Implication des voies métaboliques associées à l'insuline dans la susceptibilité aux formes polygéniques d'obésité : études des gènes candidats ACDC/Adiponectine et ENPP1/PC-1

par Nabila Bouatia Naji

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé. Génétique humaine

Sous la direction de Philippe Froguel.

Soutenue en 2006

à Lille 2 .

mots clés

• Diabètes
• Diabète de type 2
• Insulinorésistance
• Insulinorésistance
• Obésité -- Aspect génétique
• Obésité morbide -- génétique

Résumé

L'obésité est une réaction naturelle à l'environnement obésogène actuel caractérisé par l'excès d'apport calorique et le manque de dépense énergétique. L'obésité est aussi un trouble métabolique grave qui prédispose au diabète de type 2 (DT2) et aux complications cardiovasculaires. Ces maladies concernent de plus en plus les adolescents et les jeunes adultes à cause de l'augmentation de la prévalence de l'obésité chez les enfants. Le fond génétique explique une part importante de la capacité des individus à stocker la graisse et à développer la résistance à l'insuline et le DT2. Nous avons ainsi évalué l'effet des variants génétiques situés dans les gènes ENPP1/ PC-1 et ACDC / adiponectine, imppliqués dans les voies métaboliques associées à l'insuline, sur la prédisposition aux formes polygéniques d'obésité. Une étude " génome entier " a permis d'identifier un locus de susceptibilité à l'obésité infantile sur le chromosome 6q16-q23. L'étude du gène candidat positionnel ENPP1/ PC-1, situé dans ce locus, chez 6147 sujets a montré que l'haplotype QdelTG composé par les allèles rares des SNP (Single Nucleotide Polymorphisms) K121Q, IVS20delT-11 et A>G+1044TGA est associé à l'obésité infantile (OR=1,69 ; p=0,0006), à l'obésité morbide de l'adulte (IMC ≥ 40) (OR=1 50 ; p=0,0006), à l'obésité modérée (30 ≤ IMC < 40) (OR=1,37 ; p=0,02), au DT2 (OR=1,56 ; p=0,00002) et explique partiellement la liaison en 6q. Chez les enfants, QdelTG a été associé à des niveaux circulants plus élevés de ENPP1/ PC-1. L'isoforme longue de l'ARNm de ENPP1/ PC-1 qui comprend le variant A>G+1044TGA présente un profil d'expression spécifique de 3 tissus clefs de l'homéostasie énergétique à savoir, le foie, le pancréas et le tissu adipeux. L'ensemble de ces résultats attribue un rôle causatif aux polymorphismes du gène ENPP1/ PC-1 dans l'établissement de la résistance à l'insuline et le développement conséquent de l'obésité et du DT2. La deuxième partie de ce travail a été consacrée à l'étude du gène candidat ACDC/ adiponectine. Des polymorphismes de ACDC/ adiponectine ont été associés à la résistance à l'insuline et au DT2. Dans ce travail, nous avons étudié le rôle des SNP-11377C>g, -11391G>A, +45T>G et +276G>T du locus ACDC dans la susceptibilité aux formes sévères de l'obésité, représentées par l'obésité infantile et l'obésité morbide de l'adulte. Les analyses cas/ témoins, ainsi que les analyses d'associations familiales (TDT), ont montré des associations individuelles et sous forme d'haplotype des allèles -11377C et +276T avec l'obésité sévère (0,001 ≤p< 0,10 ; 1,19 ≤ OR ≤ 1,24). Dans des études précédentes, les allèles complémentaires de ces 2 SNP (-11377G et +276G) ont été associés à l'hypoadiponectinémie et au DT2. L'analyse familiale de l'adiponectinémie (QTDT) dans une population générale a signalé une association entre des niveaux plasmatiques élevés d'adiponectine et l'haplotype à risque pour l'obésité sévère (p=0,03). Nos résultats suggèrent que l'adiponectine puisse jouer un rôle primaire dans le gain de poids. En effet, plusieurs travaux physiologiques et moléculaires ont montré que le maintien de la sensibilité à l'insuline est essentiel pour la fonction de stockage de l'adipocyte. Les SNP de l'adiponectine seraient des facteurs de risque pour l'obésité sévère qui, par le maintient de niveaux plasmatiques élevés d'adiponectine et, par conséquent, de la sensibilité à l'insuline, confèrent une protection contre le développement de la résistance à l'insuline et du DT2 chez les sujets obèses. En résumé, nos résultats reflètent la complexité des rôles que joue l'insuline dans le maintien de l'homéostasie énergétique. Ainsi, selon le tissu cible, autant la résistance que la sensibilité à l'insuline peuvent induire la prise de poids.

Résumé

Obesity in an expected result of the obesogenic environment, defined by higher food intake and lower energy expenditure. Obesity is also a metabolic disorder that highly predisposes to type 2 diabetes (T2D) and cardiovascular diseases and its prevalence is constantly increasing in children. Genetic background contributes to individual's capacity of fat storage, insulin resistance and T2D. Here we describe genetic studies of ENPP1/ PC-1 and ACDC / adiponectin genes, both implicated in insulin associated metabolic pathways, and describe a rôle of their genetic variants in polygenic forms of obesity. A genome-wide scan study has described a childhood obesity susceptibility locus on chromosome 6q16-q23. The ENPP1/ PC-1 gene encoding an insulin receptor inhibitor was located in this interval. Analysis of ENPP1/ PC-1 in 6,147 subjects showed association between a three-allele risk haplotype QdelTG of SNPs K121Q, IVS20delT-11 and A>G+1044TGA and childhood obesity (OR=1. 69 ; p=0. 0006) and contribution of this haplotype to linkage with chidhood obesity on 6q. Haplotyoe QdelTG was also associated with morbid obesity (BMI ≥ 40) (OR=1. 50 ; p=0. 0006), moderate obesity (30 ≤ BMI < 40) (OR=1. 37 ; p=0. 02) and T2D (OR=1. 56 ; p=0. 00002). In children, this haplotype was associated with higher levels of circulating forms of ENPP1/ PC-1. Interestingly, long form of mRNA of ENPP1/ PC-1 that includes SNP A>G+1044TGA is specifically expressed in three tissues (pancreas, liver and adipose tissue) mainly involved in energy homeostasis. Our findings suggest that SNPs in ENPP1/ PC-1 gene may be a precursor to mediating insulin resistance and to the development of obesity and TD2. The second part of this study was dedicated to the candidate gene ACDC / adiponectin. Adiponectin is an adipokine with insulin sensitizing and anti-atherogenic properties. Several SNPs of the ACDC / adiponectin gene has been associated with insulin resistance and T2D. We describe the rôle of SNPs -11377C>g, -11391G>A, +45T>G and +276G>T of the ACDC locus in genetic susceptibility to severe forms of obesity like chidhood obesity and adults morbid obesity. Case/ controls analysis and familial association studies (TDT) showed that alleles -11,377C and +276T are associated with severe obesity in our populations individually and as a haplotype (0. 001 ≤p< 0. 10 ; 1. 19 ≤ OR ≤ 1. 24). Previously, the alternative alleles of these SNPs (-11,377G and +276G) were associated with higher risk of hypoadiponectinemia and T2D. In the general population, familial association (QTDT) of adiponectinemia showed evidence of association between the obesity risk haplotype and higher adiponectin levels (p=0. 03). Our findings suggest a rôle of adiponectin in weight gain. Several physiological and molecular results indicate that insulin sensitivity in adipose tissue is important for fat storage. Thus, ACDC / adiponectin SNPs predispose to severe forms of obesity and enhance insulin sensitivity which may in term, protect against insulin resistance and T2D. In summary, our studies reflect the complex rôle that insulin plays in energy homeostasis. Both insulin resistance and insulin sensitivity may favor weight gain depending on the target tissue of its action.