Effect of lactation on insulin sensitivity of glucose metabolism in rat adipocytes

AbstractDuring lactation glucose metabolism in paraovarian adipocytes is characterized by a 40 and 80% decrease of glucose incorporation into CO2 and fatty acids in the presence of insulin. In contrast with the stimulation by insulin of glucose incorporation into lactate, glycerol remains unchanged. As a result, insulin sensitivity of total glucose metabolism (oxidation and lipid synthesis) is not altered in adipocytes from lactating rats

Class III PI3K regulates organismal glucose homeostasis by providing negative feedback on hepatic insulin signalling.

Defective hepatic insulin receptor (IR) signalling is a pathogenic manifestation of metabolic disorders including obesity and diabetes. The endo/lysosomal trafficking system may coordinate insulin action and nutrient homeostasis by endocytosis of IR and the autophagic control of intracellular nutrient levels. Here we show that class III PI3K--a master regulator of endocytosis, endosomal sorting and autophagy--provides negative feedback on hepatic insulin signalling. The ultraviolet radiation resistance-associated gene protein (UVRAG)-associated class III PI3K complex interacts with IR and is stimulated by insulin treatment. Acute and chronic depletion of hepatic Vps15, the regulatory subunit of class III PI3K, increases insulin sensitivity and Akt signalling, an effect that requires functional IR. This is reflected by FoxO1-dependent transcriptional defects and blunted gluconeogenesis in Vps15 mutant cells. On depletion of Vps15, the metabolic syndrome in genetic and diet-induced models of insulin resistance and diabetes is alleviated. Thus, feedback regulation of IR trafficking and function by class III PI3K may be a therapeutic target in metabolic conditions of insulin resistance

O-GlcNacylation Links TxNIP to Inflammasome Activation in Pancreatic β Cells

Thioredoxin interacting protein (TxNIP), which strongly responds to glucose, has emerged as a central mediator of glucotoxicity in pancreatic β cells. TxNIP is a scaffold protein interacting with target proteins to inhibit or stimulate their activity. Recent studies reported that high glucose stimulates the interaction of TxNIP with the inflammasome protein NLRP3 (NLR family, pyrin domain containing 3) to increase interleukin-1 β (IL1β) secretion by pancreatic β cells. To better understand the regulation of TxNIP by glucose in pancreatic β cells, we investigated the implication of O-linked β-N-acetylglucosamine (O-GlcNAcylation) in regulating TxNIP at the posttranslational level. O-GlcNAcylation of proteins is controlled by two enzymes: the O-GlcNAc transferase (OGT), which transfers a monosaccharide to serine/threonine residues on target proteins, and the O-GlcNAcase (OGA), which removes it. Our study shows that TxNIP is subjected to O-GlcNAcylation in response to high glucose concentrations in β cell lines. Modification of the O-GlcNAcylation pathway through manipulation of OGT or OGA expression or activity significantly modulates TxNIP O-GlcNAcylation in INS1 832/13 cells. Interestingly, expression and O-GlcNAcylation of TxNIP appeared to be increased in islets of diabetic rodents. At the mechanistic level, the induction of the O-GlcNAcylation pathway in human and rat islets promotes inflammasome activation as evidenced by enhanced cleaved IL1β. Overexpression of OGT in HEK293 or INS1 832/13 cells stimulates TxNIP and NLRP3 interaction, while reducing TxNIP O-GlcNAcylation through OGA overexpression destabilizes this interaction. Altogether, our study reveals that O-GlcNAcylation represents an important regulatory mechanism for TxNIP activity in β cells

Régulation de l'homéostasie métabolique hépatique (contrôle par Grb14 de la sensibilité à l'insuline et influence de la stéatose sur la carcinogenèse)

La prévalence de l obésité et du diabète de type 2 est en constante augmentation dans les pays industrialisés. Ces pathologies sont associées à des troubles de l équilibre énergétique de l organisme, ce qui se traduit au niveau hépatique par le développement de NAFLD (Non alcoholic Fatty Liver Disease). La NAFLD est engendrée par l accumulation excessive de lipides dans les hépatocytes ou stéatose et est associée à la résistance à l insuline. L insulinorésistance hépatique est dite sélective car l insuline n est plus capable d inhiber la production hépatique de glucose, contribuant à l hyperglycémie, alors que la synthèse lipidique est exacerbée, induisant une stéatose hépatique. La stéatose peut évoluer en pathologies plus graves, telles que la fibrose, la cirrhose ou le cancer hépatocellulaire (CHC). L objectif de ma thèse a été d étudier les mécanismes moléculaires pouvant contribuer à la sélectivité de la résistance à l insuline hépatique et à l évolution de la stéatose simple vers le CHC. Dans un premier temps, nous avons étudié le rôle de l adaptateur moléculaire Grb14, un inhibiteur de l activité kinase du récepteur de l insuline, dans la régulation du métabolisme hépatique chez la souris. L invalidation de Grb14 dans le foie conduit d une part à une activation de la signalisation de l insuline et une amélioration de tolérance au glucose, et d autre part à une diminution de la lipogenèse consécutive à l inhibition du facteur lipogénique LXR via la voie Nrf2. L invalidation de Grb14 dans le foie de souris obèses et diabétiques permet de ramener la glycémie et la stéatose hépatique à des valeurs similaires aux témoins. Ces données suggèrent que Grb14 est un nouvel acteur impliqué dans la sélectivité de la résistance à l insuline du foie. La seconde étude a permis de montrer l implication de la stéatose hépatique induite par un régime hypercalorique sur le développement de CHC. En effet, sur un fond génétique favorisant la carcinogenèse, un régime riche en graisse et en sucre contribuant à l insulinorésistance hépatique accélère la cinétique d apparition des tumeurs et augmente leur nombre.The prevalence of metabolic diseases, including obesity and type 2 diabetes, are expanding in a worldwide epidemic way. These diseases are associated with metabolic disorders, resulting in the development of NAFLD (Non alcoholic Fatty Liver Disease) in the liver. NAFLD is generated by excessive accumulation of lipids in hepatocytes, and is associated with insulin resistance. In liver, insulin resistance leads to a blunted inhibitory action on hepatic glucose production, inducing hyperglycemia, whereas de novo lipogenesis, which is positively regulated by insulin, is paradoxically exacerbated, contributing to hepatic steatosis. Steatosis may also evolve into more serious diseases such as fibrosis, cirrhosis and hepatocellular carcinoma (HCC). The aim of my thesis was to study the molecular mechanisms that may contribute to the selectivity of hepatic insulin resistance and the development of HCC. Initially, we studied the role of the molecular adapter Grb14, an inhibitor of the insulin receptor kinase activity, in the regulation of hepatic metabolism in mice. Invalidation of Grb14 in the liver leads on the one hand to an activation of the insulin signaling and improved glucose tolerance, and on the other hand to a decrease of LXR activity resulting in lipogenesis inhibition. Invalidation of Grb14 in the liver of obese and diabetic mice restores blood glucose levels and hepatic steatosis similar to control values. These data suggest that Grb14 is a new player involved in the selectivity of the insulin resistance in the liver. The second study demonstrated the involvement of hepatic steatosis induced by a high calorie diet on the development of HCC. Indeed, on a genetic background favoring carcinogenesis, a diet rich in fat and sugar contributing to hepatic insulin resistance accelerates appearance of tumors and increases their number.PARIS5-Bibliotheque electronique (751069902) / SudocSudocFranceF

Etude du rôle de la protéine Grb14 dans la physiologie et la physiopathologie de l'action de l'insuline

LE KREMLIN-B.- PARIS 11-BU Méd (940432101) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF

Expression et fonction de l'adiponutrine/PNPLA3 dans le foie (Relation entre la voie Wnt/b-caténine, la sensibilité à l'insuline et la stéatose hépatique)

La prévalence du syndrome métabolique (MetS) est en constante augmentation dans les pays industrialisés. La stéatose hépatique, caractérisée par une accumulation massive de lipides dans les hépatocytes est une des manifestations du MetS. Parmi les SNP (Single Nucleotide Polymorphism) associés au MetS et à la stéatose hépatique, le SNP I148M de l adiponutrine/PNPLA3 (Patatin-like Phospholipase Domain-Containing) est décrit comme un nouveau marqueur de la stéatose et également de la sévérité des différentes atteintes hépatiques des NAFLD (Non-alcoholic Fatty Liver diseases). L objectif de ma thèse a été de déterminer le rôle de l adiponutrine dans le foie, d une part, en étudiant sa régulation transcriptionnelle par les facteurs de transcription SREBP1c (Sterol Responive Element Binding Protein) et ChREBP (Carbohydrate Responsive Element Binding Protein) en réponse à l insuline et au glucose et d autre part, en étudiant l impact de sa surexpression sur le métabolisme glucido-lipidique dans le foie de souris. L adiponutrine est régulée de façon semblable aux enzymes lipogéniques et semble avoir un impact sur le métabolisme lipidique dans le foie. Comme l adiponutrine, différents SNP des médiateurs de la voie Wnt/b-caténine sont également associés au syndrome métabolique et au diabète. La voie Wnt/b-caténine joue un rôle déterminant dans la zonation du lobule hépatique. Nous nous sommes intéressés à la régulation de cette voie par les conditions nutritionnelles et dans un contexte physiopathologique de stéatose et de résistance à l insuline. Nos résultats montrent la régulation de cette voie par les hormones pancréatiques (insuline et glucagon) dans le foie favorisant ainsi l orientation métabolique des hépatocytes en fonction des besoins. De plus, cette voie est dérégulée dans le foie d animaux résistants à l insuline, suggérant qu elle pourrait avoir une fonction dans ce désordre métabolique.The prevalence of metabolic syndrome (MetS) has increased in industrial countries. The hallmark of MetS in the liver is an excessive accumulation of triglyceride, which is called hepatic steatosis. Different SNP (Single Nucleotide Polymorphism) are associated with hepatic steatosis or MetS. One of them is found on adiponutrin/PNPLA3 (Patatin-like Phospholipase Domain-Containing) gene (SNP I148M) and is now considered as a new marker of hepatic steatosis and severity of NAFLD (Non-alcoholic Fatty Liver diseases). In order to understand the physiological role of adiponutrin in the liver, we studied its transcriptional regulation by SREBP1c (Sterol Responive Element Binding Protein) and ChREBP (Carbohydrate Responsive Element Binding Protein), mediators of insulin and glucose respectively. Moreover, by overexpressing adiponutrin in mice liver, we investigated its role in hepatic carbohydrate and lipid metabolism. We showed that adiponutrin is regulated as lipogenic genes and could have a role lipid metabolism. As for adiponutrin I148M, different SNP are found on substrats of Wnt/b-catenin pathway, a major pathway controlling acinus zonation. We examined the regulation of this pathway by nutritionnal status and in a pathophysiological context of insulin resistance and steatosis. We showed that Wnt/b-catenin pathway is regulated by pancreatic hormones (insulin and glucagon) in the liver in order to adapt hepatocyte phenotype to energetic needs. Moreover, this pathway is dysregulated in insulin resistant mice liver. These data may suggest a link between Wnt/b-catenin pathway deregulation and hepatic metabolic disorders.PARIS5-Bibliotheque electronique (751069902) / SudocSudocFranceF

Mécanismes moléculaires de l'action de Grb14 sur la différenciation, le métabolisme adipocytaire et la prolifération cellulaire

Actuellement, l'obésité et le diabète de type 2 sont des pathologies en pleine expansion dans les pays développés. Ces deux maladies sont liées à l'insulinorésistance, phénomène qui se caractérise par la perte d'efficacité de l'action de l'insuline. Le sujet de mon étude, Grb14, est un adaptateur moléculaire de la famille Grb7 qui s'exprime spécifiquement dans les tissus cibles de l'insuline. C'est un inhibiteur de la signalisation insulinique qui se fixe sur l'IR et bloque son activité tyrosine kinase. Mon travail de thèse a consisté à déterminer l'influence de Grb14 sur le fonctionnement des cellules adipocytaires, ainsi qu'à étudier les déterminants moléculaires des interactions protéiques de Grb14 au sein de la signalisation insulinique. J'ai mis en évidence un nouveau rôle de Grb14 : son influence inhibitrice sur la sécrétion de la leptine. De nouvelles hypothèses ont été soulevées afin de comprendre quel est le lien entre Grb14 et la sensibilité à l'insuline, mais aussi afin de déterminer si Grb14 pourrait être impliqué dans le cancer. Ainsi, mes résultats ont montré que Grb14 est une protéine qui est impliquée dans de multiples événements cellulaires.Currently, obesity and type 2 diabetes are pathologies in full expansion in the developed countries. These two diseases are linked to insulinoresistance, phenomenon which is characterized by the loss of effectiveness of insulin action. The subject of my study, Grb14, is a molecular adapter of the Grb7 family which is expressed specifically in insulin sensitive tissues. It is an inhibitor of insulin signaling which interacts with the IR and blocks its tyrosin kinase activity. My work consisted in determining the influence of Grb14 on adipocytes function, and studying the molecular determinants of Grb14 molecular interactions in insulin signaling. I highlighted a new role of Grb14: its inhibiting influence on the secretion of leptin. New assumptions were raised in order to understand the link between Grb14 and insulin sensitivity, but also in order to determine if Grb14 could be implicated in cancer. Thus, my results showed that Grb14 is a protein which is involved in multiple cellular events.PARIS5-BU Méd.Cochin (751142101) / SudocSudocFranceF

Etude et développement d'agents insulino-sensibilisateurs inhibant l'interaction IR-Grb14

Résumé confidentielRésumé confidentielPARIS5-Bibliotheque electronique (751069902) / SudocSudocFranceF