Contribution à l'étude du rôle physiologique de l'apolipoprotéine O

Pour maintenir sa fonction de pompe, le cœur doit produire une quantité suffisante d'ATP. Dans un cœur adulte, 70% de l'ATP est produit par l'oxydation des acides gras et 30% provient de la glycolyse. En situation de diabète, d'obésité ou d'hypertension, le cœur consomme presque exclusivement les acides gras. Ce changement du profil métabolique entraine une accumulation de lipides dans le cœur et un dysfonctionnement mitochondrial conduisant à une lipotoxicité cardique et à l'installation d'une cardiomyopathie. L'Apolipoprotéine O ou ApoO est une nouvelle apolipoprotéine découverte en 2006 par notre équipe dans le cœur des chiens soumis à un régime gras hypercaloriques pendant 9 semaines. L'expression de cette proteine augmente également dans le cœur du patient diabétique. Durant ma thèse, j'ai participé à la recherche de la fonction de l'ApoO en étudiant les conséquences de la surexpression de l'Apo O cardiaque sur le métabolisme et la lipotoxicité. Durant cette étude nous avons réalisé des expériences " in vitro " et " in vivo " en utilisant respectivement une lignée de cardiomyoblastes (H9c2) et 3 lignées de souris transgéniques surexprimant l'Apo O au niveau cardiaque. Nous avons voulu valider les résultats obtenus dans des biopsies de cœurs humains obtenus au décours d'une circulation extracorporelle mise en place lors de chirurgies cardiaques à l'hôpital Rangueil de Toulouse. Nous avons montré que l'Apo O est localisée dans la membrane interne mitochondriale et interagit avec un des constituant/régulateur du pore de transition mitochondrial (MPTP), l'adénine nucléotide translocase (ANT). Cette interaction se traduit par une ouverture du pore, un découplage partiel et une augmentation de la consommation globale d'oxygène. L'activation de la respiration va faire appel à plus de substrats dans de la mitochondrie ce qui va se traduire par une consommation plus importante d'acides gras. Pour subvenir aux besoins de ce puits métabolique la cellule va augmenter l'expression des transporteurs des acides gras de la membrane plasmique ainsi que l'entrée de ces derniers. Lorsque les capacités oxydatives de la mitochondrie sont dépassées, des lipides toxiques tels que les diglycérides sont générés et leur accumulation potentialise l'apoptose induite par l'ouverture du pore mitochondrial. Cette cascade d'événements est inhibée lorsque l'Apo O est démunie de sa séquence d'adressage à la mitochondrie suite à la délétion de sa région N-terminale (ApoO Delta1-40) déviant ainsi sa localisation vers le cytoplasme. Les conséquences de la surexpression de l'ApoO sont également diminuées si les cardiomyoblastes sont traités avec de très faibles doses de cyclosporine, un inhibiteur du pore de transition mitochondriale (MPTP). Ces résultats proposent l'Apo O comme un nouveau régulateur du MPTP et montrent un modèle de dysfonctionnement mitochondrial conduisant à la lipotoxicité et la cardiomyopathie. L'Apo O pourrait être donc une nouvelle cible pharmacologique pour lutter contre la cardiomyopathie diabétique.The mitochondrial permeability transition pore (MPTP), first considered to play a key role in "life or death" decisions of the cell has been proposed to be a target for cardioprotection during heart disease. This pore enables free passage into the mitochondria for molecules and metabolites smaller than 1.5 kDa6, including protons thus leading to mitochondrial uncoupling. The exact protein composition of the MPTP is still under debate but minimally includes cyclophilin D and adenine nucleotide translocase (ANT) which is proposed to be a regulatory component. Thus, MPTP regulators are of central importance to the control of mitochondrial (dys)function and the fate of cardiomyocytes. In this study, we demonstrate the importance of apolipoprotein O (ApoO) as a new signal regulator of the MPTP. Through a functional genomics study aimed at identifying genes differentially regulated in the heart by obesity13, we discovered a new apolipoprotein (ApoO) as overexpressed in the heart of diabetic patients. In the present study, we sought to uncover how changes in the expression of this protein relate to modifications of cardiac function. We used cardiac myoblasts, in vivo transfected mouse liver, human heart samples and cardiac specific transgenic mouse lines constitutively expressing ApoO at physiological levels. These mice, exhibited depressed ventricular function, characteristic patterns of systolic dysfunction, and dilated cardiomyopathy. We show that ApoO localizes within mitochondria and that its expression associates with mitochondrial dysfunction in mouse and human heart. ApoO interacts with ANT and causes the MPTP to adopt an open state, inducing mild uncoupling. Consequently, mitochondrial respiration and fatty acid metabolism are enhanced. This cascade of events generates a mitochondrial metabolic sink whereby cells accumulate lipids and lipotoxic byproducts leading to apoptosis, loss of cardiac myoblasts and cardiomyopathy mimicking the metabolic phenotype of the diabetic heart. We propose a model for the original molecular mechanisms that may account for the ApoO induced mitochondrial dysfunction through the MPTP opening regulation. The molecular mechanisms that initiate, mediate and trigger mitochondrial dysfunction in response to lipid overload remain unclear. Our results distinguish the interplay between mitochondrial dysfunction and lipotoxicity and demonstrate, for the first time, the implication of the permeability transition pore in lipid metabolism in mouse and human heart. ApoO-model could be an original link between impaired mitochondrial heart function and lipid accumulation. ApoO may open up novel strategies to control lipid overload in pathophysiological situation like obesity, diabetes and cardiomyopathy

Contribution à l'étude du rôle physiologique de l'apolipoprotéine O

TOULOUSE3-BU Sciences (315552104) / SudocSudocFranceF