Les filaments intermédiaires (FIs), de concert avec les microfilaments (MFs) et les microtubules (MTs), forment le cytosquelette. Contrairement aux quelques gènes qui codent pour les MFs d’actine et les MTs, exprimés dans toutes les cellules de l’organisme, les protéines des FIs sont codées par un grand nombre de gènes et classées en 6 types, selon la nature du tissu et l’état de différenciation des cellules. Pour leur part, les kératines s’expriment en paire dans les différents épithéliums. Plus précisément, la paire de kératines 8/18 (K8/K18) est présente dans toutes les cellules de l’épithélium simple, avec certaines cellules possédant une seconde paire. En revanche, la paire K8/K18 forme les seuls FIs retrouvés chez les hépatocytes et les cellules d’hépatome, d’où l’intérêt d’utiliser ces deux modèles cellulaires dans des études à visée fonctionnelle. Comme pour tous les autres types de FIs, les FIs K8/K18 contribuent au maintien de l’intégrité des cellules hépatiques. Par ailleurs, l’utilisation de souris transgéniques a permis d’entrevoir un rôle marquant pour ces FIs, en tant que partenaires de plateformes signalétiques chez les cellules épithéliales hépatiques. Le foie exerce un rôle primordial dans la régulation de la glycémie, du fait de sa capacité à stocker et à redistribuer d’importantes quantités de glucose à travers l’organisme, selon les besoins. Cette modulation est finement régulée par l’insuline via l’activation de son récepteur (RI) et de la signalisation qui s’en suit. Des anomalies au niveau de cette régulation conduisent à des maladies métaboliques, particulièrement au niveau du foie. À ce titre, l’accumulation récente de données expérimentales suggère une contribution des FIs K8/K18 dans la modulation du métabolisme du glucose et de la voie RI/PI3K/Akt. Cependant, la relation croisée entre cette paire de FIs, le métabolisme du glucose et cette voie signalétique, de même que les mécanismes moléculaires sous-jacents, demeure énigmatique. Les travaux dévoilés dans cette thèse examinent l’implication des FIs K8/K18 dans la régulation de la voie de signalisation et du trafic vésiculaire du RI chez les cellules hépatiques. L’approche expérimentale s’appuie sur la mise en culture d’hépatocytes ou de cellules d’hépatome dépourvues ou non de FIs K8/K18, en combinaison avec l’utilisation de diverses méthodes biochimiques et d’imagerie cellulaire. Les résultats révèlent pour la première fois, un rôle des FIs K8/K18 dans la signalisation dépendante des phosphoinositides (PIPs) initiée à la membrane plasmique, laquelle se reflète sur l’activation de la voie PI3K/Akt en réponse à l’insuline, et le trafic endosomal du RI via Rab5/EEA1/PI3P, chez des hépatocytes en culture primaire. Par ailleurs, chez les cellules d’hépatome, les résultats montrent une intervention des FIs K8/K18 dans la modulation de la signalisation et du trafic vésiculaire du RI, qui diffère grandement de celle observée chez les hépatocytes. Dans l’ensemble, les résultats démontrent une contribution incontestable des FIs K8/K18 dans la régulation de la voie signalétique de l’insuline chez les cellules hépatiques. / Intermediate filaments (IFs), together with microfilaments (MFs) and microtubules (MTs), form the cytoskeleton. Unlike the few genes that code for actins and tubulins, expressed in all cells in the body, IF proteins are coded by a large number of genes, classified into 6 types, depending on the tissue and cell differentiation status. For their part, keratins are expressed in pairs in the different epithelia. In more specific terms, the keratin pair 8/18 (K8/K18) is present in all simple epithelia, with some cells containing a second pair. In contrast, the K8/K18 pair forms the only IF network found in hepatocytes and hepatoma cells, hence their usefulness as cell models for addressing functional issues. As for all other IF types, K8/K18 IFs contribute to the maintenance of liver cell integrity. In addition, the use of transgenic mice has allowed to foresee a significant role for these IFs, as partners of signaling platforms in hepatic epithelial cells. The liver exerts a key task as regulator of blood glucose level, due to its ability to store and redistribute large amount of glucose throughout the body, as required. This modulation is finely regulated by insulin via the activation of its receptor (IR) and the downstream signaling pathway. Perturbations in this regulation lead to metabolic diseases, particularly in the liver. As such, recent experimental data suggest a contribution of K8/K18 IFs in the modulation of glucose metabolism and IR/PI3K/Akt pathway. However, the interplay between the IF pair, glucose metabolism and the signaling pathway, as well as the underlying molecular mechanisms, remain enigmatic. The work unveiled in this thesis examines the involvement of K8/K18 IFs in the regulation of the IR signaling pathway and vesicular trafficking in liver cells. The experimental approach is based on the use of cultured hepatocytes and hepatoma cells, which may or may not contain K8/K18 IFs, in combination with the use of assorted biochemical and cell imaging assays. The results uncover a role of K8/K18 IFs in the interplay taking place between the phosphoinositide-dependent signaling (PIPs) initiated at the plasma membrane, which reflects itself into the activation of the PI3K/Akt pathway in response to the insulin stimulation of IR, and its endosomal trafficking via Rab5/EEA1/PI3P, in hepatocytes. In comparative terms, the results using hepatoma cells show an intervention of K8/K18 IFs in the modulation of the IR signaling and vesicular trafficking, which differs greatly from the one observed in hepatocytes. Overall, the results demonstrate an indisputable contribution of K8/K18 IFs in the regulation of the insulin signaling pathway in hepatic cells.

La liaison de l’insuline à son récepteur permet le recrutement de protéines adaptatrices, ce qui conduit notamment à l’activation de la voie mitogénique des MAPK et des voies impliquées dans le métabolisme du glucose. Deux voies complémentaires contribuent au recrutement du transporteur de glucose, GLUT4, à la membrane ;la voie de la PI3-kinase qui implique la formation du messager secondaire PtdIns(3,4,5)P3 conduisant à l’activation de la PKB et la voie de la petite protéine G, TC10, qui implique les protéines APS, CAP et c-Cbl. <p><p>La phosphatidylinositol 5-phosphatase 2 (SHIP2) contrôle négativement la voie des MAPK par interaction avec des acteurs de la cascade et la voie de la PI3-kinase en hydrolysant le PtIns(3,4,5)P3 en PtIns(3,4)P2. De plus, il a été montré dans notre laboratoire que SHIP2 peut interagir directement avec la protéine CAP ainsi que co-immunoprécipiter avec le récepteur de l’insuline et c-Cbl, participant ainsi à un complexe multiprotéique formé des protéines CAP et c-Cbl et du récepteur. Au cours de ce travail, nous avons tenté de mieux comprendre l’implication moléculaire de SHIP2 dans la cascade TC10. Comme APS est la première protéine de la cascade à être recrutée au récepteur suite à une stimulation par l’insuline et qu’elle peut interagir directement avec le récepteur et les protéines CAP et c-Cbl, nous avons étudié dans un premier temps le lien potentiel entre APS et SHIP2.<p><p>Nous avons montré que SHIP2 interagit de manière directe avec la protéine adaptatrice APS tant dans un système de sur-expression (CHO-IR) que dans un système endogène (3T3-L1). Bien qu’une stimulation par l’insuline ne semble pas modifier cette interaction, elle induit néanmoins le recrutement d’une fraction des protéines APS et SHIP2 du cytoplasme vers la membrane plasmique. L’étude des domaines d’interaction a montré que la région centrale de SHIP2 qui comprend le domaine catalytique est nécessaire pour cette association. <p><p>Nous avons ensuite montré que cette association entre APS et SHIP2 peut moduler certaines de leurs propriétés biochimiques. D’une part, bien que la sur-expression de SHIP2 n’influence pas le recrutement d’APS au récepteur, SHIP2 diminue, indépendamment de son activité enzymatique, la phosphorylation sur tyrosine d’APS induite par l’insuline et l’interaction entre APS et c-Cbl, qui sont deux étapes cruciales dans la cascade TC10. Ainsi, SHIP2 pourrait non seulement influencer la cascade de l’insuline par son activité enzymatique, mais également par interaction avec des acteurs de la cascade. D’autre part, APS augmente l’activité 5-phosphatase de SHIP2 dans un test in vitro. Elle pourrait ainsi, outre son rôle positif dans la cascade, participer au rétrocontrôle négatif de la voie de signalisation à l’insuline. Finalement, nous avons déterminé comment ces deux protéines influencent les cascades de l’insuline. Alors qu’APS n’influence pas l’activation de la PKB, ni le taux de PtdIns(3,4,5)P3, la sur-expression d’APS et de SHIP2 induit une inhibition plus forte de l’activation de la PKB comparée à celle provoquée par SHIP2 seul. De plus, une sur-expression de SHIP2 abolit l’augmentation induite par APS de la phosphorylation des MAPK. Cette activation des MAPK par APS semble dépendre de sa liaison au récepteur car les domaines PH et essentiellement SH2 sont indispensables pour cet effet positif.<p><p>En conclusion, nous avons mis en évidence l’existence d’une association entre APS et SHIP2. Cette interaction modifie certaines de leurs propriétés biochimiques et fournit un nouveau mécanisme d’action pour ces protéines dans le contrôle négatif de la voie de signalisation à l’insuline. <p><p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les caractéristiques pharmacocinétiques des insulines analogues ultra-rapides (IAUR) furent établies chez des sujets de poids normal, sains ou diabétiques de type 1, et à partir de petites doses d'insuline (4-12 U). La taille de la dose injectée et le flot sanguin dans le tissu adipeux (FSTA) sont des facteurs très importants qui affectent l'absorption sous-cutanée de l'insuline. Cependant, chez les patients obèses et diabétiques de type 2 (DT2), les doses d'insulines injectées sont beaucoup plus importantes et leur FSTA de base est 50 à 70 % plus faible que chez un sujet sain de poids normal. Ce qui porte à croire que l'absorption de l'insuline est moins efficace chez ces patients. Notre objectif est de déterminer la pharmacocinétique et la pharmacodynamie d'une IAUR chez les patients DT2 obèses. Six sujets témoins sains et de poids normal reçurent 10 U d'IAUR lispro et 7 sujets DT2 obèses 10, 30 et 50 U. Après injection sous-cutanée, nous avons procédé à un clamp euglycémique. La lispro plasmatique fut mesurée par RIA spécifique.Les paramètres de cinétique et de dynamique obtenus chez nos sujets sains confirment ceux publiés précédemment. Nos résultats sont donc pleinement en accord avec la littérature. Lors de l'injection de petites doses (10 U) chez les sujets DT2 obèses, l'absorption de la lispro ne semble pas être altérée par rapport aux témoins : la constante d'absorption (ka), le temps au pic plasmatique de lispro (T[indice inférieur max]) et l'aire totale sous la courbe (AUC[indice inférieur 0-[infini]]) sont semblables à ceux des témoins. Cependant, chez les sujets DT2, l'augmentation de la dose injectée couduit [i.e. conduit] à une réduction de la ka et un retard du T[indice inférieur max]. Dans les paramètres de glucodynamie, des différences très significatives se manifestent entre les 2 groupes, avec une réponse à l'insuline retardée et réduite chez les sujets DT2. Avec l'injection de 10 U, le taux d'infusion maximal de glucose (GIR[indice inférieur max]) est 15 fois plus petit et le temps correspondant (tGIR[indice inférieur max]) a presque doublé. Dans ce même groupe, on note un délai qui augmente avec de la dose injectée : le tGIR[indice inférieur max] a doublé entre les doses de 10 et 50 U et se chiffre à 4 heures pour l'injection de 50 U. Cette étude suggère que dans l'application clinique, la taille des doses injectées doit être considérée et que la synchronisation entre l'injection d'une IAUR et la prise du repas chez les patients DT2 obèses doit être étudiée. Afin d'améliorer l'absorption de l'insuline chez nos sujets obèses et DT2, nous avons testé deux méthodes : ajouter un agent activateur de flot (AVD) à la lispro ou bien augmenter la concentration de l'insuline pour diminuer le volume de la dose injectée. L'ajout d'AVD a mené à des résultats surprenants : l'AUC, le pic plasmatique de lispro (C[indice inférieur max]), le GIR[indice inférieur max] et l'infusion totale de glucose (GI[indice inférieur tot]) ont augmenté de 3 fois. Cependant, la diminution du volume de la dose injectée n'a eût [i.e. eu] aucun effet notoire sur l'absorption de la lispro. D'autres études seront donc faites pour mieux caractériser l'effet de lAVD sur l'absorption sous-cutanée de l'insuline.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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