Activation du métabolisme énergétique par le co-activateur PGC-1Alpha et implication du récepteur nucléaire PPAR Alpha dans l’adipocyte blanc humain

par Anne Mazzucotelli

Thèse de doctorat en Innovation pharmacologique

Sous la direction de Dominique Langin et de Nathalie Viguerie.

Soutenue en 2007

à Toulouse 3 .

mots clés

• PGC-1alpha
• PPARalpha
• Glycérol kinase
• Cycle futile
• Transcription
• Adipocyte blanc
• Adipocyte brun
• Adénovirus
• Oxydation
• Culture primaire
• Apeline
• Métabolisme énergétique
• Tissu adipeux
• Adipocytes
• Acides gras -- Métabolisme -- Régulation
• Thermogenèse -- Métabolisme -- Aspect génétique
• Transcription génétique
• Récepteurs PPAR
• Promoteurs (génétique)

Résumé

L’accumulation de tissu adipeux prédispose au développement d’un certain nombre de désordres métaboliques parmi lesquels l’insulino-résistance et le syndrome métabolique. Une des stratégies envisagées est de convertir les adipocytes blancs en adipocytes présentant un phénotype oxydatif similaire à celui des adipocytes bruns. L’activation de la béta-oxydation et de la thermogenèse permettrait d’augmenter la dépense énergétique tout en utilisant les acides gras libérés par la lipolyse. Récemment, l’équipe a montré que la sur-expression de PGC1alpha dans des cultures primaires d’adipocytes blancs humains différenciés augmente l’expression de la protéine découplante UCP1 ainsi qu’une augmentation de l’oxydation. Afin d’avoir une vision plus large des gènes régulés par PGC1alpha dans l’adipocyte humain des expériences des puces à ADN ont été réalisées. Nous avons démontré que la sur-expression de PGC1alpha dans l’adipocyte humain induit l’expression de nombreux gènes impliqués dans le métabolisme énergétique et ceci indépendamment du récepteur nucléaire PPARgamma. Parallèlement, une augmentation de l’expression du récepteur nucléaire PPARalpha a été observée. PGC1alpha et PPARalpha ont été montré comme impliqués dans la régulation du gène de la glycérol kinase. Ainsi, la sur-expression de PGC1alpha dans l’adipocyte blanc permet la mise en place d’un cycle futile induit par la glycérol kinase ainsi qu’une augmentation de l’oxydation des acides gras ce qui pourrait limiter le relargage des acides gras dans la circulation. Ce résultat révèle une implication possible de PPARalpha dans la régulation de l’expression génique au niveau des adipocytes humains sur exprimant PGC1alpha. 

Titre traduit

Human white adipocyte energy metabolism activation via the coactivator PGC-1alpha and involvement of the nuclear receptor PPARalpha

Résumé

Plasma free fatty acids released from white adipose tissue may contribute to the metabolic abnormalities found in obese subjects. Expression of the transcriptional coactivator peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARgamma) coactivator 1alpha (PGC-1alpha) in human adipocytes leads to a PPARgamma-dependent induction of the uncoupling protein UCP1 and promotes fat oxidation. The aim of the study was to get an exhaustive view of genes regulated by PGC-1alpha. We performed gene expression profiling using pangenomic microarrays. The identified 6 groups of genes: genes down regulated by Rosiglitazone, PGC1alpha or both and genes up regulated by Rosiglitazone, PGC1alpha or both. Among the large number of genes regulated by PGC-1alpha independently of PPARgamma, many genes were involved in mitochondrial metabolism. PGC-1alphaoverexpression induced mRNA expression of the glycerol kinase (GyK) as well as enzymatic activity. PPARalpha was also one of the PGC-1alphatargets. Its activation increased GyK expression and activity. PPARalpha was shown to bind and activate the GyK promoter in PGC-1alpha expressing human adipocytes. In vivo data in various mouse models confirmed the role of PGC-1alpha and PPARalpha in the regulation of GyK. The induction of GyK by PGC-1alpha and PPARalpha offers a new strategy to promote fat utilization in fat cells through the generation of a futile cycle between triglyceride hydrolysis and fatty acid reesterification. Moreover, this work reveals that PPARalpha controls gene expression in human white adipocytes.