3. Chapitre III.Discussion générale et conclusion
3.2. Effet de la quantité et de la qualité de l’apport protéique sur le métabolisme protéique
Le second objectif de cette thèse était d’évaluer l’impact de la déficience en protéines et en AAI, lysine et thréonine, sur le métabolisme protéique chez des rats en croissance (2.3.3.résultats complémentaires).
Dès lors qu’un AAI est déficient dans le régime, les répercussions sur le poids corporel sont importantes. La déficience en protéines, lysine ou thréonine entraine une forte diminution de la masse maigre, due à une diminution du poids du foie, des reins, des muscles et de la carcasse. Comme nous l’avons vu en introduction, la diminution de la masse maigre en réponse à un régime déficient en protéines ou AAI peut être la conséquence d’un ralentissement du renouvellement protéique.
Nos résultats indiquent que deux heures après l’ingestion d’un repas calibré, un régime sévèrement dé- ficient en protéines, en lysine ou en thréonine diminue la synthèse protéique dans le foie et dans le muscle, mesurée par la mesure de l’incorporation de valine 13C dans les protéines nouvellement synthé- tisées en 30 min. Malgré une diminution de la vitesse de synthèse protéique, l’analyse des voies de régulation impliquées dans la synthèse protéique montre que les ARNm codant 4EBP-1 sont augmentés et suggèrent ainsi que la voie mTOR est activée en cas de restriction sévère en protéines, lysine ou thréonine dans le foie et dans le muscle. Cependant, l’activation des voies de signalisation étant régulée principalement par des mécanismes de phosphorylation, ces résultats sont en attente de confirmation par des western blot. En outre, l’étude de la voie GCN2 dans le foie et dans le muscle, montre que la défi- cience en protéines, en lysine et en thréonine augmente l’expression des cibles de GCN2: eIF2α, ATF4, CHOP et TRB3 en cas de déficience sévère en protéines et en lysine, et CHOP et TRB3 en cas de
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déficience sévère en thréonine. Ainsi, la voie GCN2 semble être activée en cas de déficiences en pro- téines et en un AAI ayant pour rôle de bloquer l’étape d’initiation de la traduction de la synthèse pro- téique. Ces résultats confirment que la synthèse protéique est diminuée dans les situations de déficience en protéines, en lysine et en thréonine.
Tableau 6. Effets de la déficience sévère et modérée en protéines, lysine, ou thréonine sur le mé- tabolisme protéique, par rapport au groupe contrôle, P20
.
Diminution par rapport au groupe P20, augmentation par rapport au groupe P20, = pas de différence par rapport au P20.
Déficience sévère Protéines
P3 et P5 Lysine L15 et L25 Thréonine T15 et T25 Poids Masse maigre
Synthèse protéique Foie
Muscle Foie Muscle Foie Muscle Protéolyse Foie Muscle en P3 Foie = Muscle en P3L15 Foie = Muscle = AAI Veine porte = Veine cave = = AA Veine porte = = Veine cave = Déficience modérée P8 et P12 L40 et L60 T40 et T60 Poids en P8 = Masse maigre en P8 =
Synthèse protéique Foie =
Muscle = Foie = Muscle = Foie = Muscle Protéolyse Foie = Muscle = Foie = Muscle = Foie = Muscle = AAI Veine porte = = Veine cave = = = AA Veine porte = = en L40 Veine cave = = =
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L’étude des différentes voies de la protéolyse, telles que la voie ubiquitine-protéasome, l’autophagie, les calpaïnes et les caspases, indique une augmentation de la protéolyse dans le foie en cas de restriction sévère en protéines. Ces résultats sont accord avec les travaux de Henagan et Wykes qui ont montré une diminution de la synthèse protéique et une augmentation de la protéolyse hépatique en réponse à un régime faible en protéines [218,222]. Néanmoins, la déficience en lysine ou thréonine n’a pas d’impact sur la protéolyse hépatique. De plus, seule une déficience sévère en lysine (L15) entraine une augmen- tation de la protéolyse musculaire avec une augmentation de l’expression des ARNm codant l’ubiqui- tine, ULK1 et la calpaïne 2.
L’ensemble de nos résultats indiquent que la diminution de l’ensemble des AAI dans le régime active le catabolisme hépatique conduisant à une augmentation des AAI dans la circulation générale afin de répondre aux besoins métaboliques des différents organes, et contrebalancer la déficience en AAI du régime. Ainsi, si la concentration de l’ensemble des AAI est diminuée dans la veine porte, il n’y a plus d’effet dans la veine cave de la déficience d’apport en protéines et à l’inverse les AA non indispensables sont augmentés. Cependant, lorsqu’un seul AAI est déficient, le processus de catabolisme hépatique ne semble pas augmenté. Le dosage des AA plasmatiques dans la veine porte et la veine cave montre que la déficience en lysine entraine une diminution de sa concentration plasmatique mais n’a pas d’effets sur la concentration globale des AAI dans la veine porte. Dans la veine cave, les mêmes résultats ont été obtenus avec une diminution de la concentration en lysine sans modification de la concentration des autres AAI. Ces résultats confirment que la protéolyse hépatique n’est pas impliquée dans l’approvi- sionnement en lysine de l’organisme, quand l’apport alimentaire est déficient en cet AAI. Contrairement à la déficience en thréonine, qui entraine une diminution de l’ensemble des AAI dans la veine porte et dans la veine cave mais sans modification de la concentration en thréonine. Cela peut être expliqué par le rôle de la thréonine dans la physiologie intestinale. En effet, la thréonine participe à la synthèse des glycoprotéines du mucus, les mucines, qui ont pour rôle de recouvrir et protéger l’épithélium intestinal [284]. Hamard et al. ont rapporté que la déficience en thréonine est responsable d’une augmentation de la perméabilité para cellulaire et cause des altérations structurelles et fonctionnelles au niveau de l’in- testin [232]. Nous pouvons ainsi supposer que les régimes déficients en thréonine diminuent la digestion des protéines alimentaires ayant pour conséquence une diminution des AAI qui arrivent au niveau de la veine porte. Nous avons montré que la protéolyse hépatique n’était pas augmentée lorsqu’un seul AAI était déficient dans le régime, ce qui entraine alors une diminution des AAI dans la veine cave chez les rats soumis à un régime déficient en thréonine.
Un excès en AA, lysine ou thréonine (L/T170) n’induit pas de modification du poids corporel, de la synthèse protéique ou de la protéolyse. De plus, l’ajout d’AA libres dans les groupes L/T100 n’impact pas non plus le métabolisme protéique
195 Points clés :
- La déficience en un AAI reproduit les effets d’une déficience en protéines sur la synthèse protéique. - La déficience sévère en un AAI n’est pas suffisante pour induire une augmentation de la protéolyse comme le fait une déficience en protéines.
- La déficience en lysine entraine une augmentation de la protéolyse seulement au niveau du muscle. - La déficience en thréonine n’a pas d’effet sur la protéolyse.