Obésité : inflammation du tissu adipeux HMGB1, une nouvelle adipokine ?

Obesity : adipose tissue inflammation As a matter of fat, HMGB1 is an adipokine

• Auteur / Autrice : Manojkumar Gunasekaran
• Direction : Marie-Paule Gonthier, Régis Roche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 30/10/2013
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Diabète athérothrombose et thérapies Réunion Océan Indien (Saint-Denis, Réunion)
• Jury : Président / Présidente : Theeshan Bahorun
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gérard Le Fur, Maya Césari, Laurence Hoareau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ulf Andersson, Isabelle Dugail

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adipokines

Insulinorésistance

Inflammation

Tissu adipeux

Obésité

Adipocytes

Mots clés libres

Adipocytes

Adipokine

Inflammation

Résistance à l'insuline

Obésité

Adipocytes

Adipokine

Inflammation

Insulin resistance

Obesity

Résumé

L’obésité est aujourd’hui considérée comme une pandémie majeure et 2,8 millions d’adultes meurent chaque année de maladies associées à cette pathologie. Plus que l’augmentation de lamasse adipeuse, c’est l’inflammation du tissu adipeux qui représente la première complication.Cette inflammation résulte de la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires, comme le TNFα oul’IL-6, qui vont jouer un rôle majeur dans la survenue de l’insulino-résistance, du diabète, des maladies cardio-vasculaires, des désordres articulaires et du cancer. Le fait que les adipocytes répondent à des stimuli pro-inflammatoire par la sécrétion active de ces cytokines renforce d’autant plus l’idée qu’il faut désormais considérer le tissu adipeux comme un organe endocrine. De plus, les adipocytes expriment les TLR2 et TLR4, de façon similaire aux macrophages, et il est donc probable que l’inflammation du tissu adipeux soit, de ce fait, majoritairement véhiculée par l’activation de ces récepteurs, et plus particulièrement du TLR4. Les stimuli physiologiques qui activent l’inflammation véhiculée par TLR4 dans l’adipocyte ne sont pas encore tous mis à jour, cependant le LPS bactérien, les HSP60 et les acides gras libres sont connus pour induire l’inflammation adipocytaire via TLR4. Dans ce contexte, une précédente étude de notre laboratoire a détaillé la voie de signalisation du LPS dans l’adipocyte. Par ailleurs, d’autres études mettent en doute la capacité des acides gras libres à activer TLR4 et de ce fait à provoquer une inflammation. Ainsi nous avons confirmé qu’en l’absence d’endotoxine, les acides gras saturés ainsi que les polyinsaturés ne peuvent pas activer TLR4, ou TLR2, ni même se lier à ces récepteurs, et n’induisent donc pas la sécrétion de TNFα, d’IL6 ou de MCP1 dans les adipocytes et le tissu adipeux humains (Article 1). Récemment, HMGB1 a été redécouverte en tant que cytokine, en plus de son rôle dans le maintien et la transmission du génome, et son implication a été démontré dans de nombreuses maladies métaboliques associées à l’obésité. Identifiée comme un médiateur tardif de l’inflammation dans les cellules immunitaires, HMGB1 se lierait à TLR4 afin de provoquer l’inflammation. Ces données nous ont conduits à étudier si HMGB1 pouvait être libérée pendant l’inflammation du tissu adipeux et si oui, de quelle façon cette molécule pouvait réguler cette inflammation. Nous avons ainsi montré pour la première fois qu’HMGB1 est exprimée à des taux supérieurs chez le sujet obèse comparé au sujet normo-pondéral. De plus, nos expériences in vitro montrent que pendant l’inflammation adipocytaire, HMGB1 est effectivement sécrétée comme un médiateur tardif. Les cellules dérivées de la fraction stromale-vasculaire du tissu adipeux (ASC) sont responsables de cette sécrétion, alors que les adipocytes matures et les ASC différenciées in vitro en adipocytes ne sécrètent pas HMGB1 (Article 2). Par ailleurs, nous avons également démontré l’implication d’HMGB1 lors de l’inflammation induite par le LPS, par son action autocrine sur les ASC. De plus, nous avons mis en évidence le rôle pro-inflammatoire d’HMGB1 sur les adipocytes matures humains, par la sécrétion d’IL-6 et deMCP-1, alors que le TNFα n’est pas détectable. Nous poursuivons ces travaux dans le but dedéterminer les récepteurs impliqués ainsi que la voie de signalisation (Article 3 en préparation). En conclusion de ce travail, nous avons donc confirmé que les acides gras n’étaient pas des ligands pour TLR2 et TLR4 qui pourraient déclencher l’inflammation du tissu adipeux humain. Par contre, nous démontrons que les ASCs soumises à une inflammation sécrètent HMGB1, qui agit en retour de façon autocrine et paracrine sur les adipocytes, exacerbant l’inflammation du tissu adipeux. De fait, bien qu’HMGB1 ne soit pas sécrétée par les adipocytes différentiés, il faut probablement la considérer tout de même comme une nouvelle adipokine.

Obesity is now considered as a major pandemic and leading risk of global death with an average of 2.8 million adults each year as a result of being overweight or obese. More than increase in fat deposition, the real complication rises due to inflammation in adipose tissue. Thisinflammation which results in the secretion of proinflammatory cytokines such as TNFα and IL-6plays major role in the development of insulin resistance, diabetes, cardiovascular diseases, joint disorders and cancer. The fact that adipocytes respond to pro-inflammatory stimuli by active secretion of these cytokines reinforces the idea to consider adipose tissue as an endocrine organ. In addition, adipocytes expression of TLR2 and TLR4 in a similar manner to macrophages, suggests that inflammation in adipose tissue is therefore mainly mediated by the activation of these receptors, particularly TLR4. The physiological stimuli that activate inflammation mediated by TLR4 in adipocytes are not yet known completely, however few possible stimuli such as bacterial LPS, Hsp60 and FFA are suggested to activate TLR4 and induce inflammation in adipocytes. In this context, earlier work from our laboratory has shown detailed LPS mediated inflammatory signaling pathway in adipocytes. Moreover, other studies have questioned the ability of free fatty acids to activate TLR4 and thereby cause inflammation. However we have confirmed that in an endotoxin free condition none of the SFA and PUFA are able to bind or activate neither TLR4 nor TLR2 and induce inflammation in human mature adipocytes and adipose tissue (Paper 1). Recently HMGB1 has been rediscovered as a cytokine in addition to the nuclear role and its involvement has been demonstrated in many metabolic diseases associated with obesity. Identified as a late mediator of inflammation in immune cells, HMGB1 is found to act through TLR4 to induce inflammation. This led us to investigate whether HMGB1 could be secreted during adipose tissue inflammation and if so how it can regulates inflammation. We have reported for the first time that HMGB1 is expressed more in adipose tissue of obese compared to lean persons. By in vitro studies, we have shown that during adipose tissue inflammation, HMGB1 is effectively secreted as a late mediator. The cells derived from the stromal vascular fraction of adipose tissue (ASC) are responsible for this secretion, whereas mature adipocytes and in vitro differentiated adipocytes from ASCs do not secrete HMGB1 (Paper 2). Further, we have also demonstrated the involvement of HMGB1 in inflammation induced by LPS, through its autocrine action on ASCs. In addition we have shown the pro-inflammatory action of HMGB1 on human mature adipocytes which induced the IL-6 and MCP-1 secretion while TNFα was not detectable. We are continuing our investigation in order to determine through which receptor and signaling pathways, HMGB1 could induce inflammation in human adipocytes (Paper 3 – in preparation). To conclude this work, we therefore confirmed that fatty acids were not ligands for TLR2 and TLR4 that could trigger inflammation in human adipose tissue. Instead we demonstrated that ASCs subjected to inflammation secrete HMGB1, which acts back in an autocrine and paracrine manner on adipocytes, exacerbate inflammation in adipose tissue. In fact, although HMGB1 is not secreted by differentiated adipocytes, we should probably still consider it as a novel adipokine.