Etudes des conséquences physiopathologiques de l'hyperinsulinémie: son impact dans la compréhension du développement de l'obésité chez le rat

Thesis

Reference

Etudes des conséquences physiopathologiques de l'hyperinsulinémie: son impact dans la compréhension du

développement de l'obésité chez le rat

CUSIN, Isabelle

Abstract

L'impact de l'hyperinsulinémie sur l'utilisation du glucose in vivo dans le tissu adipeux blanc et dans les muscles a été étudié lors de ce travail. Pour cela des rats normaux ont été perfusés de manière chronique avec de l'insuline à l'aide de minipompes pendant quatre jours et comparés à des rats contrôles perfusés avec du liquide physiologique. A la fin du traitement, l'index d'utilisation du glucose de différents tissus a été mesuré lors du «clamp» euglycémique hyperinsulinémique associé à la méthode du 2-désoxyglucose marqué. L'effet inverse de l'hyperinsulinémie sur l'utilisation du glucose par le tissu adipeux blanc et par les muscles persiste chez des rats traités par l'insuline qui ont subi une ablation de la médullaire de la surrénale ou une infusion de propranolol, ce qui élimine le rôle potentiel de l'élévation des catécholamines dû à l'hypoglycémie sur l'effet observé. L'hyperinsulinémie semble donc être un facteur clé produisant une surstimulation de l'utilisation du glucose dans le tissu adipeux blanc, une augmentation de la lipogénèse et de l'accumulation de [...]

CUSIN, Isabelle. Etudes des conséquences physiopathologiques de l'hyperinsulinémie:

son impact dans la compréhension du développement de l'obésité chez le rat. Thèse de doctorat : Univ. Genève, 1991, no. Sc. 2504

DOI : 10.13097/archive-ouverte/unige:105697

Available at:

http://archive-ouverte.unige.ch/unige:105697

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Laboratoires de Recherches Métaboliques

FACULTE DE MEDECINE Professeur B. Jeanrenaud

THESE

Etudes des conséquences physiopathologiques de I'hyperinsulinémie ^: son impact dans la compréhension du développement de I'obésité chez

le rat.

présentée à la Faculté des Sciences de I'Université de Genève

pour obtenir le titre de Docteur ès Sciences, mention biochimique

par lsabelle CUSIN de Douvaine (France)

THESE NO 2504 GENEVE

1991

Laboratoires de Recherches Métaboliques

FACULTE DE MEDECINE Professeur B. Jeanrenaud

THESE

Etudes des conséquences physiopathologiques ^de I'hyperinsulinémie ^: son impact dans la compréhension ^du développement de l'obésité chez

le rat.

présentée à la Faculté des Sciences de I'Université de Genève

pour obtenlr le titre de Docteur ès Sciences, mention biochimique

par lsabelle GUSIN de Douvaine (France)

THESE No 2504 GENEVE

1991

Métahol iques)., J. DESHUSSES, p.nofess.eur.ordinai.r:e..et.rép.ondant devant

la

^Faculté

des Sciences (Département de..b.ioch.imie)..e.t.L....PÉU.tC.AUO.,.do.c.teur: (.Lab.or:atoire de

Physiopathologib Oe

Ia Nutrition,

^{CNRS 307}

- Université de Paris VII),

autorise l'impression de

la

présente thèse, sans exprimer d'opinion

sur

^les

propositions

qui y

sont énoncées.

cENÈVE,

le 24 ^septembre

^{19 91}

Le Doyen:

Pierre

^BURI

Thèse

I.A.

TABLES DES MATIERES Résumé

I. lntroduction

I.B.

I.8.1.

I.8.1.1 I.B.1.2.

I.8.2.

r.8.2.1.

r.8.2.2.

I.8.2.3.

I.8.3.

I.8.3.1.

I.8.3.2.

I.8.3.3.

r.c.

r.c.1.

Rappel des principaux etfets de I'insuline chez le rat normal

Modèles animaux d'obésité et d'insulino-résistance

Evénements liés à la phase précoce de I'obésité.

Augmentation du dépot de graisse Dissipation de chaleur

Evénements liés à la phase tardive de I'obésité.

Résistance à I'insuline dans le muscle Résistance à I'insuline dans le foie

Résistance à l'insuline dans le tissu adipeux blanc Etiologies possibles

Système parasympathique Système sympathique

Axe hypothalamo-hypophysaire

Régulation du transporteur du glucose

Régulation du transporteur du glucose et de son ARNm dans le tissu adipeux blanc dans ditférentes conditions métaboliques et hormonales

Régulation du transporteur du glucose et de son ARNm dans le

muscle dans différentes conditions métaboliques et hormonales

lntroduction au travail de thèse Références

r.c.2.

I.D.

p.7 p.9

p.9

p. 14

p. 19

p. 19

p.20 p.20 p.20 p.23 p.24 p.24 p.25 p.26 p.26 p.27

p.32

p.36 p.42

I.E.

^p.44

II.

II.A.

II.A.1.

II.A.2.

II.A.3 II.A.4

II.A.5.

II.B.

II.B.1.

II.B.2 II.B.3 II.B.4

II.B.5

II.B.6

II.B.7

II.c.

II.D.

Matériels et Méthodes Animaux

Traitement à I'insuline (groupe A et ^B)

Ablation de la zone médullaire de la surrénale et traitement à I'insuline (groupe C)

Traitement au propranolol et à I'insuline

Mesure d'un métabolite des catécholamines dans I'urine:

I' acide 3-methoxy-4-hydroxy-mandéliq ue ^(VMA) Traitement à I'insuline et au glucose (groupe E)

Mesure du métabolisme du glucose.

Mesure du métabolisme total du glucose et de la production hépatique de glucose

Mesure de I'utilisation du glucose par les tissus individuels Mesure d'une constante de discrimination

Mesure de la vitesse d'incorporation de 11aç1-nlucose en glycogène dans ^les muscles

Mesure de la synthèse de lipides totaux en glycogène dans le tissu adipeux blanc et dans le foie

Mesure du taux d'ARNm codant pour ^le transporteur de glucose insulino-dépendant (GLUT4)

Mesure de la quantité de transporteur de glucose insulino-dépendant ^(GLUT4)

Méthodes analytiques Références

Résultats

Etfet du traitement à I'insuline chez le rat sur I'apport calorique, le gain de poids corporel, la glycémie et I'insulinémie

p.62 p.62

p.63 p.63

p.64 p.64 p.65

p.65 p.67 p.69

p.70

p.71

p.71

p.73 p.73 p.75

ilr.

p.78

IIr.1.

p.78

ITT.2

III.3.

III.3.1

III.3.2.

III.4

III.4.1.

ilI.4.2.

III.4.3.

111.4.4.

[I.5.

m.5.1.

III.s.2.

III.5.3.

III.5.4

Etfet du traitement à I'insuline chez le rat sur le métabolisme total du glucose et la production hépatique du glucose

Etfet du traitement à I'insuline dans

le

foie de rat

Détermination du contenu ^en glycogène et de la synthèse de novo de glycogène

Détermination de la synthèse de lipides

Etfet du traitement à I'insuline dans

le

tissu adipeux blanc de rat

Détermination de la synthèse des lipides

Détermination de l'index d'utilisation du glucose

Détermination de I'abondance d'ARNm codant pour ^le transporteur du glucose insulino-dépendant ^(GLUT4)

Détermination de l'abondance du transporteur du glucose insulino-dépendant (GLUT4), de protéines totales et d'ADN

Effet du traitement à I'insuline dans différents Çpes de muscles de rat

Détermination de I'index d'utilisation du glucose

Détermination du contenu ^en glycogène et de la synthèse de novo de glycogène

Détermination de I'abondance d'ARN codant pour ^le transporteur de glucose insulino-indépendant ^(GLUT4)

Détermination de I'abondance du tranporteur du glucose

insulino-dépendant ^(GLUT4), de protéines totales et d'ADNp. 111

Discussion

p.

81

p.

81

p.

81

p.

86

p.

86

p.

86

p.

86

p.

93

p.

98

p.1o2

p. 102

p. 108

p. 111

p.117

ry

v. Conclusions

^{p. 130}

Je souhaite adresser toute ma gratitude et mes très sincères remerciements:

Au

Professeur

B.

Jeanrenaud

pour

m'avoir donné

un

sujet

de

^thèse passionnant, pour m'avoir fait confiance, pour ^{Son SOutien} constant tout au long de ce travail, pour sa critique toujours positive et pour sa passion pour son travail qu'il sait si bien communiquer.

Au Professeur J. Deshusses et au Docteur L. Pénicaud pour avoir accepté de juger cette thèse et pour leurs conseils.

A

Jacques Terrettaz

et à

Françoise Jeanrenaud pour leur aide

et

leur soutien si précieux et pour toutes les discussions que nous avons eues.

A Patrizia Arboit, Francine Califano et Rosemarie Faes pour leur excellent travail.

A

Françoise Touabi

et

Pierre Germann pour toute la peine qu'il se sont donnée lors de la rédaction de mes publications.

A toute l'équipe des "Laboratoires de Recherches Métaboliques" grâce ^à laquelle j'ai été heureuse ^de travailler pendant la durée de cette thèse.

Pour terminer, je dédie cette thèse à ma petite ^Eva et à son ^papa.

Liste d'abréviations

VMH =

hypothalamus ventromédian

NaGl

₌ solution de chlorure de sodium isotonique

U =

^{Unité d'insuline}

GLUT4 = transporteur du glucose insulino-dépendant GLUTI = transporteur du glucose ^de type érythrocytaire ADMX = ^{ablation de la} zone médullaire de la surrénale

Prop

= propranolol

VMA

= ^acide 3-méthoxy-4-hydroxymandélique

HGP

= production hépatique de glucose

WAT

= white adipose tissue

EPI

= epithroclearis

EDL

= ^{e)ûensor digitorum longus}

DIAPH = diaphragme

RESUME

L'impact de I'hyperinsulinémie sur I'utilisation du glucose ⁱⁿ vivo dans le tissu adipeux blanc et dans les muscles a été étudié lors de ce travail. Pour cela des rats normaux ont été perfusés de manière chronique avec de I'insuline à I'aide

de

minipompes pendant quatre

jours et

comparés

à des rats

contrôles perfusés avec

du

liquide physiologique. L'hyperinsulinémie produite

par

le

traitement

à

I'insuline provoque

une

hypoglycémie

très bien

tolérée ^par I'animal, une augmentation significative

de la

^prise alimentaire

et du

poids corporel.

A

la fin du traitement, I'index d'utilisation

du

^glucose de différents tissus

a

été mesuré lors du "clamp" euglycémique hyperinsulinémique ^associé à la méthode du 2-désoxyglucose ^marqué. Après ^plusieurs jours de traitement à l'insuline chez des rats normaux, la stimulation aiguë à I'insuline produite lors du "clamp" révèle une augmentation de ^I'index d'utilisation du glucose dans ^le tissu adipeux blanc. Par contre, ^le traitement préalable à I'insuline produit une diminution

de

I'index d'utilisation

du

glucose dans

la

^plupart

des

muscles étudiés. L'effet ^inverse de I'hyperinsulinémie sur I'utilisation du glucose par le

tissu

adipeux blanc

et par les

muscles persiste chez

des

rats traités ^par I'insuline qui ont subi une ablation de

la

médullaire

de

la surrénale

ou

^une infusion

de

propranolol,

ce qui

élimine

le

rôle ^potentiel

de

l'élévation des catécholamines dû

à

l'hypoglycémie sur I'effet observé. La normalisation de I'hypoglycémie

par

infusion concomitante

de ^glucose à celle

d'insuline

n'affecte pas les

résuttats

obtenus

précédemment. Pendant

le

"clamp"

euglycémique hyperinsulinémique,

la

production hépatique

de

^glucose est supprimée chez ^{les rats} traités à I'insuline comme chez les animaux contrôles, mais la synthèse

de

lipides

et

la synthèse de novo de ^glycogène sont plus élevées chez les rats traités à I'insuline que chez les rats contrôles.

L'hyperinsulinémie

semble donc être un facteur clé produisant

une surstimulation

de

I'utilisation

du

^glucose dans

le tissu

adipeux blanc, une

augmentation de la lipogénèse et de I'accumulation de graisse dans le tissu adipeux blanc

et

dans le foie, ainsi qu'une résistance

à

I'insuline dans ^les muscles.

Le

mécanisme responsable

de

I'etfet divergent

de

I'hyperinsulinémie sur I'utilisation

du

^glucose

par

le tissu adipeux blanc

et par

les muscles

a

été étudié

au

niveau

du

système de transport

du

^{glucose par mesure} du taux d'ARNm codant pour le transporteur

du

glucose insulino-dépendant GLUT4 ainsi que de la quantité de ce transporteur dans ^les tissus de rats contrôles et

de

rats traités

à

I'insuline. Le taux d'ARNm codant pour le transpofteur du glucose GLUT4 est augmenté dans le tissu adipeux blanc

de

rats traités à l'insuline mais diminué dans le tibialis et le diaphragme comparé aux contrôles.

La ^quantité de transporteurs

de

glucose GLUT4

est

également augmentée dans le tissu adipeux blanc, diminuée dans ^le tibialis mais inchangée dans ^le diaphragme des ^rats traités à I'insuline comparés aux contrôles.

En conclusion, I'hyperinsulinémie influence de manière divergente I'expression du transporteur de glucose insulino-dépendant GLUT4 dans ^le tissu adipeux blanc et dans les muscles. ^Plus généralement, I'hyperinsulinémie reproduit la plupart des anomalies qui caractérisent la phase dynamique

de

I'obésité et l'installation de la résistance à I'insuline

I. INTRODUCTION

I.A. Rappel des principaux effets de I'insuline chez le rat normal

Etant

donné que mon

travail

de thèse porte sur la

physiopathologie de I'obésité et de I'insulino-résistance, je résume brièvement ci-dessous les effets normaux de I'insuline sur ceftains aspects du métabolisme du ^glucose, ceci dans les principaux tissus cibles de cette hormone, notamment le muscle, ^le tissu adipeux blanc et le foie.

On verra par les schémas ci-dessous ^que:

-

I'insutine se lie à un récepteur spécifique (schéma ^1).

-

l'insuline favorise la translocation des transporteurs de glucose d'un "pool"

intracellulaire vers la membr:ane plasmique (shéma 2).

-

I'insuline stimule la synthèse de ^glycogène

et

la glycolyse au niveau du muscle et du tissu adipeux blanc ^{(schéma 3).}

-

I'insuline stimule également ^la glycolyse au niveau du foie, en particulier en

augmentant

la

concentration

du ^fructose

2,6-bisphosphate, ^puissant stimulateur de ^la phosphofructokinase (schéma 4).

-

I'insutine stimule ^Ia lipogénèse à partir des carbones du glucose ^émanant

de la

glycolyse, principalement

au

^niveau

du tissu

adipeux

et du

^foie

(schéma 5).

INS ULIN +

r\T

P

, t

f t

I tI I

P-TYR MEDIATOR

HYPOTHESIS

I ⁺

P.SER +

ATP +

PHOSPHATAS E

ACTIVATION

CASCADE

HY POTHESIS

ATP

_{P.S ER}

Schéma 1. Hypothèses concernant les mécanismes d'activation de kinases sérine/thréonine par I'insuline: présence d'une cascade de phosphorylation (flèches en trait ^plein) qui suggère que le signal transmis par le récepteur à I'insuline une fois occupé par I'hormone produit ^la phosphorylation de ^la tyrosine et I'activation de sérine kinases; présence d'un médiateur (flèches en traits pointillés) tel que le groupement d'un phospholipide inositol-glycan, ^relaché en réponse à I'insuline, quiactive des sérine kinases ou des phosphatases. Ce schéma est tiré de: Harrison SA, Lewis RE, Klarlund JK, Bradford AP, Yagaloff l(A, Czech MP; Mechanism of action of insulin. ln: Diabetes mellitus, Fourth edition, edited by: H Rifkin et D Porte, Elsevier Science Publishing Co. lnc. 1990, p.66.

I I

I

---->

)

a

SE,R IN E

KINASE

SERINE KINASE

PHYSIOLOG ICAL

S U BSTR

ATE

@ Dissociation

-t

@ Translocation

/

\

Glucose @ ^Transpon

--

lntracellular Pool

e'-É

3'-3-

Glucose Transponers

Fusion

Translocation

@ Binding

Signal

@ Association

Plasma Membrane

Schéma 2 Hypothèse concernant le mode d'action de l'insuline sur le transport du glucose ^et les transporteurs. Oranslocation, produite par l'insuline, des transporteurs intracellulaires ^vers

la membrane plasmique et activation de ces derniers). Ge schéma est tiré de: Kahn BB,

Cushman SW; Cell biology of insulin action on glucose transport and its perturbation in

diabetes ^mellitus. ln: Diabetes mellitus: Pathophysiology and Therapy, edited by: W Creutzfeld et P Lefèbvre, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1989, p.97.

\

7

ln_suftn

Glucose

INSULIN

t)

lucose

G

IT

-6-P

+

F-6.P

+

FDP

I

Glycogen

I

Pyruvate

Schéma 3 ^Effets de l'insuline sur le métabolisme du glucose dans le muscle et le tissu adipeux.

Ce schéma est tiré de:

J

Espinal; Understanding insulin action: principles and molecular mechanisms, edited by: AWiseman, Ellis Horwood ltd Chichester 1989, p.41.

NAD

NADH Co

Acetyl

CoA

TCA Cycle

+

2

/e

Pyruvate

Fructose 6-phosphate AÏP

----: _citrate

Fructose 2,6-bisphosphate ADP

Fructose 2,6-bisphosphatase/

phosphofructo-2 -ki n ase

ADP ATP

CAMP protein kinase

Schéma 4 L'insuline augmente la concentration hépatique du fructose 2,6-bisphosphate par ^le biais d'une augmentation de I'activité de

la

phosphofructo-2-kinase

et

une diminution simultanée de celle de la fructose 2,6 bisphosphatase. Ce schéma est tiré

: J

^Espinal;

Understanding insulin action : principles and molecular mechanisms, edited by: A ^Wiseman, Ellis Horwood ltd Chichester 1989, p.47.

Glucose

P

P

Fatty acids Pyruvate

Long-chain acylCoA INSULIN

Pyruvate MalonylCoA

AcetylCoA AcetylCoA

Schéma 5 Sites d'action de I'insuline sur la synthèse des acides gras. Ce schéma est tiré : J Espinal; Understanding insulin action : principles and molecular mechanisms, edited by: A Wiseman, Ellis Honrvood ltd Chichester 1989, p.50.

@

Phosphof ructo-2-kinase/

f ructose 2,6-bisphosphatase

protein phosphatase 2

En conclusion, I'insuline est clairement une hormone qui favorise la ^captation de glucose, son utilisation via la glycolyse et la transformation des carbones émanant

de

I'utilisation

du

^glucose

lors de la

^glycolyse

en

acides gras et triglycérides.

I.B Modèles animaux d'obésité et d'insulino-résistance

Un état

d'insulino-résistance

est

habituellement présent

dans les

^modèles

animaux d'hyperinsulinémie ^et d'obésité ^(1), tels que:

les obésités spontanées dues à un double gène récessif (ob,db,fa,cp).

les obésités liées à un gène autosomal dominant ^(souris "Yellow")

les obésités génétiques dues à plusieurs gènes (New Zealand Obese, ^NZO, mice; KK mice)

les obésités produites par lésions

électrolytiques

de

I'hypothalamus ventromédian ^(VMH) ou par lésion du VMH à I'aide d'aurothioglucose.

Les études

longitudinales

de ^ces

différentes pathologies

ont

^{permis de}

déterminer qu'un ^état de résistance à I'insuline est généralement précédé d'un

état

d'hypersensibilité

à cette

hormone,

en tout cas au

niveau

du

^tissu

adipeux, un tissu souvent étudié en raison de ^la facilité de son prélèvement et de son rôle dans I'expression même de I'obésité.

par exemple, au début du syndrome d'obésité induit par lésion du VMH ^chez

le rat,

^l'étude

du

métabolisme total

du

glucose réalisée in vivo

à

I'aide du

"clamp" euglycémique hyperinsulinémique, démontre une surstimulation de ^ce processus par I'insuline: la sensibilité et la réponse maximale du métabolisme

du glucose sont augmentées en réponse à !'hormone une semaine après ^la lésion. Dans ce cas, la production hépatique de glucose est légèrement ^plus sensible à I'action inhibitrice de I'insuline (2).

Par

contre, six

semaines après lésion

du VMH, le

métabolisme

total

du glucose est devenu moins sensible à l'insuline et la production hépatique ^de glucose

n'est

supprimée

qu'à +5% par une

concentration d'insuline ^qui supprime complètement ^ce processus chez un rat normal.

OLUCOSI UTILIZATIOII

(mq /mrn)

12 Lt

nN

^{I reel}

I

I C 6 reels

L-- +

C ^{I weel}

4

i

I

_{V ll}

ll

^{6 reeis}

l0

ilsljLltl

(pulmt ₎ .}

+

+

{ 0

Métabolisme total du glucose en réponse à I'insuline chez le rat une et six semaines ^après lésion du VMH ^(2).

I|IPATIC BLIJCOST PRODUCTIO}I (ms f mrn )

3 YIll ^{lre el}

Controls

I

I

Vllll $ reeks

.J

'-f

\

\

+

J

lilslJLtlr

(yuf mt ₎ t0

Production hépatique de glucose en réponse à I'insuline chez le rat une et six semaines après lésion du VMH ^(2).

Dans ce modèle animal d'obésité, l'étude de I'utilisation spécifique du glucose par différents tissus périphériques établit la présence d'une surstimulation ^de ce processus à l'état basal et stimulé par I'insuline dans le tissu adipeux blanc une semaine après lésion. ^Par contre dans la plupart des muscles, I'utilisation du glucose est déjà résistante ^à I'insuline ^(3).

Six semaines après lésion ^du VMH, ^la surstimulation de I'utilisation de glucose a nettement diminué et la résistance à I'insuline, présente dans la plupart ^des muscles, s'est amplifiée.

02

60

Contro ls VmH I week

xt

Eosol Clômp

txItNsoR ototIoRUn l,0llGUs

III

6asol Clômp

wHllt ADTPOSI ITSSUI pcr ioY!r ion

IT

Eosôl ^CldmP s0t t u5

8ôsol Clomp tP I IROCHLTARIS

Basol Clamp

tPrrRocHLtARrs

n

crr E

cEso

E'tc

9zo

z

=

)

U)o

3ro )

(5

x

N N N

Utilisation du ^glucose de différents tissus chez le rat une semaine après lésion du VMH ⁽³⁾

Controls

trt o

0-

N

20-

o c'r E

c

E orC

z9

F

:

J F

)

tî)o

Uf, 'o

VmH 6 weeks

N NN

0ôsol ClomP sor. t u5

Eôsol Clômp

txttxsoR 0lolt0RUrl r-oNous

Eool Clomg

wHrït ADrPost ilssut

por lovar lan

Utilisation du glucose de différents tissus chez le rat six semaines après lésion du VMH ^(3).

Chez

la

souris

dont le VMH a

étê lésé

à

^I'aide

de

I'aurothioglucose, la lipogénèse hépatique basale

et

la sécrétion des triglycérides qui en résulte, sont plus élevées que chez la souris normale au début du syndrome (4). ^De plus, le tissu adipeux blanc étudié six semaines après lésion est caractérisé par une augmentation de ^la lipogénèse basale ainsi que par une augmentation de ^la sensibilité et de ^la réponse maximale de ce processus à I'insuline ^{(4). Par} contre,

vingt

semaines

après

lésion,

ce

^processus

^est

^{devenu insulino-}

résistant ^(4). Lorsque le muscle soleus est étudié in vitro peu après la lésion du VMH, sa réponse à une concentration d'insuline ^élevée est déjà amputée ^par rapport à celle obtenue chez la souris normale, et cette diminution continue ^à s'amplifier lors

de

l'évolution

du

syndrome (4). Dans le même type d'étude faite chez la souris (mdb/mdb) génétiquement obèse de quatre semaines, ^le muscle (diaphragme) est déjà insulino-résistant alors que le foie

et

le tissu adipeux blanc restent surstimulés en réponse

à

I'insuline (5). Des résultats similaires

sont

obtenus

chez le rat

génétiquement

obèse ia/ta: à

^quatre

semaines, la sensibilité à l'insuline est diminuée dans la plupart des ^muscles étudiés

in vivo, alors que le tissu

adipeux blanc répond normalement à I'insuline (6). A douze semaines, I'utilisation de glucose est fortement ^réduite chez le rat obèse, ceci au niveau de tous ^les tissus étudiés et comparés au rat normal ^(6).

L'étude de ces pathologies démontre assez clairement la présence de deux phases lors de leur évolution ^en fonction du temps:

Une phase précoce de I'obésité.

Une phase tardive de I'obésité.

I.8.1.

Evénements liés à la phase précoce de I'obésité

I.8.1.1.

Augmentation ^du dépot de graisse

L'augmentation anormale

du

dépot

de

^graisse

dans les

^{modèles animaux} d'obésité

est due

principalement aux modifications intervenant

dans

^deux organes majeurs, le foie et le tissu adipeux blanc.

Le foie de ces animaux obèses synthétise plus de triglycérides (principalement par une surstimulation

du

parenchyme par I'hyperinsulinemie) que celui ^des animaux normaux, mais aussi, il en sécrète plus sous forme de lipoprotéines de faible densité ^{(VLDL), (7-12).}

Au

niveau

du

tissu adipeux,

la

lipogénèse

in

situ

est

surstimulée chez ^les animaux obèses et hyperinsulinémiques (9-11,13). De plus, I'augmentation ^de

I'insuline disponible (agissant seule ou en synergie) résulte en

^une

augmentation marquée de I'activité de la lipoprotéine lipase (LPL), ^I'enzyme responsable

de la

captation

des

lipoprotéines

de faible densité

^(VLDL) circulantes

par le tissu adipeux

(7,13-16).

Cette

anomalie,

ainsi

^que

I'augmentation

de la

lipogénèse

in situ

sus-mentionnée,

conduit à

^une

accumulation de triglycérides à I'intérieur des adipocytes, à une augmentation de leur taille et finalement à une obésité ^atfirmée.

ll faut de plus

souligner

que les

voies lipogéniques surstimulées

du

foie d'animaux obèses

ne

deviennent

pas

résistantes

à

^I'action

de

^I'insuline

(4,9,10,12,17) et que, bien que la synthèse de novo des triglycérides finit ^par ne plus se produire dans les adipocytes ^élargis des rats obèses, I'activité de la

lipoprotéine lipase du tissu adipeux ^reste toujours plus élevée que la normale et maintient ainsi I'obésité ^(18).

I.8.1.2.

Dissipation de chaleur diminuée

La fonction de production de chaleur chez le rat est assumée dans une ^large mesure

par

le tissu adipeux brun. Le site

de

production

de

chaleur est la

mitochondrie qui ^possède un polypeptide, la thermogénine

^P32000' permettant au ^gradient

de

protons, généré par la chaine respiratoire, d'être dissipé sous forme de chaleur. Les cellules de tissu adipeux brun répondent ^à

la

stimulation

du

système nerveux sympathique,

via des

récepteurs ^B- adrénergiques, par une augmentation de la synthèse de triglycérides ^(19,20), ainsi

que par

I'activation

d'une

lipase dépendante

de

I'AMP cyclique ^qui hydrolyse les triglycérides en acides gras ^lesquels s'oxydent à l'intérieur de la

mitochondrie

(21). Par

ailleurs, I'insuline plasmatique

agit aussi sur

^le

métabolisme des adipocytes bruns en augmentant leur captation de glucose (22). Chez les rats (la/la), chez ceux dont ^le VMH

a

^été lésé et ainsi que chez les souris

(ob/ob),

la dépense d'énergie, particulièrement la thermogénèse induite

par le

repas, est défectueuse,

ce qui est due à

une altération ^des connections des efférences sympathiques. ^{Ce fait} contribue indirectement à ^la rétentionl de calories quisont alors stockées sous forme de graisses (23-28).

1.8.2.

Evénements liés à la phase tardive de I'obésité

1.8.2.1.

Résistance à I'insuline dans le muscle

La résistance

à

I'insuline se traduit par une efficacité moindre de I'insuline ^à stimuler le métabolisme

du

glucose. Cette altération

de

^{I'action de I'insuline} peut se situer au niveau du récepteur de I'insuline, puisqu'une diminution ^du nombre de récepteurs à I'insuline dans ^les muscles de rats obèses a été ^bien établie (4,29,30) ou à un niveau post-récepteur.

Dans les muscles isolés (soleus, diaphragme) des animaux dont I'obésité ^est

d'origine hypothalamique

ou

^{génétique (fa/fa,}

ob/ob),

une diminution de la réponse maximale et de la sensibilité

à

I'insuline, a été décrite au niveau de différentes étapes ^et voies du métabolisme du glucose, notamment au ^niveau

de:

la captation ^de glucose la synthèse de glYcogène

la glycolyse Captation de glucose

Le transport du ^glucose

à

I'intérieur de la cellule est diminué dans tous ^les syndromes d'obésité. ^En condition basale, la captation de son analogue, ^{le 2-} désoxy-D-glucose

est

diminuée

in vitro

^(29-31).

Le

transport

de

^glucose

mesuré

à

I'aide d'un autre analogue, le 3-O-méthyl-D-glucose,

à

^{l'état basal} s'avère normal dans le coeur de rat obèse de cinq semaines, ators qu'il ^est diminué de quatre fois

à

quinze semaines. Dans le coeur de rat normal, le

transport du glucose peut être stimulé par I'insuline ou par I'augmentation ^de la pression de ^perfusion en I'absence de cette hormone: chez le rat obèse jeune ou âgé, le transport de glucose dans ^le coeur est amputé de moitié en réponse à I'un ou I'autre de ces stimuli. Néanmoins, chez le jeune rat obèse, la combinaison des deux stimuli provoque une réponse du transport de glucose similaire à celle du rat normal du même âge. ^Par contre chez le rat âgé, une telle combinaison ne parvient pas à produire une réponse normale (32)' ^Une autre étude conduite

à

I'aide

du

2-désoxy-D-glucose

(31) chez la

souris

(ob/ob)

permet de soutenir, le concept selon lequel le transport de ^glucose basal ^ainsi que celui stimulé par I'insuline est de plus en plus déficient ^lorsque le syndrome d'obésité progresse: à trois semaines, le transport du ^glucose, basal ou stimulé, est identique dans les muscles de souris mince et obèse. ^A

quatre semaines, le transport basal du glucose est légèrement diminué ^{chez la}

souris obèse, alors que le transport stimulé par

I'insuline

montre

^une diminution

de la

sensibilité

et de la

réponse maximale

à

l'hormone. Ces résultats sont en accord ^avec une autre étude montrant que

ce

défaut au niveau

du

transport

de

^glucose

^joue un

rôle majeur dans

la

résistance à I'insuline de la souris (db/db) (33).

Le mécanisme de l'action stimulatrice de I'insuline sur le transport de ^glucose

a

été clarifié initialement

par

deux groupes

de

recherche (34,

35). lls

ont démontré de façon indépendente et techniquement ditférente la présence ^de transporteurs

de

^glucose

sur la

membrane plasmatique

et les

membranes intracellulaires des adipocytes. De plus, ils ont établi que I'action stimulatrice de l'insuline sur la captation du glucose était due à une translocation de ^ces transporteurs

d'un pool

intracellulaire

vers la

membrane plasmatique sous I'effet de I'insuline. ll a aussi été démontré que I'insuline stimule ^le transport du glucose dans le muscle (diaphragme) par ^le même mécanisme ^(36).

Synthèse de glycogène de novo

La synthèse de glycogène et sa stimulation par I'insuline sont diminuées dans

tous

^les types d'obésité (4,5,29-31,37). Le fait que I'insuline ne puisse pas activer la glycogène synthase semble être le défaut commun entraînant cette diminution ^(38).

Glycolyse

Chez le jeune

rattalla

obèse de cinq semaines, la sensibilité à I'insuline de ^la glycolyse est diminuée dans le muscle soleus. ll en est de même chez le ^rat

obèse âgé de dix

^{semaines, mais}

^dans ce cas, la

réponse maximale à I'insuline est elle ausssi amputée ^(29). A cinq semaines, ^la vitesse d'utilisation des lipides, ainsi que la concentration intracellulaire de citrate, de ^glucose-6-

phosphate et de glycogène, sont identiques dans ^le muscle de rat obèse et de rat normal (29). Toutefois, dans le muscle de rat obèse âgé, le contenu en triglycérides, ^{la vitesse} d'utilisation ^de lipides, la concentration intracellulaire de citrate (un index de I'utilisation des acides gras) sont plus élevés que chez l'animal normal. Cette accumulation de citrate est probablement responsable de I'inhibition de ^la glycolyse au niveau de la phosphofructokinase 1 (29).

1.8.2.2.

Résistance à I'insuline dans le

loie

Mesuré pendant le "clamp" euglycémique hyperinsulinémique, la ^production hépatique

de

^glucose

est

légèrement augmentée chez

le rat

obèse

et

sa sensibilité

à

^I'action inhibitrice

de

I'insuline

est

^{largement réduite;}

ce

^qui

suggère une résistance à I'insuline hépatique ⁱⁿ vivo ^(39).

Le métabolisme

du

glycogène hépatique ne semble pas affecté par I'excès d'insuline présent chez Ie rat obèse nourri; mais par contre, la glycolyse ^est stimulée en réponse

à

I'hyperinsulinémie. Cette situation est similaire à celle observée dans le foie de rat mince nourri et infusé avec de I'insuline. Ainsi, I'action de I'insuline est la même dans le foie de rat mince ^et obèse. L'excès de production de glucose hépatique, mesuré chez le rat obèse (39' 40) ^pendant

le ^clamp

hyperinsulinémique euglycémique

pourrait être dû à la

^non-

suppression

de la

gluconéogénèse.

Le

manque

de

suppression

de

^la

gluconéogénèse pourrait ^{être lié} à une altération de I'inhibition de la sécrétion

de

^glucagon

et/ou de

^I'action

des

glucocorticoldes (41-45), même face à I'hyperinsulinémie présente dans I'obésité. En effet, le taux de ^glucagon est plus élevé chez ^le rat obèse ^que chez I'animal mince, lorsque I'obésité est bien établie (2). De même, le taux de corticostérone qui est augmenté à l'état ^basal

et en

^réponse

à ^un

stress chez

le rat

obèse adulte (68). L'incapacité de I'insuline à stimuler la synthèse de glycogène pendant la re-nutrition pourrait

être due ^{à la} non-suppression de ^la dégradation de glycogène, provoquée ^par

une altération de

I'inactivation

de la

phosphorylase

par le

^glucose

(conséquence d'une concentration cytosolique de calcium élevée).

I.8.2.3.

Résistance à l'insuline du tissu adipeux blanc

Ce tissu

a

été largement étudié, non seulement

pour

déterminer

le

mode d'action de I'insuline dans les adipocytes normaux ^(34, 35), mais aussi pour démontrer ^la diminution du nombre de récepteurs à I'insuline lors de l'obésité ainsi que I'existence de nombreux défauts post-récepteurs. ^Le transport ^basal du glucose est normal ou abaissé, ^ainsi que le transport et ^le métabolisme du glucose stimulés

par

!'insuline dont

la

sensibilité

et la

réponse maximale à I'insuline sont diminuées (46-49). La lipogénèse de novo est aussi ^diminuée,

ce qui

^pourrait

être

expliqué

par des

activités acétyl-CoA carboxylase ^et synthetase

d'acides gras très basses (50). Par contre la

lipolyse est augmentée, provoquant ^une accumulation d'acides gras ^libres dans la cellule,

potentiellement responsable

de I'inhibition des enzymes

lipogéniques.

Néanmoins, la diminution de la synthèse d'acides gras et I'augmentation de ^la

lipolyse

n'empêchent

pas

I'accumulation excessive

des lipides de

^se

poursuivre

en raison de

I'augmentation persistante

de l'activité de

^la

lipoprotéine lipase dans ces cellules adipeuses insulino-résistantes ^(51).

I.8.3.

Etiologies possibles

Les syndromes d'obésité produits par la lésion du VMH ou par ^{la présence}

d'un

double gène recessif (ob;fa) sont caractérisés

par

I'hyperinsulinémie, I'insulino-résistance, I'altération de I'homéostasie glucidique, I'hyperphagie, ^la régulation défectueuse

de la

température corporelle. Objectivement,

il

^est

difficile

de

^décrire

la

séquence des événements

et de

déterminer

la

cause première

de ce

syndrome (52, 53). Néanmoins,

un

concept émerge selon

lequel les trois

^modèles

^{d'obésité cités}

ci-dessus pourraient

être

une

pathologie

neuroendocrinienne

pour laquelle la ^séquence

^suivante

d'événements

a été

^proposée:

a)

défauts

de

I'homéostasie

du

^système

nerveux

central avec pour

principale conséquence, I'hypersécrétion de I'insuline;

b)

augmentation du dépot de graisse, suite à cette hypersécrétion de I'insuline; c) évolution vers la résistance à I'insuline et d) insuffisance de la sécrétion d'insuline ^et tolérance au glucose anormale.

Le concept selon lequel les modèles d'obésité précédemment cités pourraient être une pathologie neuro-endocrinienne est soutenu par la présence d'une régulation anormale des etférences parasympathiques et sympathiques par ^le système nerveux central ainsi que

par la

^présence

d'un

axe hypothalamo- hypophysaire anormal.

I.8.3.1.

Système parasympathique

L'hypersécrétion d'insuline, induite par des substrats tels que le ^{glucose et} I'arginine, apparaît quelques minutes après lésion du VMH et peut être ^abolie par la vagotomie ^(54, 55). Chez le rat génétiquement pré-obèse (ta/ta) de 17

jours qui, à cet âge n'est pas toujours distinguable de son contrôle mince ^en terme

de ^poids

^corporel

et de

^niveau basal d'insuline (56),

la

sécrétion d'insuline induite ^par substrats est plus élevée que chez son contrôle. De ^plus,, cette hypersécrétion d'insuline est abolie par blocage cholinergique aigu ^(56,

SZ),

ce qui

^indique

^son

^origine parasympathique. L'administration aiguë d'arginine produit non seulement une hypersécrétion d'insuline mais aussi ^de glucagon qui peut être également abolie par blocage cholinergique (56). Ainsi, ces sécrétions accrues d'insuline et de glucagon, tant chez le rat

fal|n

^pré-

obèse que chez le rat dont le VMH

a

été lésé, semblent être un défaut très précoce médié par ^le nerf vague.

I.8.3.2.

Système sympathique

Une capacité thermogénique diminuée (24, 25,58, 59), processus médié ^par les efférences sympathiques, est détectable très tôt après ^lésion du VMH ⁽²⁵⁾ et est déjà présente chez les souris

ob/ob

(60) ainsi que les rats

fa/fa

^pré- obèses ^(27).

D'autre part, chez ^le rat tafla,la vitesse de renouvellement de la noradrénaline est réduite dans le pancréas et ^le tissu adipeux brun alors qu'elle est ^normale dans d'autres tissus comme ^le coeur et le tissu adipeux blanc et élevée dans

les

surrénales

(61). Chez la souris ob/ob, ce

^processus

est

également diminué dans ^le tissu adipeux brun et dans le coeur (62). Une diminution de ^la vitesse de renouvellement de ^la noradrénaline est aussi présente dans ^le tissu adipeux brun et blanc, ^le pancréas et le coeur des ^rats dont le VMH a été lésé (63). Ces anomalies des efférences sympathiques régulées par

le

système nerveux

central

semblent apparaître

très tôt lors de

l'évolution

de

^ce

syndrome.

I.8.3.3.

^Axe Hypothalamo'Hypophysaire

La

sévérité

d'une

altération

de I'axe

hypothalamo-hypophyso-surrénalien semble varier

d'un type

d'obésité

à

^I'autre

^{(64, 65) et}

^semble

^être

^très

marquée

chez la ^souris ob/ob ^{(65, 66). En effet,} la

^{présence d'une}

hypertrophie de la glande surrénale et d'un niveau élevé de glucocorticotdes dans le plasma chez les animaux obèses (64), pourraient être responsables des anomalies induites

par le

stress en

ce qui

concerne I'homéostasie ^du glucose, via une augmentation de la gluconéogénèse et une inhibition ^rapide

de la sécrétion d'insuline (67). Récemment, il

a

été montré qu'en réponse à

des

situations

de

stress,

le rat

obèse

(la/ia)

répondait

par

une secrétion accrue de corticostérone et d'ACTH. Cette réponse exagérée était ^inhibable

par la

dexaméthasone indiquant

une

origine centrale

du

défaut

de

I'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien,

ce qui est ^corroboré par

une augmentation

du contenu

(immunocytochimie)

du ^CRF de

l'éminence médiane et de I'ACTH de I'hypophyse antérieure ^{(68, 69).}

De plus, les effets de la surrénalectomie chez ^{le rat} ou la souris obèse sont ^les suivants: diminution de ^la prise alimentaire, normalisation de l'hyperinsulinémie basale

ou

stimulée, diminution

du

dépôt

de

graisse, meilleure utilisation de glucose et augmentation de la dépense énergétique (70-74).ll a été suggéré

que ces

effets

de la

surrénalectomie pourraient

être

^médiés

par par

une normalisation de I'hypersécrétion d'insuline chez les animaux obèses (72) ^et que les glucocorticoides pourraient

avoir un

effet

sur le

^{système nerveux}

central qui serait responsable de I'augmentation de la sécrétion d'insuline ^(71).

I.C. Régulation du transporteur du glucose

Un état

de

résistance

à

I'insuline et d'obésité est donc caractérisé par une attération

de

l'utilisation

du

^glucose en ^réponse

à

I'insuline in vivo (2, 3, 6).

plusieurs études démontrent que ^le transport du glucose est l'étape ^limitante de I'utilisation de glucose dans ^le muscle (75-77). Ainsi, la vitesse de transport du glucose ^à travers la membrane devient un élément clé du métabolisme ^du glucose à l'état basal et stimulé par I'insuline.

Le glucose est une molécule hydrophile qui ne peut ^pas franchir la membrane plasmatique librement. Un système de transport est donc nécessaire pour permettre son passage à travers la membrane plasmique. ^En fonction du type

de cellule étudié, le système de transport diffère: dans les cellules du rein et de

I'intestin, le ^{glucose pénètre dans} la cellule contre son ^gradient

^de

concentration. Ce transport est actif

et

^promu

par un

^gradient

de

sodium.

Dans

les

cellules musculaires

et

adipeuses,

le

transport

est

^passif

et

sa

direction est déterminée par son ^gradient de concentration.

^La phosphorylation du glucose à I'intérieur de la cellule étant plus rapide que sa vitesse de captation, la concentration du glucose à I'intérieur de la cellule est négligeable comparée

à une

concentration extracellulaire

de 5 ^mM.

^La

présence de ce gradient de concentration permet donc un flux spécifique ^du glucose vers I'intérieur de la cellule par diffusion facilitée, grâce à une ^protéine membranaire capable de transporter le glucose, le transporteur de glucose.

Deux mécanismes ont été proposés pour expliquer la translocation du glucose

à

travers

la

membrane. Dans

le

^premier modèle (78),

le

transporteur de glucose peut exister selon deux conformations dont I'une permet la liaison du glucose sur un site spécifique. La translocation du site de transport à travers la membrane est effectuée par un changement conformationnel du transporteur induit par I'occupation du site de liaison par I'hexose. Dans ce modèle, il n'y aurait qu'un site

de

^{liaison pour} chaque substrat. Un second modèle dans lequel

deux sites de

liaison

sont

^présents simultanément, impliquant ^un modèle de translocation ^plus complexe, ^a été décrit ^(79).

Les cinétiques de transport de glucose facilité,

caractérisées dans l'érythrocyte humain démontrent

que ce

transport

est

stéréospécifique et saturable avec un Km de 5-10 mM pour I'influx du D-glucose (80-82) et qu'il

est

spécifiquement inhibé

par la

cytochalasine

B

(83). Le transporteur du glucose

a

été purifié par chromatographie échangeuse d'anions

à

^partir de membranes d'érythrocytes humaines solubilisées par un détergent. ^L'activité du transporteur reconstitué dans des vésicules lipidiques a été déterminée ^par mesure du transport de 3H-D-glrcose,

ce

processus pouvant être inhibé la

cytochalasine

B

^(84,85). La purification du transporteur démontre qu'il _s'agit d'une glycoprotéine d'un poids moléculaire de 55000, qui est glycosylée de manière hétérogène et qui _migre en une bande spécifique ditfuse lors d'une électrophorèse

sur

^gel

de

polyacrylamide

en

^présence

de

sodium dodecyl

sulfate (86). Outre son etfet

inhibiteur

sur le ^transport du

^{glucose, la}

cytochalasine

B ^permet le

^marquage

du

transporteur

de ^glucose

^par

photoatfinité

grâce à sa

^propriété

de se lier de

manière covalente au transporteur lors de l'irradiation par UV (87). La liaison de la cytochalasine ^B, spécifiquement déplacée

par le

D-glucose, permet

aussi de

quantifier le

nombre de transporteurs de ^glucose de ditférentes fractions membranaires.

Ces techniques, initialement développées pour le transporteur de glucose de l'érythrocyte,

ont

ensuite été utllisées dans d'autres tissus, comme le tissu adipeux blanc et le muscle exposés à diverses conditions métaboliques ^(88).

Dans le tissu adipeux blanc, Cushman et Wardzala ^(34), Suzuki et Kono ⁽³⁵⁾

ont ^démontré

simultanément

I'existence d'une fraction

membranaire intracellulaire contenant ^le transporteur de glucose. Ces auteurs ont fractionné

les

membranes d'adipocytes

de rat en

membranes plasmiques

et

^en

microsomes de faible densité et ont mesuré leur contenu en transporteurs de

glucose,

respectivement

par analyse des courbes de liaison de

^la

cytochatasine B et par reconstitution des transporteurs de glucose dans ^des liposomes artificiels dans lesquels le transport (proportionnel au nombre de

transporteur) a été mesuré. Les résultats obtenus montrent que

^la

concentration des transporteurs dans les membranes plasmiques est ^faible

dans les

adipocytes incubés

en

absence d'insuline

et

^augmente

en

^sa

présence. A l'inverse, dans les microsomes, la concentration

des transporteurs baisse sous ^I'effet de I'hormone. Ainsi, ces équipes ^(34, 35) ont

donc

démontré la translocation des transporteurs

des

microsomes vers la membrane plasmique lors d'une stimulation par I'insuline ce qui explique, en

partie, I'augmentation du transport du glucose dans cette condition. ^Toutefois, l'étude de la liaison de la cytochalasine ^B et du marquage par photoatfinité ^ne permet pas de faire la distinction entre différents types de transporteurs.

La production d'anticorps polyclonaux et monoclonaux contre ^le transporteur

de

^glucose

de

l'érythrocyte humain purifié

ont

^permis

de

déterminer une séquence d'ADN codant pour le transporteur de ^glucose

à

^partir de clones obtenus par criblage d'une banque d'ADNc de cellules HepG2 d'hépatome humain (89). Par une méthode identique, I'ADNc codant pour ^le transporteur de glucose de cerveau de rat ⁽⁹⁰⁾ et de lapin ⁽⁹¹⁾ a été obtenu. ^La séquence d'acides aminés de ce transporteur présente plus de ^97o/o d'homologie avec celle des cellules humaines HepG2. Ce type de transporteur

a

^{êté désigné}

GLUTI

et

il est exprimé dans de nombreux tissus tels que le tissu adipeux blanc et les muscles.

L'existence

d'un

^{autre type de} transporteur

a

été mise

en

évidence

par

la

production d'un ^anticorps monoclonal 1F8 contre des

^microsomes

d'adipocytes

de rat

^(92). Cet anticorps réagit avec une ^protéine

de

^poids moléculaire

de ⁴³⁰⁰⁰

^présente

^{dans les}

microsomes

de faible

densité d'adipocytes de rat non stimulé mais aucune réaction n'est détecté dans ^les membranes plasmiques. Ce schéma est inversé lorsque les adipocytes sont incubés

en

^présence d'insuline (92). Cette protéine semble

donc être

^le transporteur de glucose insulino-dépendent. ^Le cDNA codant pour ^ce type de transporteur ^{a été} cloné à partir d'adipocytes de rat ^(93), d'adipocytes ^3T3-L1 de souris ^(94), de muscle squelettique de rat ^(95, 96) et humain (97) et

a

été désigné GLUT4. D'autres cDNAs ont aussi été clonés tel que ^GLUT2, à partir de foie ^(g8,gg),

mds

présent aussi dans le rein, dans I'intestin et les ^cellules béta

du

^pancréas,

le

GLUT3, obtenu

à

^partir

de

muscle squelettique foetal (1OO) et le GLUTS, émanant du jejunum (101). L'isolement et la caractérisation de ces différents cDNAs démontrent que le transport de glucose facilité ne

s'effectue pas par I'intermédiaire d'une seule protéine mais d'une famille ^de protéines structurellement semblables. La taille

de

ces protéines varie entre 4g2

et 524

acides aminés

et leurs

séquences présentent environ 60"/"

d'homologie.

Un

^modèle d'orientation

du

transpofteur

de

^glucose GLUTI dans la membrane plasmique, déduite de I'analyse de sa séquence d'acides aminés, a été proposé (101):

Plasma lr/embrane

NH 2

cHo

outside

lnside

cooH

Transporteur du glucose GLUT1 ⁽¹⁰¹⁾

Le transporteur comprend ¹² segments transmembranaires, une boucle extra- cytoplasmique

entre les segments M1 et ^M2, comportant un site

^de

glycosylation et une boucle intra-cytoplasmique entre ^les segments M6 et M7.

Les extrémités amino-

et

carboxy-terminales

sont

intra-cytoplasmiques. ^La comparaison

des

séquences

d'acides aminés des cinq

^{isoformes de}

transporteurs indique que les régions les mieux conservées sont les segments

M10 M11 M12

M6 M7 M8 M9

M2 M3 M4 M5

M1

transmembranaires

et ^les

petites boucles intra-cytoplasmiques reliant ces différents segments. Ces ^séquences d'acides aminés

qui sont

conservées doivent participer à ^une fonction commune de ces isoformes ^de transporteurs

de

^{glucose et, donc,} forment probablement

le

"pore" par lequel

le

^glucose transite.

La

séquence impliquée dans

la

translocation

du

^glucose

n'a

^pas encore

été

identifiée. Toutefois

les

acides aminés composant

Ie

segment transmembranaire ^M7 semblent ^être de bons candidats. ^Les domaines dont ^la séquence

est le

^{moins conservée} telles les extrémités amino-

et

carboxy- terminales

et

la boucle intracellulaire reliant M6

et

M7 pourraient conférer ^à chaque isoforme ses propriétés intrinsèques, telles que ses caractéristiques cinétiques, sa sensibilité aux hormones et sa localisation subcellulaire.

Le clonage de ces ^multiples transporteurs de glucose ont permis d'étudier, ^en tout cas partiellement, comment des ^états d'hypersensibilité ^et de résistance à

I'insuline pouvaient influencer I'expression des transporteurs spécifiques ^de glucose

ou si

I'altération

de

leur expression pouvait être impliquée dans ^la pathologie d'insulino-résistance d'obésité ou ^de diabète'

I.C.1. Régulation clu transporteur du glucose ^{et de} son ARNm clans le

tissu adipeux blanc cle rat dans différentes

^conditions métaboliques et hormonales

Les tissus

périphériques

cibles de

I'insuline expriment principalement le

transporteur de ^glucose

insulino-dépendent

(GLUT4), mais aussi

^le

transporteur de glucose GLUT1. Dans I'adipocyte à l'état basal, ^la plupart des transporteurs GLUTI sont associés à la membrane plasmique, alors que ^les transporteurs GLUT4 sont dans ^les microsomes (92,1O2). Lors de I'incubation avec insuline, ^GLUT4 augmente de dix fois dans les membranes ^plasmiques alors que GLUT1 n'augmente que de ^{1,5 à}

2fois

(92, 102). La quantification