Étude du rôle des lipases musculaires dans la régulation du métabolisme des lipides et de la sensibilité à l'insuline
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
During my PhD thesis, we studied the pathophysiological link between skeletal muscle lipolysis and insulin-resistance. We also evaluated the role of skeletal muscle lipolysis in the regulation of lipid and oxidative metabolism. We have shown that the expression of adipose triglyceride lipase (ATGL) in skeletal muscle, a limiting enzyme of lipolysis, was negatively correlated with insulin sensitivity in a cohort of lean, obese and type 2 diabetic subjects. To study the effect of ATGL up-regulation on insulin sensitivity, we next over-expressed ATGL in human primary myocytes. Insulin-sensitivity and signaling were both reduced. We also showed that these effects were dependant on diacylglycerol (DAG) production and protein kinase C (PKC) activation. PKC are known to inhibit insulin receptor substrate 1 by serine phosphorylation. We next studied, in a murine mouse model, the effect of high fat feeding on insulin resistance and skeletal muscle lipase expression. We have shown an increase of comparative gene identification 58 (CGI-58) expression (a co-activator of ATGL) and a decrease of hormone sensitive lipase phosphorylation on its activating residue at serine 660. This deregulation of lipolysis was associated with a strong increase of total DAG concentration and PKC ? and e membrane translocationin skeletal muscle. In parallel to this work, we studied the metabolic role of CGI-58 in skeletal muscle through overexpression and knockdown studies in primary human myocytes. We have shown that CGI-58 is a co-activator of ATGL in skeletal muscle. Moreover we observed during the knockdown of CGI-58 a decrease of lipid oxidation and an increase of glucose oxidation. These effects were partly explained by the down-regulation of pyruvate dehydrogenase kinase 4 expression. These effects were mostly mediated by a decrease of peroxysome proliferator-activated receptor beta/d activation by fatty acid from lipolysis. Finally our work shows for the first time a pathophysiological link between lipases deregulation and insulin-resistance in skeletal muscle. These data also significantly contribute to a better understanding of the molecular and physiological regulation of skeletal muscle lipolysis.
Abstract FR:
Mon travail de thèse à été axé sur l'étude le la lipolyse musculaire. Nous avons notamment étudié son impact sur la sensibilité à l'insuline ainsi que sur la régulation du métabolisme lipidique et oxydatif. Nous avons pu montrer que l'expression musculaire de l'adipose triglycéride lipase (ATGL), enzyme limitante de la lipolyse, était corrélée négativement avec la sensibilité à l'insuline dans une cohorte de personnes de poids normal, obèses et diabétiques. Afin d'identifier l'impact de cette augmentation d'expression de l'ATGL musculaire nous avons surexprimé la protéine dans des myocytes primaires humains. La signalisation ainsi que la sensibilité à l'insuline étaient diminuées dans ces cellules. Nous avons pu établir que ceci passait par une augmentation de la production de diacylglycérols (DAG) et l'activation de protéines kinases C (PKC) connus pour phosphoryler négativement l'insulin receptor substrate 1. Pour compléter ce travail nous avons étudié dans un modèle murin soumis à un régime riche en graisse, s'il existait une détérioration de l'expression des lipases associée à la perte de sensibilité à l'insuline. Nous avons ainsi pu montrer que le régime hyper lipidique entrainait un déséquilibre de la lipolyse musculaire avec une augmentation de l'expression de comparative gene identification 58 (CGI-58) (co-activateur de l'ATGL) et une baisse de la phosphorylation activatrice de la lipase hormono-sensible en sérine 660. Ceci était associé à une augmentation de l'activation des PKC-? et -e et à une accumulation de DAG. En parallèle, nous avons étudié la fonction de CGI-58 dans le muscle squelettique. Pour cela nous avons réalisé des expériences de surexpression ou d'extinction de CGI-58 dans des myocytes. Nous avons montré que, comme dans l'adipocyte, CGI-58 était un co-activateur de l'ATGL dans le muscle squelettique. De façon intéressante, nous avons également observé que la diminution de la lipolyse, résultant de l'extinction de CGI-58, passait par une diminution de l'oxydation des lipides et une hausse de celle des glucides. Ces effets pourraient s'expliquer par la baisse de l'expression de la pyruvate dehydrogenase kinase 4. Cette baisse d'expression est du dans notre modèle à une diminution de l'activation de peroxysome proliferator-activated receptor bêta/d par les acides gras de la lipolyse. Ces travaux ont montré pour la première fois un lien causal entre une dérégulation de la lipolyse musculaire et l'insulino-résistance. Nos données participent également à l'élargissement des connaissances existantes sur le contrôle physiologique et moléculaire de la lipolyse musculaire.