Veronika Sramkova

Régulation de la lipogénèse dans le tissu adipeux humain : effet du stress métabolique, d'interventions diététiques et du vieillissement: Le tissue adipeux (TA) est un organe complexe specialisé dans le stockage et la libération d'énergie sous forme de lipides. Cet organe adipeux est essentiel pour le maintien de l'homéostasie énergétique. Les adipocytes sont les cellules prototypiques du TA. Elles se forment durant la différenciation de précurseurs, un processus appelé adipogenèse. L'adipogenèse est intimement associée à la synthèse des acides gras et de triglycérides lors de la lipogenèse. Néanmoins, divers facteurs peuvent perturber l'adipogénèse et la lipogenèse, contribuant au dysfonctionnement du TA et au développement des maladies métaboliques. Le but de cette thèse a été d'étudier la lipogenèse dans le contexte du stress du réticulum endoplasmiques (SRE), de la restriction calorique et du vieillissement. Dans le projet A, nous avons montré que l'exposition d'adipocytes à un SRE aigu inhibe l'expression des gènes liés à la lipogenèse et empêche l'incorporation du glucose dans les lipides. En plus, l'exposition des préadipocytes à un SRE chronique, détériore à la fois la lipogenèse et l'adipogenèse. Par contre, pour les adipocytes, un SRE chronique mais modéré n'a pas d'effet évident sur la lipogenèse. Ces effets du SRE pourraient contribuer à la détérioration de la fonction de TA vue dans l'obésité. La capacité du TA à stocker des lipides diminue avec l'âge, probablement à cause de l'accumulation de cellules sénescentes ou un SRE plus élevé. Dans le projet B, nous avons étudié la capacité lipogénique du TA humain en relation à la sénescence et aux marqueurs du SRE au sein d'une cohorte de femmes obèses jeunes ou âgées. Tandis que l'expression des principaux marqueurs de la sénescence était augmentée dans le TA des femmes âgées, l'expression génique des enzymes de lipogenèse et des chaperonnes était diminuée dans le TA des personnes âgées. Ces résultats étaient partiellement retrouvés dans les adipocytes différenciés in vitro des mêmes individus ce qui suggère une moins bonne capacité à faire face au SRE lors du vieillissement. Le régime à très basses calories (VLCD) est souvent prescrit en première intention pour une rapide perte de poids. L'amélioration de la sensibilité à l'insuline se voit dès 2 jours de VLCD. Néanmoins, on ne sait quasiment rien des modifications métaboliques du TA survenant durant les premiers jours. Dans le projet C, nous avons donc comparé les réponses métaboliques et inflammatoires du TA sous-cutané précocément (2 jours) et plus tardivement (28 jours) lors d'un VLCD. A 2 jours de régime, l'expression des gènes lipolytiques était augmentée, alors que l'expression des gènes lipogéniques était diminuées. Les marqueurs d'inflammation n'étaient pas changés dans le TA. Néanmoins, les changements d'expression dans le TA lors de la phase précoce du régime ne pouvait pas expliquer l'effet de ce régime court à l'amélioration de la sensibilité à l'insuline. Dans la phase tardive, l'expression des gènes impliqués dans la lipogenèse et la ß-oxydation était largement réduite, tandis que l'expression des marqueurs inflammatoires était augmentée. Nous avons donc montré que les réponses métaboliques et inflammatoires du TA sous-cutané à 2 jours et 28 jours de VLCD sont différentes. Dans le projet D, nous avons comparé et défini les effets de la restriction calorique modérée sur la physiologie des préadipocytes et des adipocytes différenciés in vitro chez des jeunes obèses ou des personnes âgées obèses. De façon surprenante, on n'a observé aucun effet de l'intervention sur le métabolisme des préadipocytes dans les deux groupes. Par contre, un effet bénéfique de l'intervention sur le métabolisme adipocytaire n'a été observé que chez les personnes âgées. Nos données montrent donc qu'une restriction calorique modérée peut avoir un effet positif sur le métabolisme adipocytaire des séniors. Pour conclure, cette thèse montre que la lipogenèse dans le TA humain peut être inhibée par le SRE, la restriction calorique sévère et le vieillissement.

Later stages of secondary lymphedema are associated with the massive deposition of adipose tissue (AT). The factors driving lymphedema-associated AT (LAT) expansion in humans remain rather elusive. We hypothesized that LAT expansion could be based on alterations of metabolic, adipogenic, immune and/or angiogenic qualities of AT. AT samples were acquired from upper limbs of 11 women with unilateral breast cancer-related lymphedema and 11 healthy women without lymphedema. Additional control group of 11 female breast cancer survivors without lymphedema was used to assess systemic effects of lymphedema. AT was analysed for adipocyte size, lipolysis, angiogenesis, secretion of cytokines, immune and stem cell content and mRNA gene expression. Further, adipose precursors were isolated and tested for their proliferative and adipogenic capacity. The effect of undrained LAT- derived fluid on adipogenesis was also examined. Lymphedema did not have apparent systemic effect on metabolism and cytokine levels, but it was linked with higher lymphocyte numbers and altered levels of several miRNAs in blood. LAT showed higher basal lipolysis, (lymph)angiogenic capacity and secretion of inflammatory cytokines when compared to healthy AT. LAT contained more activated CD4+ T lymphocytes than healthy AT. mRNA levels of (lymph)angiogenic markers were deregulated in LAT and correlated with markers of lipolysis. In vitro, adipose cells derived from LAT did not differ in their proliferative, adipogenic, lipogenic and lipolytic potential from cells derived from healthy AT. Nevertheless, exposition of preadipocytes to LAT-derived fluid improved their adipogenic conversion when compared with the effect of serum. This study presents results of first complex analysis of LAT from upper limb of breast cancer survivors. Identified LAT alterations indicate a possible link between (lymph)angiogenesis and lipolysis. In addition, our in vitro results imply that AT expansion in lymphedema could be driven partially by exposition of adipose precursors to undrained LAT-derived fluid.

The adipose tissue (AT) is a secretory organ producing a wide variety of factors that participate in the genesis of metabolic disorders linked to excess fat mass. Weight loss improves obesity-related disorders. Transcriptomic studies on human AT, and a combination of analyses of transcriptome and proteome profiling of conditioned media from adipocytes and stromal cells isolated from human AT, have led to the identification of apolipoprotein M (apoM) as a putative adipokine. We aimed to validate apoM as novel adipokine, investigate the relation of AT APOM expression with metabolic syndrome and insulin sensitivity, and study the regulation of its expression in AT and secretion during calorie restriction–induced weight loss. We examined APOM mRNA level and secretion in AT from 485 individuals enrolled in 5 independent clinical trials, and in vitro in human multipotent adipose-derived stem cell adipocytes. APOM expression and secretion were measured during dieting. APOM was expressed in human subcutaneous and visceral AT, mainly by adipocytes. ApoM was released into circulation from AT, and plasma apoM concentrations correlate with AT APOM mRNA levels. In AT, APOM expression inversely correlated with adipocyte size, was lower in obese compared to lean individuals, and reduced in subjects with metabolic syndrome and type 2 diabetes. Regardless of fat depot, there was a positive relation between AT APOM expression and systemic insulin sensitivity, independently of fat mass and plasma HDL cholesterol. In human multipotent adipose-derived stem cell adipocytes, APOM expression was enhanced by insulin-sensitizing peroxisome proliferator–activated receptor agonists and inhibited by tumor necrosis factor α, a cytokine that causes insulin resistance. In obese individuals, calorie restriction increased AT APOM expression and secretion. ApoM is a novel adipokine, the expression of which is a hallmark of healthy AT and is upregulated by calorie restriction. AT apoM deserves further investigation as a potential biomarker of risk for diabetes and cardiovascular diseases.

Impaired adipose tissue insulin signalling is a critical feature of insulin resistance. Here we identify a pathway linking the lipolytic enzyme hormone-sensitive lipase (HSL) to insulin action via the glucose-responsive transcription factor ChREBP and its target, the fatty acid elongase ELOVL6. Genetic inhibition of HSL in human adipocytes and mouse adipose tissue results in enhanced insulin sensitivity and induction of ELOVL6. ELOVL6 promotes an increase in phospholipid oleic acid, which modifies plasma membrane fluidity and enhances insulin signalling. HSL deficiency–mediated effects are suppressed by gene silencing of ChREBP and ELOVL6. Mechanistically, physical interaction between HSL, independent of lipase activity, and the isoform activated by glucose metabolism ChREBPα impairs ChREBPα translocation into the nucleus and induction of ChREBPβ, the isoform with high transcriptional activity that is strongly associated with whole-body insulin sensitivity. Targeting the HSL–ChREBP interaction may allow therapeutic strategies for the restoration of insulin sensitivity.

Article published by the Endocrine Society Article published by the Endocrine Society