O-GlcNAc-glycosylation des facteurs de transcription FoxO1 et ChREBP : Implication dans le phénomène de glucotoxicité – DIAB-O-GLYC

L'hyperglycémie chronique, par un phénomène appelé « glucotoxicité » contribue au développement des complications liées au diabète de type 2 en causant des effets délétères sur les cellules beta du pancréas et du foie. La modification de protéines et/ou de facteurs de transcription par la O-GlcNAc-glycosylation est récemment apparue comme une piste causative intéressante de la « glucotoxicité ». Nous nous intéresserons à FoxO1 et ChREBP, deux facteurs de transcription jouant des rôles centraux dans le contrôle de la production et de l'utilisation du glucose par le foie. Nous avons récemment démontré que la modification de FoxO1 par la O-GlcNAc-glycosylation stimule son activité transcriptionnelle, conduisant ainsi à une production excessive de glucose par le foie. Le fait que ChREBP soit aussi O-glycosylé nous a conduit à développer un projet visant à étudier les conséquences fonctionnelles de la O-glycosylation de FoxO1 et de ChREBP dans les cellules hépatiques et beta-pancréatiques. Nous étudierons les conséquences fonctionnelles de la modification de FoxO1 et de ChREBP par la O-glycosylation dans le foie et les cellules beta-pancréatiques. Des approches cellulaires, moléculaires ainsi que des modèles animaux d'obésité et de diabète seront utilisés. Ce projet comprendra 4 axes principaux.
1.Etudes mécanistiques. Nous déterminerons si la O-glycosylation de FoxO1 et de ChREBP affecte : (i) leur stabilité, (ii) leur localisation cellulaire, (iii) leur activité transcriptionnelle, iv) l'interaction avec leur(s) partenaires cellulaires ((co)activateurs etc'). Ces études seront réalisées in vitro grâce à des approches de biologie cellulaire, de biochimie et de BRET.
2. Etudes fonctionnelles. Nous étudierons les conséquences fonctionnelles de la modification de FoxO1 et de ChREBP par la O-glycosylation dans des cultures primaires d'hépatocytes et de cellules beta-pancréatiques. Des conditions expérimentales visant à augmenter (glucose, glucosamine) ou à diminuer (DON, azaserine, inhibition par ARN interférents de l'enzyme OGT catalysant la O-glycosylation cellulaire) les niveaux de O-glycosylation endogène seront appliquées. L'expression des gènes cibles de FoxO1 et de ChREBP ainsi que les voies métaboliques qu'ils contrôlent seront mesurées.
3. O-glycosylation et physiopathologie. Nous déterminerons si les niveaux de O-glycosylation de FoxO1 et de ChREBP corrèlent avec le phénotype d'hyperglycémie caractéristique des modèles animaux d'obésité et de diabète. Deux modèles seront analysés en parallèle : les souris génétiquement obèses ob/ob et les rats Goto-Kakizaki (GK) (un modèle polygénique de diabète de type 2 spontané).
4.Approches protéomiques. Cet objectif sera :(i) d'identifier des partenaires protéiques interagissant préférentiellement avec FoxO1 et ChREBP lorsqu'ils sont modifiés par la O-glycosylation ; et (ii) d'obtenir une cartographie complète des sites de O-glycosylation sur les protéines FoxO1 et ChREBP.
L'effort coordonné des trois équipes impliquées dans le projet permettra d'obtenir une meilleure compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires à l'origine du phénomène de « glucotoxicité » dans les cellules beta du pancréas et dans le foie. Notre hypothèse est que la modification de FoxO1 et de ChREBP par la O-glycosylation modifiera leur activité et entraînera de ce fait des conséquences métaboliques importantes au niveau des cellules beta-pancréatiques, du foie et de l'organisme entier. Réduire les niveaux de O-glycosylation de FoxO1 et/ou de ChREBP apparaît comme une stratégie intéressante pour la correction de l'hyperglycémie caractéristique du diabète de type 2 et la prévention des complications métaboliques qui lui sont associées.