Ceramide homeostasis and liver metabolic diseases
Homéostasie des céramides et hépatopathies métaboliques
Résumé
Prevalence of obesity and type II diabetes is constantly increasing in industrialized countries. NAFLD (" Non-Alcoholic Fatty Liver Disease ") is the hepatic manifestation of these pathologies. NAFLD represents a significant public health problem and is defined as a nexus of metabolic and hepatic diseases. NAFLD begins with fatty accumulation in the liver named "hepatic steatosis". Lipids can accumulate in different forms like triglycerides, cholesterol esters, diglycerides and ceramides. Lipotoxicity induced by the accumulation of these lipid species leads to cellular dysfunction and insulin resistance. In this context, we studied the role of ceramides in apparition and evolution of NAFLD in vivo. For this purpose, we used pharmacological, genetic and nutritional approaches. By pharmacological approach, we showed that fumonisin b1, a mycotoxin targeting ceramide synthesis, leads to hepatic toxicity, which is dependent from LXR ("Liver X Receptor"), a major transcriptional regulator of lipid metabolism. Then, we combined genetic and nutritional approaches in order to induce or protect from hepatic steatosis. For this, we used mice with hepatic or total deletion for PPARa (" Peroxisome Proliferator-Activated Receptor alpha "), a transcriptional factor essential in fatty acid catabolism. First, this model allow us to confirm the role of hepatocyte PPARa in response to fasting and second, to demonstrate the systemic involvement of PPARa in regulating ceramide metabolism during obesity induced by an HFD ("High Fat Diet"). Last, we used p110a liver-specific knockout mice, the catalytic subunit of PI3Kinase alpha. With this model, we confirmed the critical role of p110a-dependent insulin signaling in insulin resistance dissociated from hepatic steatosis induced by a HFD. Interestingly, we demonstrated with this model that free fatty acid released from adipocyte lipolysis (rather than inhibition by p110a-dependent insulin signaling) determines PPARa activity in the liver. Finally, this work highlights the key role of ceramides in lipotoxicity associated with hepatic steatosis.
La prévalence de l'obésité et du diabète de type II est en constante augmentation dans les pays industrialisés. La manifestation hépatique de ces pathologies est la NAFLD (" Non-Alcoholic Fatty Liver Disease "). Celle-ci représente aujourd'hui un réel problème de santé publique et résulte d'atteintes métaboliques et hépatiques. La NAFLD démarre par l'accumulation excessive de lipides dans les hépatocytes nommée " stéatose hépatique ". Ces lipides s'accumulent sous différentes formes comme les triglycérides, les esters de cholestérol, les diglycérides et les céramides. La lipotoxicité induite par l'accumulation de ces espèces lipidiques est à l'origine d'un dysfonctionnement au niveau cellulaire et d'une insulino-résistance. Dans ce contexte, les objectifs de ce travail de thèse ont été d'étudier in vivo le rôle des céramides dans l'apparition et les complications de la NAFLD. Pour cela, nous avons utilisé différentes approches : pharmacologiques, génétiques et nutritionnelles. Par une approche pharmacologique, nous avons montré que la fumonisine B1, un contaminant alimentaire ciblant la synthèse des céramides, est à l'origine d'une toxicité hépatique dépendante d'un facteur de transcription essentiel du métabolisme lipidique, LXR (" Liver X Receptor "). Puis, nous avons combiné différentes approches nutritionnelles et génétiques permettant d'induire ou de protéger de la stéatose hépatique. Pour cela, nous avons utilisé des souris invalidées de façon totale ou hépatocyte-spécifique pour PPARa (" Peroxisome Proliferator-Activated Receptor alpha "), un facteur de transcription essentiel au catabolisme des lipides. Cela nous a permis de confirmer le rôle essentiel de PPARa hépatocytaire dans la réponse au jeûne et l'implication systémique de PPARa dans la régulation du métabolisme des céramides au cours de l'obésité induite par un régime HFD (" High Fat Diet "). Enfin, nous avons utilisé des souris invalidées au niveau hépatocytaire pour la sous-unité catalytique de la PI3 Kinase alpha, p110a. Cela nous a permis de confirmer le rôle majeur de la voie de signalisation à l'insuline dépendante de p110a dans l'apparition de l'insulino-résistance dissociée de la stéatose hépatique induite par un régime HFD. De façon intéressante, grâce à ce modèle, nous avons démontré que la lipolyse adipocytaire (et non l'inhibition de la voie insulinémique) représente le signal dominant de l'activité hépatique de PPARa durant le jeûne. L'ensemble de ces travaux mettent en avant le rôle des céramides dans la lipotoxicité associée à la stéatose hépatique.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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