Altérations métaboliques cellulaires : la voie de biosynthèse des acides gras monoinsaturés comme cible thérapeutique

Cellular metabolic alteration : the voice of monoinsaturated fatty acid as therapeutic target

• Auteur / Autrice : Mélaine Minville
• Direction : Michel Narce, Mickaël Rialland
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie
• Date : Soutenance le 17/12/2010
• Etablissement(s) : Dijon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale E2S Environnements, Santé, STIC (Dijon ; ....-2012)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Lipides, Nutrition, Cancer (LNC) (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : Ali Bettaieb
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Constance Gayet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Béatrice Morio, Laurent Corcos

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mort cellulaire

Athérosclérose

Cellules cancéreuses

Acides gras

Mots clés libres

Stéaroyl coA désaturase

Cancer

Athérosclérose

Acide gras trans

Acides gras mono-insaturés

Mort cellulaire

Stress du réticulum endoplasmique

No english keywords

Résumé

La stéaroyl Co-A désaturase (SCD) est l’enzyme clé du métabolisme des acides gras mono-insaturés (AGMI). Son activité 9 désaturase introduit une double liaison cis en position 9 des acides gras saturés (AGS), formant des AGMI. Une altération de la voie de biosynthèse des AGMI est impliquée dans de nombreuses pathologies, telles que le cancer et les maladies cardiovasculaires. Les cellules cancéreuses présentent une synthèse de novo en acide gras accrue avec une accumulation d'AGMI. Ce changement dans le métabolisme des acides gras est associé à la surexpression de la SCD1. Plusieurs études ont démontré que l'inhibition de SCD1 conduit au blocage de la prolifération et l'induction de l'apoptose dans les cellules cancéreuses. Néanmoins, les mécanismes d'activation mort cellulaire restent à être mieux compris. Dans cette étude, nous avons démontré que l’extinction de SCD1 par siRNA, inhibiteur synthétique ou naturel induit l’abolition de la synthèse de novo AGMI dans les cellules cancéreuses ou non. L’activation de la mort cellulaire par apoptose lors de l’inhibition de SCD1 n’est observée que dans les cellules cancéreuses. En outre, la déplétion en SCD1 induite un stress du réticulum endoplasmique, ces caractéristiques étant l’épissage de l'ARNm XBP1, la phosphorylation de eIF2α et augmentation de l'expression CHOP. Toutefois, l'activation du stress du RE lors de l’abolition de SCD1 est particuliers puisque nous ne mettons pas en évidence de modification de l’expression de la protéine chaperonne GRP78, une autre caractéristique du stress du RE. Enfin, nous avons montré que l'induction de CHOP participe à l’activation de la mort cellulaire lors de l’extinction de SCD1. En effet, la surexpression de constructions dominants négatifs et anti-CHOP restaure partiellement la viabilité des cellules cancéreuses déplétées en SCD1. Pour conclure, ces résultats suggèrent que l’inhibition de la synthèse de novo en AGMI via l’extinction de SCD1 pourrait être une cible thérapeutique prometteuse contre le cancer en induisant la mort cellulaire par l’activation de la voie du stress du réticulum endoplasmique et du facteur de transcription CHOP. Nous nous sommes également intéressés à la régulation de SCD par différents AGMI dans un modèle cellulaire en lien avec la pathologie athéromateuse. De nombreux facteurs de risque participent au développement de cette pathologie, parmi lesquels les acides gras trans (AGT). En effet, des études épidémiologiques ont mis en corrélation la consommation d’AGT d’origine industrielle et le risque de maladie cardiovasculaire. Les AGT pourraient jouer leurs effets athérogènes par l’altération du métabolisme lipidiques des cellules vasculaires. L'accumulation de lipides dans les cellules musculaires lisses vasculaires (CML) est une caractéristique de l'athérosclérose et une conséquence de la lipogenèse accrue. L’expression de la SCD est associée à l'induction de la lipogenèse et développement de l'athérosclérose. Nous nous sommes intéressés à la régulation de l'activité SCD1 dans les CML exposés à des isomères d’AGMI en C18 [l’acide cis-9oléique(OL), l'acide trans-11 vaccénique (TVA) ou l’acide trans-9 élaïdique (ELA)]. Nous avons montré que la SCD, présente dans les CML était régulée différemment selon l’isomère en C18 :1. En effet, nous observons une augmentation de l’expression et de l’activité de SCD1 sous l’effet d’un traitement par ELA et une diminution importante pour le traitement par OL. L’effet du TVA sur l’expression et l’activité dans les CML reste modeste mais une diminution est néanmoins trouvée. Nous avons corrélé l'activité de SCD avec son niveau d'expression protéique. En effet, celle-ci est augmentée par l’ELA et diminuée par l'OL. Cette régulation n’est pas post-traductionnelle et l’expression de SCD1 lors des traitements par l’OL et l’ELA est moduler au niveau transcriptionnel.Pour conclure, nous avons démontré une modulation de l'activité SCD par des AGMI (C18: 1) de configuration cis et [...]

Stearoyl Co-A desaturase (SCD) is the key enzyme of the metabolism of mono-unsaturated fatty acids (MUFA). Its activity  9 desaturase introduces a double bond cis in position 9 of saturated fatty acids (SFA), induced formation of MUFA. Impaired biosynthesis of MUFA is involved in many diseases such as cancer and cardiovascular disease. Cancer cells have a de novo synthesis of fatty acids increased with an accumulation MUFA. This change in the metabolism of fatty acids is associated with overexpression SCD1 which catalyzes the conversion of saturated fatty acids, monounsaturated fat. Several reports have shown that inhibition of SCD1 leads to blockage of proliferation and induction of apoptosis in cancer cells. However, the mechanism of cell death activation remains to be understood. In this study, we demonstrated that the extinction of SCD1 by siRNA, synthetic or natural inhibitor induces the abolition of de novo MUFA synthesis in cancer cells or not. SCD1 inhibition activates cell death by apoptosis only in cancer cells. In addition, depletion of SCD1 induced endoplasmic reticulum stress, these features being XBP1 mRNA splicing, phosphorylation of eIF2α and increased expression of CHOP. However, activation of ER stress in the abolition of SCD1 is special because we do not show changes in expression of the chaperone protein GRP78, another characteristic of ER stress. Finally, we showed that induction of CHOP is involved in activation of cell death during shutdown of SCD1. Indeed, overexpression of dominant negative constructs and anti-CHOP partially restores the viability of cancer cells depleted of SCD1. In conclusion, these results suggest that inhibition of de novo synthesis of MUFA through the extinction of SCD1 could be a promising therapeutic target against cancer by inducing cell death through the activation of the stress and endoplasmic reticulum transcription factor CHOP. We are also interested in the regulation of SCD by different MUFA in a cellular model linked with atherosclerotic disease. Many risk factors contribute to the development of this disease, including trans fatty acid (TFA). Indeed, epidemiological studies have correlated the consumption of TFA from industrial sources and the risk of cardiovascular disease. TFA could play their atherogenic effects by altering the lipid metabolism of vascular cells. The accumulation of lipids in vascular smooth muscle cells (SMC) is a feature of atherosclerosis and a consequence of increased lipogenesis. The expression of SCD is associated with the induction of lipogenesis and development of atherosclerosis. We are interested in the regulation of SCD1 activity in SMCs exposed to isomers of MUFA C18 [cis-9 oleic (OL), trans-11 vaccenic acid (TVA) and acid trans -9 elaidic (ELA)]. We showed that SCD which is present in SMC was regulated differently depending on the isomer C18: 1. Indeed, we observed an increase in the expression and activity of SCD1 as a result of treatment with ELA and a significant decrease for treatment with OL. The effect of the TVA on the expression and activity in SMCs remains modest decrease is nevertheless found. We correlated the activity of SCD with its level of protein expression. Indeed, it is increased by the ELA and decreased by OL. This regulation is posttranslational and expression of SCD1 during treatment with the OL and the ELA is modulated at the transcriptional level. To conclude, we demonstrated a modulation of SCD activity by MUFA (C18: 1) cis and trans-mediated regulation of SCD1 gene transcription.