie provoquée. Nous avons montré que cette régulation par l'insuline s'effectue via un mécanisme de phosphorylation / déphosphorylation impliquant la voie de signalisation dépendante de la phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) et de la P70S6 kinase. Contrairement à l'insuline, le glucose augmente l'expression génique de l'APOA5 in vitro dans les hépatocytes. Cette induction médiée par le glucose fait intervenir un mécanisme de phosphorylation / déphosphorylation dépendant de la protéine phophatase 2A (PP2A). Cependant, nous avons montré que le taux d'apoA-V dans le plasma de patients diabétiques de type 2 est diminué. De plus, l'analyse de la régulation de l'expression de l'apoa5 dans le modèle de rats ZDF au cours de l'évolution du diabète de type 2 montre une répression génique lorsque la maladie installée. Des études approfondies in vitro nous ont permis de mettre en évidence l'implication du facteur de transcription USF dans la régulation génique de l'APOA5. Ainsi, nous avons montré que la fixation de USF sur le promoteur de l'APOA5 est nécessaire à l'induction de ce gène. En fait, après un traitement des cellules par l'insuline, la fixation de USF est diminuée alors qu'elle est augmentée après un traitement par le glucose. Il semble que la fixation soit dépendante de l'état de phosphorylation de ce facteur de transcription. L'importance de ces résultats et l'élucidation du mécanisme impliqué dans ces régulations pourraient, in fine, contribuer à comprendre l'apparition des perturbations métaboliques associées au diabète.

Résumé

Dyslipidemia such as hypertriglyceridemia and hypercholesterolemia are important risk factors for cardiovascular diseases and are often associated with metabolic pathologies like diabetes or obesity. The recently discovered apolipoprotein A5 (APOA5) is inversely correlated with plasmatic triglyceride levels. The aim of the study was to investigate the role of APOA5 in the glucido-lipidic metabolism by studying its regulation by insulin and glucose. We showed that insulin decreases APOA5 gene expression in hepatocytes. The plasma apoA-V level in humans and the apoa5 gene expression in mice are decreased after an induced-hyperinsulinemia. We showed that insulin-mediated down-regulation occurs through a phosphorylation / dephosphorylation mechanism and involves the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) and P70S6 kinases pathway. Unlike insulin, glucose increases APOA5 gene expression in vitro in hepatocytes. This glucose-mediated induction involves a protein phosphatase 2A (PP2A)-dependent phosphorylation / dephosphorylation mechanism. However, we showed that apoA-V protein level in plasma from type 2 diabetic patients are decreased. Moreover, apoa5 gene expression is decreased in ZDF rats, a type 2 diabetes model. In vitro extensive studies allow us to demonstrate the involvement of the transcription factor USF in the APOA5 gene regulation. Indeed, the binding of USF to the promoter is needed to induce the APOA5 expression. The fixation of USF is decreased after a treatment with insulin and is increased after a treatment with glucose. This binding seems to be dependent of the USF phosphorylation state. The importance of these findings and the elucidation of the mechanism involved in this regulation allow, in fine, to in part explain the metabolic perturbations associated with diabetes