Impact de la dynamique des gouttelettes lipidiques dans le muscle squelettique sur le métabolisme oxydatif et la sensibilité à l’insuline – DYNAMISE

L’obésité et le diabète de type 2 (T2D) ont été associés à une accumulation ectopique de lipides dans divers tissus tells que le muscle squelettique jouant un rôle clé dans l’étiologie de l’insulino-résistance. Ces lipides ectopiques sont stockés sous forme de triglycérides dans des gouttelettes lipidiques. Une association inverse entre le niveau de triglycérides intramyocellulaire (TGIM) et la sensibilité à l’insuline a été rapportée chez des sujets sédentaires. Il est maintenant bien établi que l’augmentation du contenu en TGIM s’accompagne d’une augmentation des concentrations de lipides intermédiaires lipotoxiques tels que les diacylglycérols et les céramides. Cependant, les mécanismes responsables de l’augmentation du niveau de ces espèces lipotoxiques demeurent largement incompris. Les gouttelettes lipidiques sont des organelles dynamiques résultant de la balance entre synthèse et dégradation des TGIM par des lipases. Nous avons récemment montré qu’une activité élevée de l’adipose triglyceride lipase dans le muscle squelettique pouvait contribuer à la lipotoxicité et à l’insulino-résistance. Nos données préliminaires suggèrent que l'hydrolyse des gouttelettes lipidiques pourrait réguler la disponibilité en substrats lipidiques pour l’oxydation mitochondriale et en ligands lipidiques capable d’activer le récepteur nucléaire peroxisome proliferator activating-receptor-beta (PPARbeta). Nous avons donc émis l’hypothèse que la dynamique des gouttelettes lipidiques était un déterminant important de la lipotoxicité, de la sensibilité à l’insuline et du métabolisme oxydatif.
Ce projet a pour objectif d’étudier le rôle de la dynamique des gouttelettes lipidiques du muscle squelettique dans le développement de l’insulino-résistance associée à l’obésité, facteur de risque principal du T2D. Dans ce projet, nous évaluerons le rôle métabolique de protéines clés de la dynamique des gouttelettes lipidiques (PLIN5, G0S2 et CGI-58) dans la régulation de la lipotoxicité, de la sensibilité à l’insuline et du métabolisme oxydatif, 1) in vitro par des études de gain- et de perte-de-fonction, 2) in vivo en développant un modèle de souris invalidées pour PLIN5 spécifiquement dans le muscle squelettique, et un modèle de souris surexprimant CGI-58 et invalidé pour PPARbeta spécifiquement dans le muscle squelettique.
Les études in vitro seront réalisées en culture primaire de myotubes issus de biopsies de vaste externe de sujets sains. Les études de perte- et gain-de-fonction des différentes protéines seront effectuées à l’aide d’adénovirus. Les intermédiaires lipotoxiques et lipidiques seront mesurés par une approche de lipidomique et la signalisation à l’insuline par western blot. Nous mesurerons également le métabolisme du glucose, des lipides et la sensibilité à l’insuline à l’aide de substrats radiomarqués. In vivo, les différents modèles animaux seront étudiés en régime standard et hyperlipidique en condition sédentaire et/ou après exercice chronique sur tapis roulant. Le poids et la composition corporelle seront mesurés, ainsi que la sensibilité à l’insuline (tests de tolérance à l’insuline et clamp), et le métabolisme énergétique sur 24h en chambre calorimétrique. Ex vivo, nous mesurerons les intermédiaires lipidiques, le signal insulinique et la capacité oxydative dans différents types de muscle.
Le rôle de la dynamique des gouttelettes lipidiques dans la régulation de la lipotoxicité, de la sensibilité à l’insuline et du métabolisme oxydatif dans le muscle squelettique a été sous-apprécié et peu documenté jusqu’ici. Ce projet devrait nous permettre de révéler de nouveaux mécanismes de la lipotoxicité et de l’insulino-résistance associée à l’obésité. Il permettra potentiellement d’identifier des cibles moléculaires dans la prévention du T2D.