Glucose transporter 3 (GLUT3), while first found in human fetal muscle, is predominantly expressed in brain and neural tissue. By several independent techniques we have previously shown that GLUT3 is expressed in human skeletal muscle cells. The structure of the human GLUT3 gene has not been previously reported nor has there been any evaluation of the 5′-untranslated region (UTR). To this end, we have cloned and sequenced the human GLUT3 gene. Insulin-like growth factor-1 (IGF-1) increased endogenous Glut3 protein in cultured L6 myotubes, and similarly stimulated luciferase activity in a construct of the human GLUT3 5′-UTR linked to a luciferase reporter gene. Actinomycin D, an inhibitor of mRNA synthesis, prevented IGF-1 stimulation of Glut3 protein. Transfection of L6 cells with Sp1 increased Glut3 and augmented IGF-1 stimulation of Glut3 expression. Knockdown of Glut3 expression in cultured L6 muscle cells using small interference RNA (siRNA) specific for Glut3 significantly reduced myocyte glucose uptake. DNAse footprinting and gel shift assays showed Sp1 specifically bound to the human GLUT3 5′-UTR. Substitution mutants of the human GLUT3 5′-UTR luciferase construct indicated that only one of three Sp1 site clusters was involved in IGF-1 action. These data, using both a human GLUT3 5′-UTR construct and L6 cells' endogenous promoter, suggest that IGF-1 plays a role in maintaining muscle GLUT3 expression and basal glucose uptake via the transcriptional factor Sp1.

Mouse brain expresses three principal glucose transporters. Glut1 is an endothelial marker and is the principal glucose transporter of the blood-brain barrier. Glut3 and Glut6 are expressed in glial cells and neural cells. A mouse line with a null allele for Glut3 has been developed. The Glut3-/- genotype is intrauterine lethal by 7 days post-coitis, but the heterozygous (Glut3+/-) littermate survives, exhibiting rapid post-natal weight gain, but no seizures or other behavioral aberrations. At 12 weeks of age, brain uptake of tail vein-injected 3 H-2-deoxy glucose in Glut3 +/- mice was not different from Glut3+/+ littermates, despite 50% less Glut3 protein expression in the brain. The brain uptake of injected 18F-2-fluoro-2-deoxy glucose was similarly not different from Glut3+/- littermates in the total amount, time course, or brain imaging in the Glut3+/- mice. Glut1 and Glut6 protein expressions evaluated by immunoblots were not affected by the diminished Glut3 expression in the Glut3+/- mice. We conclude that a 50% decrease in Glut3 is not limiting for the uptake of glucose into the mouse brain, since Glut3 haploinsufficiency does not impair brain glucose uptake or utilization.

Le rétrovirus HTLV-1 (Human T-cell Leukemia Virus type 1) est l'agent responsable de la leucémie T de l'adulte (ATL) et de la paraparésie spastique tropicale (TSP/HAM). Le HTLV est présent de manière endémique au Japon, en Afrique centrale, en Océanie, en Amérique du sud et aux Caraïbes. Chez les patients, le HTLV est détecté principalement dans les lymphocytes T CD4+. Le récepteur du HTLV est présent chez tous les vertébrés, et toutes les lignées cellulaires de vertébrés semblent l'exprimer in vitro. L'organisation de la glycoprotéine d'enveloppe (Env) du HTLV est similaire à celle des MLV (Murine Leukemia Virus), avec un domaine de liaison au récepteur situé dans la partie N-terminale.<br />Au cours de cette thèse, nous avons dérivés des produits tronqués de l'Env, sur la base de cette organisation, nous permettant de mesurer l'expression de surface du récepteur HTLV. Nous avons ainsi pu mettre en évidence que le récepteur HTLV n'est pas détectable à la surface des lymphocytes T CD4+, mais que son expression est induite par l'activation lymphocytaire. Nous avons également montré qu'un traitement à l'IL-7 des lymphocytes T de sang de cordon, qui provoque la prolifération, induit l'expression du récepteur HTLV. Ces observations nous ont permis de conclure que le récepteur HTLV est un marqueur d'activation des lymphocytes associé à l'état prolifératif.<br />Par la suite, nous avons montré que l'expression de l'Env HTLV induit un blocage de la production de lactate. Nous avons pu établir que ce blocage est dû à l'inhibition par l'Env HTLV du transport de glucose dans la cellule, induisant un blocage de la glycolyse. Ces observations nous ont conduit à évaluer si le principal transporteur du glucose GLUT1 pouvait être un récepteur pour le virus HTLV. Effectivement, nous avons pu démontrer que GLUT1 permet à la fois la liaison à l'Env HTLV et l'entrée de particules virales.<br />Afin de comprendre cette interaction, nous avons construit des molécules chimériques entre GLUT1 et GLUT3. Nous avons ainsi observé que 7 acides aminés de la 6ème boucle extracellulaire de GLUT1 confèrent l'activité de liaison à l'Env. Cependant cette propriété n'est pas suffisante pour permettre l'entrée virale, et la présence concomitante de la 1ère, la 5ème et la 6ème boucle extracellulaire est requise pour permettre l'entrée virale, suggérant l'existence d'une nouvelle activité associée à la notion de récepteur rétroviral.<br />L'ensemble de ces données nous a enfin conduit à proposer de nouveaux modèles de pathogenèse. La prise en compte de l'inhibition de l'activité de transport de GLUT1 par l'Env autorise en effet de nouvelles hypothèses pour expliquer l'émergence de clones leucémiques et la démyélinisation associée à la TSP/HAM.

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