Résumé : Durant les dernières années, l’encapsulation d’îlots pancréatiques endocriniens a reçu une grande attention parce qu’elle pourrait constituer une solution pour diminuer les taux d'échecs des transplantations. Dans le contexte de la perte de la matrice extracellulaire (MEC) native des îlots lors de leur isolation et le rejet de greffes par le système immunitaire du receveur, cette thèse vise à améliorer la compréhension des interactions entre la MEC et les cellules des îlots pancréatiques endocriniens ainsi qu’à étudier les effets de stress apoptotiques associés à des éléments du système immunitaire sur la survie et les fonctions des îlots. Ces études pourraient permettre de raffiner notre compréhension des mécanismes associés au rejet des greffes d'îlots de Langerhans. Dans cette thèse, le premier chapitre constitue une revue de la littérature permettant de mettre en lumière les rôles réciproques de la MEC dans l'action des cellules immunitaires et l'influence de ces rôles sur le diabète de type 1 (DT1) et sur la transplantation d'îlots. Ce premier chapitre a été publié dans la revue Pathologie Biologie. Le premier travail expérimental comprend la culture de cellules d'insulinomes de rat (INS-1) sur des surfaces composées de carboxyméthyl dextrane (CMD) recouvertes de fibronectine, RGD ou YIGSR, un peptide synthétique de la laminine. Dans cette étude, l'effet bénéfique d’éléments de la MEC sur ces cellules productrices d'insuline a été démontré. Les cellules INS-1 ont davantage proliféré sur ces surfaces et sécrétaient plus d’insuline que les cellules INS-1 cultivées sur les surfaces contrôle de CMD, CMD+RGE et dans les plaques à multi-puits de polystyrène vendues pour la culture tissulaire (TCPS). Cette première étude a été publiée dans Acta Biomaterialia. La deuxième étude expérimentale avait pour objectif d’étudier l’effet protecteur de gels de fibrine pour enrober des îlots pancréatiques endocriniens isolés de jeunes porcs et exposés à deux concentrations de peroxyde d'hydrogène (H[indice inférieur 2]O[indice inférieur 2]). L’enrobage dans la fibrine a permis de réduire l'apoptose chez les cellules des îlots et d’améliorer la sécrétion d'insuline par ceux-ci lorsque les résultats étaient comparés à ceux des îlots non-enrobés. Ce travail a été publié dans la revue Islets. Dans la troisième étude expérimentale, des îlots porcins étaient enrobés dans des gels de fibrine et d'alginate et exposés à des monocytes humains pour comparer l’effet de l’enrobage par ces deux matériaux sur la survie et les fonctions des îlots. Les monocytes sécrétaient des concentrations importantes de cytokines TNFα, IL-6, IL-1β en réponse à la fibrine seule et aux îlots. Les cellules des îlots enrobés dans les gels de fibrine et d'alginate étaient moins apoptotiques et sécrétaient plus d'insuline que leurs contrôles respectifs non-enrobés. Cette étude a été acceptée dans la revue Pathologie Biologie. // Abstract : In recent years, the encapsulation of endocrine pancreatic islets has received enhanced attention as it might constitute a solution for islet transplantation failure. In the context of the loss of the native islet extracellular matrix (ECM) and graft rejection by the recipient’s immune system, this thesis aims to improve the understanding of ECM-islet cell interactions and immune system-related implications in islet survival and function in the context of type 1 diabetes mellitus (T1DM) and islet graft rejection. In the first chapter, a literature review introduces the reciprocal roles of the ECM in immune cell action and the influence of these interactions on T1DM and islet transplantation. The most important ECM components are discussed followed by an overview of immune cells and their possible implication in diabetes. Immune cell integrins and cytokines and their communication with and influence on ECM are highlighted, concluding in a brief discussion of the significance of these interactions for islet transplantation and encapsulation. This review has been accepted for publication by Pathologie Biologie. The first experimental work comprises the culture of rat insulinoma cells (INS-1) on welldefined low-fouling carboxymethyl-dextran (CMD) surfaces covalently grafted with fibronectin, RGD and YIGSR, a synthetic laminin peptide, resulting in higher cell proliferation and insulin secretion of INS-1 cells when compared to the controls CMD, CMD+RGE and tissue culture polystyrene (TCPS) plates. With this work, the beneficial effect of ECM cues on insulin-producing cells was proven. This study has been published in Acta Biomaterialia. The second experimental work aimed to study the effect of fibrin gels when used to embed endocrine pancreatic islets isolated from young pigs and exposed to hydrogen peroxide (H[subscript 2]O[subscript 2]). Fibrin-embedded islets showed less apoptosis and higher relative insulin secretion than islets on TCPS, verifying the protective effect of fibrin towards islets. This study has been published in Islets. In the third experimental study, porcine islets were encapsulated in fibrin and alginate gels and exposed to human monocytes to compare the two materials and to further investigate the immune protective properties of fibrin and alginate. Monocytes secreted high concentrations of TNFα, IL-6, and IL-1β in response to fibrin, but at the same time islets in both fibrin and alginate gels were less apoptotic and secreted more insulin then their TCPS controls. This study has been submitted to Pathologie Biologie.

Les cellules beta pancréatiques sécrètent l’insuline lors d’une augmentation post-prandiale du glucose dans le sang. Ce processus essentiel est contrôlé par des facteurs physiologiques, nutritionnels et pathologiques. D’autres sources d’énergie, comme les acides aminés (leucine et glutamine) ou les acides gras potentialisent la sécrétion d’insuline. Une sécrétion d’insuline insuffisante au besoin du corps déclanche le diabète. Le rôle que joue l’augmentation du calcium intracellulaire et les canaux K+/ATP dans la sécrétion d’insuline est bien connu. Bien que le mécanisme exact de la potentialisation de la sécrétion d’insuline par les lipides est inconnu, le cycle Glycérolipides/Acides gras (GL/FFA) et son segment lipolytique ont été reconnu comme un composant essentiel de la potentialisation lipidique de la sécrétion d’insuline. Le diacylglycérol, provenant de la lipolyse, a été proposé comme un signal lipidique important d’amplification. Cependant, l’hydrolyse des triglycérides et des diacylglycérides a été démontrée essentielle pour la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, en suggérant un rôle du monoacylglycérol (MAG) dans ce processus. Dans cette étude, on démontre que la réduction de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, lors d’une inhibition de la lipolyse, est restaurée par l’addition de MAG. Dans les cellules beta pancréatiques, le niveau de MAG augmente en présence des concentrations élevées du glucose, et également lorsqu’on inhibe l’enzyme MAG hydrolase abhydrolase-6 (ABHD6) avec l’inhibiteur spécifique WWL70. L’analyse lipidomique a démontré qu’après la stimulation des cellules beta pancréatiques avec le glucose et aussi avec le WWL70, l’espèce la plus accumulée de MAG était le 1-stearoylglycérol (1-SG). L’addition de 1-SG, de 1-palmitoylglycérol (1-PG) ou de WWL70 augmente la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, et cette augmentation est indépendante de la génération de acides gras à partir de MAG. Cela suggère que le MAG est un signal lipidique pour la potentialisation de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose. De plus, la surexpression du gène d’ABHD6 dans les cellules INS832/13 cause une réduction de la sécrétion d’insuline, due probablement à la diminution des niveaux intracellulaire de MAG. Avec le but de comprendre le mécanisme moléculaire impliqué dans la potentialisation de la sécrétion d’insuline par le MAG, on a bloqué l’action du récepteur vanilloid-1 (TRPV1) liant le MAG par l’agent pharmacologiste, AMG9810. Le traitement des cellules beta pancréatique par AMG9810 entraîne une diminution de la potentialisation de la sécrétion de l’insuline induite par le MAG. Il est a noter que le MAG pourrait activer TRPV1 par une liaison physique dans la membrane cellulaire interne; ce qui entraînerai l’entrée du calcium dans la cellule, et ensuite la stimulation de l’exocytose des granules à insuline. En soutien de cette hypothèse, on a trouvé une diminution du calcium intracellulaire lorsqu’on traite au AMG9810 des cellules beta pancréatique de rat (provenant des îlots dispersés) stimulées au glucose et au WWL70. L’ensemble des résultats suggère que le MAG est un médiateur de la potentialisation lipidique de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose. Vu que l’inhibition pharmacologique d’ABHD6 augmente la sécrétion d’insuline, on pourra conclure que cette enzyme représente une cible thérapeutique potentielle dans le développement des médicaments anti-diabétiques, visant une augmentation de la sécrétion d’insuline. / Insulin secretion by the pancreatic b-cell in response to post-prandial increase in blood glucose levels is an essential physiological process that is governed by cellular, nutritional and pathological factors. Other fuels including amino acids like leucine and glutamine and also fatty acids contribute to further augment insulin secretion. Failure to secrete adequate amount of insulin according to the changing demands of the body by b-cell is a key determinant of diabetes. The role played by the elevated Ca2+ influx and K+-ATP channels in insulin secretion is well known. Even though the precise mechanism of the lipid amplification of insulin secretion and the involved molecular signals are not clear, Glycerolipid/Free fatty acid (GL/FFA) cycle and its lipolytic segment have been recognized as essential components in the lipid amplification pathway of insulin secretion. Diacylglycerol produced by lipolysis was proposed as an important lipid amplification signal. However, hydrolysis of triglycerides and also of diacylglycerols is shown to be essential for glucose stimulated insulin secretion (GSIS), indicating a possible role for monoacylglycerol (MAG) in this process. In the present study we demonstrate that the obliterated GSIS due to lipolysis inhibition in b-cells can be restored by providing exogenous MAG. In the b-cells MAG levels increase significantly in the presence of high glucose concentration and specific inhibition of the major MAG hydrolase, abhydrolase-6 (ABHD6), in b-cells and islets with WWL70 leads to accumulation of MAG with concomitant increase in insulin secretion. Lipidomics analysis indicated that the major MAG species that is elevated by high glucose as well as WWL70 addition is 1-stearoylglycerol (1-SG). Exogenously added 1-SG and also 1-palmitoylglycerol (1-PG) strongly enhanced GSIS and this augmentation is not dependent on the generation of FFA by these MAGs. This indicates that MAG is a potential candidate for being the lipid signal for GSIS amplification. Further evidence for this was provided by the observation that overexpression of the MAG hydrolase ABHD6 in INS832/13 cells, resulted in decreased insulin secretion, probably owing to the lowered MAG level inside the b-cells. Pharmacological studies using AMG9810, a specific antagonist of transient receptor potential vanilloid-1 (TRPV1) receptor that binds MAG, revealed that a blockade of TRPV1 strongly attenuated the MAG-augmented insulin secretion. Since MAG is a potential activator of TRPV1, it is likely that MAG binds on the inner surface of the cell membrane to TRPV1, which in turn triggers rapid influx of Ca2+ thereby promoting insulin granule exocytosis. Thus, AMG9810 was found to lower Ca2+ influx into dispersed rat islet cells that was induced by high glucose and also WWL70. These results collectively suggest that MAG is the potential mediator of the lipid amplification of glucose-stimulated insulin secretion. Our results also indicate that pharmacological intervening at the ABHD6 hydrolysis step enhances insulin secretion; this enzyme protein can be a promising thrapeutic target for the development of anti-diabetic drugs that promote insulin secretion.

Les cellules beta pancréatiques sécrètent l’insuline lors d’une augmentation post-prandiale du glucose dans le sang. Ce processus essentiel est contrôlé par des facteurs physiologiques, nutritionnels et pathologiques. D’autres sources d’énergie, comme les acides aminés (leucine et glutamine) ou les acides gras potentialisent la sécrétion d’insuline. Une sécrétion d’insuline insuffisante au besoin du corps déclanche le diabète. Le rôle que joue l’augmentation du calcium intracellulaire et les canaux K+/ATP dans la sécrétion d’insuline est bien connu. Bien que le mécanisme exact de la potentialisation de la sécrétion d’insuline par les lipides est inconnu, le cycle Glycérolipides/Acides gras (GL/FFA) et son segment lipolytique ont été reconnu comme un composant essentiel de la potentialisation lipidique de la sécrétion d’insuline. Le diacylglycérol, provenant de la lipolyse, a été proposé comme un signal lipidique important d’amplification. Cependant, l’hydrolyse des triglycérides et des diacylglycérides a été démontrée essentielle pour la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, en suggérant un rôle du monoacylglycérol (MAG) dans ce processus. Dans cette étude, on démontre que la réduction de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, lors d’une inhibition de la lipolyse, est restaurée par l’addition de MAG. Dans les cellules beta pancréatiques, le niveau de MAG augmente en présence des concentrations élevées du glucose, et également lorsqu’on inhibe l’enzyme MAG hydrolase abhydrolase-6 (ABHD6) avec l’inhibiteur spécifique WWL70. L’analyse lipidomique a démontré qu’après la stimulation des cellules beta pancréatiques avec le glucose et aussi avec le WWL70, l’espèce la plus accumulée de MAG était le 1-stearoylglycérol (1-SG). L’addition de 1-SG, de 1-palmitoylglycérol (1-PG) ou de WWL70 augmente la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, et cette augmentation est indépendante de la génération de acides gras à partir de MAG. Cela suggère que le MAG est un signal lipidique pour la potentialisation de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose. De plus, la surexpression du gène d’ABHD6 dans les cellules INS832/13 cause une réduction de la sécrétion d’insuline, due probablement à la diminution des niveaux intracellulaire de MAG. Avec le but de comprendre le mécanisme moléculaire impliqué dans la potentialisation de la sécrétion d’insuline par le MAG, on a bloqué l’action du récepteur vanilloid-1 (TRPV1) liant le MAG par l’agent pharmacologiste, AMG9810. Le traitement des cellules beta pancréatique par AMG9810 entraîne une diminution de la potentialisation de la sécrétion de l’insuline induite par le MAG. Il est a noter que le MAG pourrait activer TRPV1 par une liaison physique dans la membrane cellulaire interne; ce qui entraînerai l’entrée du calcium dans la cellule, et ensuite la stimulation de l’exocytose des granules à insuline. En soutien de cette hypothèse, on a trouvé une diminution du calcium intracellulaire lorsqu’on traite au AMG9810 des cellules beta pancréatique de rat (provenant des îlots dispersés) stimulées au glucose et au WWL70. L’ensemble des résultats suggère que le MAG est un médiateur de la potentialisation lipidique de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose. Vu que l’inhibition pharmacologique d’ABHD6 augmente la sécrétion d’insuline, on pourra conclure que cette enzyme représente une cible thérapeutique potentielle dans le développement des médicaments anti-diabétiques, visant une augmentation de la sécrétion d’insuline. / Insulin secretion by the pancreatic b-cell in response to post-prandial increase in blood glucose levels is an essential physiological process that is governed by cellular, nutritional and pathological factors. Other fuels including amino acids like leucine and glutamine and also fatty acids contribute to further augment insulin secretion. Failure to secrete adequate amount of insulin according to the changing demands of the body by b-cell is a key determinant of diabetes. The role played by the elevated Ca2+ influx and K+-ATP channels in insulin secretion is well known. Even though the precise mechanism of the lipid amplification of insulin secretion and the involved molecular signals are not clear, Glycerolipid/Free fatty acid (GL/FFA) cycle and its lipolytic segment have been recognized as essential components in the lipid amplification pathway of insulin secretion. Diacylglycerol produced by lipolysis was proposed as an important lipid amplification signal. However, hydrolysis of triglycerides and also of diacylglycerols is shown to be essential for glucose stimulated insulin secretion (GSIS), indicating a possible role for monoacylglycerol (MAG) in this process. In the present study we demonstrate that the obliterated GSIS due to lipolysis inhibition in b-cells can be restored by providing exogenous MAG. In the b-cells MAG levels increase significantly in the presence of high glucose concentration and specific inhibition of the major MAG hydrolase, abhydrolase-6 (ABHD6), in b-cells and islets with WWL70 leads to accumulation of MAG with concomitant increase in insulin secretion. Lipidomics analysis indicated that the major MAG species that is elevated by high glucose as well as WWL70 addition is 1-stearoylglycerol (1-SG). Exogenously added 1-SG and also 1-palmitoylglycerol (1-PG) strongly enhanced GSIS and this augmentation is not dependent on the generation of FFA by these MAGs. This indicates that MAG is a potential candidate for being the lipid signal for GSIS amplification. Further evidence for this was provided by the observation that overexpression of the MAG hydrolase ABHD6 in INS832/13 cells, resulted in decreased insulin secretion, probably owing to the lowered MAG level inside the b-cells. Pharmacological studies using AMG9810, a specific antagonist of transient receptor potential vanilloid-1 (TRPV1) receptor that binds MAG, revealed that a blockade of TRPV1 strongly attenuated the MAG-augmented insulin secretion. Since MAG is a potential activator of TRPV1, it is likely that MAG binds on the inner surface of the cell membrane to TRPV1, which in turn triggers rapid influx of Ca2+ thereby promoting insulin granule exocytosis. Thus, AMG9810 was found to lower Ca2+ influx into dispersed rat islet cells that was induced by high glucose and also WWL70. These results collectively suggest that MAG is the potential mediator of the lipid amplification of glucose-stimulated insulin secretion. Our results also indicate that pharmacological intervening at the ABHD6 hydrolysis step enhances insulin secretion; this enzyme protein can be a promising thrapeutic target for the development of anti-diabetic drugs that promote insulin secretion.

La mitochondrie et le réticulum endoplasmique (RE) forment un réseau dans les cellules qui contrôle la fonction et le destin cellulaire. La mitochondrie de la cellule ß pancréatique joue un rôle central dans la sécrétion d’insuline en réponse au glucose de par sa capacité à produire de l’ATP. Le RE lui prend en charge la mise en conformation de l’insuline et joue le rôle de stock calcique. Ces 2 organites se rejoignent au niveau de points de contact appelés Mitochondria Associated endoplasmic reticulum Membranes (MAMs,). Les MAMs sont le siège d’échanges calciques et lipidiques entre les 2 organites. Les altérations de la mitochondrie et du RE ont été montrées comme des facteurs contribuant au développement du diabète de type 2. L’implication des MAMs n’a cependant jamais été étudiée dans la cellule ß.La glucotoxicité provoquée par une exposition chronique à des concentrations élevées de glucose, est un facteur clé de la dysfonction ß pancréatique au cours du diabète de type 2. J’ai pu démontrer que la glucotoxicité augmentait la fission mitochondriale et le nombre de MAMs dans les cellules bêta humaines et INS-1E mais que ces MAMs présentaient des défauts d’échanges calciques, pouvant ainsi contribuer au défaut de la sécrétion d’insuline. J’ai ensuite modulé les MAMs soit via une stimulation aigue au glucose soit par l’utilisation d’un siRNA qui rompt partiellement les contacts entre le RE et la mitochondrie ou par l’utilisation d’un linker qui artificiellement force ces contacts. La stimulation aigue au glucose augmente les MAMs et le transfert de calcium du RE vers la mitochondrie alors que la rupture des contacts diminue la secretion d’insuline. Enfin le linker en forçant les rapprochements RE-mitochondrie mime les effets de la glucotoxicité.Ce travail, constitue la première étude structurelle et fonctionnelle des MAMs dans la cellule ß pancréatique, éclairant leur rôle dans la dysfonction ß pancréatique lors du développement du diabète de type 2 / Mitochondria and endoplasmic reticulum (ER) form a network in cells that control cellular function and fate. Mitochondria play a central role in insulin secretion in ß cell by its ability to product ATP. ER takes in charge of insulin folding and is the major cell calcium store. Both organelles interact at contact sites, defined as mitochondria-associated membranes (MAMs), a multiprotein complex implicated in calcium transfer and lipid exchange . Alterations of mitochondria and ER have been shown to contribute to metabolic disorder such as type 2 diabetes. MAMS were recently implicated in the regulation of glucose homeostasis But the role of MAMs in ß cells is still largely unknown and their implication in glucotoxicity-associated ß cell dysfunction remains to be defined.Here, I report that acute glucose stimulation stimulated ER-mitochondria interactions and calcium (Ca2+) exchange in INS-1E cells, whereas disruption of MAMs altered glucose-stimulated insulin secretion (GSIS). Conversely, chronic incubations with high glucose of either INS-1E cells or human pancreatic islets altered GSIS, and concomitantly reduced ER Ca2+ store, increased mitochondrial Ca2+ and reduced ATP-stimulated ER-mitochondria Ca2+ exchanges, despite an increase of organelle interactions. Furthermore, glucotoxicity-induced perturbations of Ca2+ signalling are associated with ER stress, altered mitochondrial respiration and mitochondria fragmentation, and these organelle stresses may participate to increased organelle tethering, as a protective mechanism. Lastly, sustained induction of ER-mitochondria interactions using a linker induced mitochondrial fission and altered GSIS.Therefore, dynamic organelle coupling participates to GSIS in ? cells and over-time disruption of organelle Ca2+ exchange might be a novel mechanism contributing to glucotoxicity-induced ß cell dysfunction in type 2 diabetes

Le cycle glycérolipides/acides gras libres (GL/FFA) est une voie métabolique clé qui relie le métabolisme du glucose et des acides gras et il est composé de deux processus métaboliques appelés lipogenèse et lipolyse. Le cycle GL/FFA, en particulier la lipolyse des triglycérides, génère diverses molécules de signalisation pour réguler la sécrétion d'insuline dans les cellules bêta pancréatiques et la thermogenèse non-frissonnante dans les adipocytes. Actuellement, les lipides provenant spécifiquement de la lipolyse impliqués dans ce processus sont mal connus. L’hydrolyse des triglycérides dans les cellules β est réalisée par les actions successives de la triglycéride lipase adipocytaire pour produire le diacylglycérol, ensuite par la lipase hormono-sensible pour produire le monoacylglycérol (MAG) et enfin par la MAG lipase (MAGL) qui relâche du glycerol et des acides gras. Dans les cellules bêta, la MAGL classique est très peu exprimée et cette étude a démontré que l’hydrolyse de MAG dans les cellules β est principalement réalisée par l'α/β-Hydrolase Domain-6 (ABHD6) nouvellement identifiée. L’inhibition d’ABHD6 par son inhibiteur spécifique WWL70, conduit à une accumulation des 1-MAG à longues chaines saturées à l'intérieur des cellules, accompagnée d’une augmentation de la sécrétion d'insuline stimulée par le glucose (GSIS). Baisser les niveaux de MAG en surexprimant ABHD6 dans la lignée cellulaire bêta INS832/13 réduit la GSIS, tandis qu’une augmentation des niveaux de MAG par le « knockdown » d’ABHD6 améliore la GSIS. L'exposition aiguë des monoacylglycérols exogènes stimule la sécrétion d'insuline de manière dose-dépendante et restaure la GSIS supprimée par un inhibiteur de lipases appelé orlistat. En outre, les souris avec une inactivation du gène ABHD6 dans tous les tissus (ABHD6-KO) et celles avec une inactivation du gène ABHD6 spécifiquement dans la cellule β présentent une GSIS stimulée, et leurs îlots montrent une augmentation de la production de monoacylglycérol et de la sécrétion d'insuline en réponse au glucose. L’inhibition d’ABHD6 chez les souris diabétiques (modèle induit par de faibles doses de streptozotocine) restaure la GSIS et améliore la tolérance au glucose. De plus, les résultats montrent que les MAGs non seulement améliorent la GSIS, mais potentialisent également la sécrétion d’insuline induite par les acides gras libres ainsi que la sécrétion d’insuline induite par divers agents et hormones, sans altération de l'oxydation et l'utilisation du glucose ainsi que l'oxydation des acides gras. Nous avons démontré que le MAG se lie à la protéine d’amorçage des vésicules appelée Munc13-1 et l’active, induisant ainsi l’exocytose de l'insuline. Sur la base de ces observations, nous proposons que le 1-MAG à chaines saturées agit comme facteur de couplage métabolique pour réguler la sécrétion d'insuline et que ABHD6 est un modulateur négatif de la sécrétion d'insuline. En plus de son rôle dans les cellules bêta, ABHD6 est également fortement exprimé dans les adipocytes et son niveau est augmenté avec l'obésité. Les souris dépourvues globalement d’ABHD6 et nourris avec une diète riche en gras (HFD) montrent une faible diminution de la prise alimentaire, une diminution du gain de poids corporel et de la glycémie à jeun et une amélioration de la tolérance au glucose et de la sensibilité à l'insuline et ont une activité locomotrice accrue. En outre, les souris ABHD6-KO affichent une augmentation de la dépense énergétique et de la thermogenèse induite par le froid. En conformité avec ceci, ces souris présentent des niveaux élevés d’UCP1 dans les adipocytes blancs et bruns, indiquant le brunissement des adipocytes blancs. Le phénotype de brunissement est reproduit dans les souris soit en les traitant de manière chronique avec WWL70 (inhibiteur d’ABHD6) ou des oligonucléotides anti-sense ciblant l’ABHD6. Les tissus adipeux blanc et brun isolés de souris ABHD6-KO montrent des niveaux très élevés de 1-MAG, mais pas de 2-MAG. L'augmentation des niveaux de MAG soit par administration exogène in vitro de 1-MAG ou par inhibition ou délétion génétique d’ABHD6 provoque le brunissement des adipocytes blancs. Une autre évidence indique que les 1-MAGs sont capables de transactiver PPARα et PPARγ et que l'effet de brunissement induit par WWL70 ou le MAG exogène est aboli par les antagonistes de PPARα et PPARγ. L’administration in vivo de l’antagoniste de PPARα GW6471 à des souris ABHD6-KO inverse partiellement les effets causés par l’inactivation du gène ABHD6 sur le gain de poids corporel, et abolit l’augmentation de la thermogenèse, le brunissement du tissu adipeux blanc et l'oxydation des acides gras dans le tissu adipeux brun. L’ensemble de ces observations indique que ABHD6 régule non seulement l’homéostasie de l'insuline et du glucose, mais aussi l'homéostasie énergétique et la fonction des tissus adipeux. Ainsi, 1-MAG agit non seulement comme un facteur de couplage métabolique pour réguler la sécrétion d'insuline en activant Munc13-1 dans les cellules bêta, mais régule aussi le brunissement des adipocytes blancs et améliore la fonction de la graisse brune par l'activation de PPARα et PPARγ. Ces résultats indiquent que ABHD6 est une cible prometteuse pour le développement de thérapies contre l'obésité, le diabète de type 2 et le syndrome métabolique. / The glycerolipid/ free fatty acid (GL/FFA) cycle is a key metabolic pathway that links glucose and fatty acid metabolism and it consists of lipogenesis and lipolysis. GL/FFA cycling, especially in its lipolysis arm, generates various lipid signaling molecules to regulate insulin secretion in pancreatic ß-cells and non-shivering thermogenesis in adipocytes. Currently, the lipolysis-derived lipid signals involved in this process are uncertain. Triglyceride hydrolysis in mammalian cells is accomplished by the sequential actions of adipose triglyceride lipase to produce diacylglycerol, by hormone sensitive lipase to produce monoacylglycerol (MAG) and by MAG lipase (MAGL) that releases free fatty acid and glycerol. Our work shows that in pancreatic ß-cell, the classical MAGL is poorly expressed and that MAG hydrolysis is mainly conducted by the newly identified α/β-Hydrolase Domain-6 (ABHD6). Inhibition of ABHD6 by its specific inhibitor WWL70, leads to long-chain saturated 1-MAG accumulation inside the cells, accompanied by enhanced glucose-stimulated insulin secretion (GSIS). Decreasing the MAG levels by overexpression of ABHD6 in the ß-cell line INS832/13 reduces GSIS, while increasing MAG levels by ABHD6 knockdown enhances GSIS. Acute exposure of INS832/13 cells to various MAG species dose-dependently stimulates insulin secretion and restores GSIS suppressed by the pan-lipase inhibitor orlistat. Also, various biochemical and pharmacological experiments show that saturated 1-MAG levels species rather than unsaturated or 2-MAG species best correlate with insulin secretion. Furthermore, whole-body and β-cell-specific ABHD6-KO mice exhibit enhanced GSIS in vivo, and their isolated islets show elevated MAG production and GSIS. Inhibition of ABHD6 in low dose streptozotocin diabetic mice restores GSIS and improves glucose tolerance. Results further show that ABHD6-accessible MAGs not only enhance GSIS, but also potentiate fatty acid and non-fuel-induced insulin secretion without alteration in glucose oxidation and utilization as well as fatty acid oxidation. We have identified that MAG binds and activates the vesicle priming protein Munc13-1, thereby inducing insulin exocytosis. Based on all these observations, we propose that lipolysis-derived saturated 1-MAG acts as a metabolic coupling factor to regulate insulin secretion and ABHD6 is a negative modulator of insulin secretion. Besides its role in ß-cells, ABHD6 is also highly expressed in adipocytes and its level is increased with obesity. Mice globally lacking ABHD6 on high fat diet (HFD) show modestly reduced food intake, decreased body weight gain, insulinemia and fasting glycemia and improved glucose tolerance and insulin sensitivity and enhanced locomotor activity. In addition, ABHD6-KO mice display increased energy expenditure and cold-induced thermogenesis. In accordance with this, these mice show elevated UCP1 level in white and brown adipocytes, indicating browning of white adipocytes. The browning phenotype is reproduced in the mice either chronically treated with the ABHD6 inhibitor WWL70 or an antisense oligonucleotides targeting ABHD6. White and brown adipose tissues isolated from whole body ABHD6 KO mice show greatly elevated levels of 1-MAG, but not 2-MAG. Increasing MAG levels by either exogenous administration of 1-MAG or ABHD6 inhibition or genetic deletion induces browning of white adipocytes in a cell-autonomous manner. Further evidence indicates that 1-MAGs can transactivate PPARα and PPARγ and the browning effect induced by WWL70 or exogenous MAG is abolished by PPARα and PPARγ antagonists. In vivo administration of the PPARα antagonist GW6471 to ABHD6 KO mice partially reversed the ABHD6-KO effects on body weight gain, and abolishes the enhanced thermogenesis, white adipose browning and fatty acid oxidation in brown adipose tissue. All these observations indicate that ABHD6 regulates not only insulin and glucose homeostasis but also energy homeostasis and adipose tissue function. Thus, ABHD6-accessible 1-MAG not only acts as a metabolic coupling factor to regulate fuel and non-fuel induced insulin secretion by activating Munc13-1 in beta cells, but also regulates glucose, insulin and energy homeostasis. The latter effects are mediated at least in part via browning of white adipocytes and enhanced brown fat function through the activation of PPARα and PPARγ. Collectively these findings suggest that ABHD6 is a promising target for developing therapeutics against obesity, type 2 diabetes and metabolic syndrome.

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