Il a été démontré au sein du laboratoire du Pr Tazi que les isoformes du gène LMNA issu d’un épissage alternatif jouent des rôles opposés sur le métabolisme lipidique et énergétique (Lopez-Mejia et al., 2014). Ces travaux suggèrent que la modulation pharmacologique de cet épissage pourrait représenter une approche nouvelle et originale dans le traitement de l’obésité. Cette hypothèse a été testée dans les travaux ici présentés en utilisant 2 systèmes de criblage complémentaires, et ceci afin d’identifier un potentiel modulateur de l’épissage présentant un impact sur le métabolisme énergétique. Un composé appelé ABX300 a ainsi été sélectionné pour être testé sur deux modèles murins d’obésité, un modèle de souris génétiquement modifié et un modèle nutritionnel. Son administration journalière a conduit à une perte de poids chez ces animaux. La modulation spécifique de l’épissage du gène LMNA par ABX300 a quant à elle été confirmée à l’aide d’un système rapporteur d’épissage. Les données générées montrent qu’ABX300 interagit directement avec SRSF1 avec pour conséquence son effet sur l’épissage de LMNA. Le travail de thèse ici présenté a consisté à déterminer le mécanisme d’action de la molécule ABX300, ainsi que son impact sur le métabolisme. Les résultats ont montré qu’ABX300 n’a pas d’effet ni sur la différenciation adipocytaire, ni sur le contenu en triglycérides au sein de lignées cellulaires (cellules 3T3-L1 et préadipocytes de tissu adipeux brun). Cependant, des analyses in vivo de « pair-feeding », des analyses PET-scan, et des études en cages métaboliques, ont montré une différence entre les groupes traités et non-traités au niveau de leur prise alimentaire, la consommation d'oxygène et la source énergétique utilisée. Parallèlement une série d'approches transcriptomiques ont permis de mettre en évidence une importante modulation par ABX300 de microRNA dont les cibles sont mitochondriales, et ceci en absence d’une restructuration globale du profil d'épissage.Ces travaux montrent que l’identification de modulateurs de l'épissage alternatif du gène LMNA est une stratégie innovante et prometteuse pour la découverte de molécules bioactives dans le traitement de l’obésité. / The discovery within our laboratory that the different LMNA isoforms play opposite roles on metabolism (Lopez-Mejia et al., 2014), led to the proposal that pharmacologically modulating this splicing could be a novel and original approach for the treatment of obesity. In this thesis I have challenged this proposal by performing two complementary screens in order to identify potential modulators of splicing with impact on energy metabolism. Following this initial screen, a compound termed ABX300 was selected and tested on animal models of obesity. Specific modulation of the LMNA splicing by ABX300 was confirmed using splicing reporters. Our data show that ABX300 interacts directly with SRSF1 to mediate its effect on LMNA splicing.The daily treatment with ABX300 lead to a weight loss in both, genetically modified mouse models and diet induced obesity mouse models. During my PhD I have established the mode of action of ABX300, along with its impacts on metabolism. Results demonstrated that ABX300 did not have an effect on adipocytes differentiation, nor in triglycerides content on in vitro cell lines (3T3-L1 and BAT preadipocytes). However, in vivo analysis, by means of pair-feeding experiments, PET-scan analysis, and metabolic chambers, among others, exhibited differences in between treated and untreated groups regarding food intake, oxygen consumption and fuel source. Concurrently, a series of transcriptomic approaches showed that ABX300 modulates the expression of miR whose targets encode proteins involved in mitochondrial functioning, but did not have an effect on global pre mRNA splicing. This work validates the screening for modulators of the LMNA alternative splicing as a promising strategy for the identification of bio-active small molecules and therefore promotes a complementary approach in the treatment of obesity.

Une série d’études récentes chez l’homme et dans les modèles murins a conduit à la mise en évidence d’une réponse immune, qui met en jeu des cellules de l’immunité innée et de l’immunité adaptative dans le tissu adipeux (TA) obèse. Nous avons mis en évidence un dialogue pro-inflammatoire entre les macrophages et les LT CD4+ dans le TA humain obèse mettant en jeu l’IL-1β, l’IL-17 et l’IL-22. Le pourcentage de Th17 est positivement corrélé au % d’HbA1c. De plus, la sécrétion des cytokines impliquées dans cette boucle pro-inflammatoire diminuent après une perte de poids induite par la chirurgie bariatrique. Par la suite, nous avons montré que l’IL-1β et l’IL-17 induisent des programmes transcriptionnels pro-inflammatoires concordant dans trois types de cellules non-immunitaires du TA, les pré-adipocytes, les cellules endothéliales et les adipocytes, et diminuent les gènes du métabolisme dans les adipocytes. Les effets d’IL-1β sont nettement plus prononcés que ceux de l’IL-17. Le milieu conditionné de cellules immunitaires CD45+ reproduit les réponses pro-inflammatoire et catabolique induites par les cytokines recombinantes dans les adipocytes, et ces réponses sont inhibées après la neutralisation de l’IL-17 et l’IL-1β. Ces résultats démontrent une implication pathologique de l'IL-1β et de l'IL-17 dans les altérations du TA induites par l'obésité. / A series of recent studies in humans and mouse models has led to the detection of an immune response, which involves cells of the innate immunity and adaptive immunity in obese adipose tissue (AT).We highlighted a proinflammatory crosstalk between macrophages and CD4+ T cells in obese human AT involving IL-1β, IL-17 and IL-22. Percentage of Th17 is positively correlated with HbA1c %. Moreover, the secretion of the cytokines implicated in this proinflammatory loop decreased after weight loss induced by bariatric surgery.Subsequently, we have shown that IL-1β and IL-17 induce proinflammatory transcriptional programs in three types of non-immune cells of the TA, preadipocytes, endothelial cells and adipocytes , and decrease metabolism genes in adipocytes. IL-1β effects are much more pronounced than those of IL-17. The conditioned medium of CD45+ immune cells reproduces the pro-inflammatory and catabolic responses induced by the recombinant cytokines in adipocytes, and these responses are inhibited after the neutralization of IL-17 and IL-1β.These results demonstrate a pathological involvement of IL-1β and IL-17 in the AT dysfunction induced by obesity.

Dans différents types de cancers, notamment dans le cancer du sein, il existe une population cellulaire à l'origine des mécanismes de rechute de la maladie plusieurs années après la fin des traitements initiaux, caractérisée par des propriétés de cellules souches et une chimiorésistance unique dont le mécanisme est inconnu. Pour ces raisons il est important de comprendre les mécanismes et de connaître les acteurs physiologiques impliqués à la fois dans la régulation des cellules souches normales et cancéreuses. Le CD10 est une endopeptidase zinc-dépendante capable d'inactiver un certain nombre de peptides impliqués, entre autre, dans le développement de la glande mammaire. Nos recherches ont permis de montrer que la population cellulaire exprimant le CD10 dans la glande mammaire était enrichie en cellules souches/progéniteurs communs précoces/cellules myoépithéliales. Nos résultats suggèrent que l'adhérence des cellules souches au stroma via l'intégrine β1 et le clivage de certains peptides par le CD10 sont des éléments clés du micro-environnement permettant le maintien du réservoir de cellules souches et de progéniteurs précoces dans la glande mammaire. Le tissu adipeux est également un des constituants majeur de l'environnement de la glande mammaire et joue un rôle dans la sécrétion de facteurs de croissances également impliqués dans l'homéostasie du tissu mammaire. Nos résultats ont suggéré qu'en plus de son rôle nourricier, le tissu adipeux pouvait constituer une source potentielle de cellules souches épithéliales luminales pouvant ainsi être considérée comme une nouvelle source cellulaire à l'origine de certains cancers du sein.

Le tissu adipeux est un organe important pour la régulation de l'homéostasie énergétique de l'organisme. Constitué majoritairement de lipides, ce tissu représente de plus un lieu de stockage pour de nombreux composés environnementaux lipophiles. Les conséquences de cette accumulation, et plus généralement de l'exposition du tissu adipeux à des polluants environnementaux ont été encore peu étudiées. Pourtant, en modulant les fonctions physiologiques ou le développement de ce tissu, ces polluants pourraient jouer un rôle dans le développement de pathologies telles que l'obésité ou le diabète. Le but de cette thèse était d'améliorer notre compréhension des conséquences de l'exposition du tissu adipeux humain à des xénobiotiques environnementaux. Dans un premier temps, nous avons regardé les capacités de métabolisation des xénobiotiques in situ dans le tissu adipeux humain en caractérisant l'expression des 23 isoformes de cytochromes P450 impliquées dans le métabolisme des xénobiotiques. Nous avons montré que seuls les CYP1B1 et CYP2U1 étaient exprimés dans le tissu adipeux humain et que la voie d'induction AhR était fonctionnelle, alors que les voies d'induction CAR et PXR ne semblaient pas l'être. Dans un deuxième temps, nous avons effectué une étude non ciblée par transcriptomique et métabonomique par 1H-RMN des perturbations induites par le traitement de cultures primaires de préadipocytes humains différenciés in vitro avec 2 polluants en particulier : la 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxine (TCDD) et le mono-2-ethyl hexyl-phthalate (MEHP). L'intégration de ces données a permis la génération d'un nombre important d'hypothèses quant aux mécanismes de toxicité induits par ces composés. Le MEHP en particulier semble posséder un effet pro-différenciateur sur les préadipocytes humains et induire la glycéronéogenèse dans les adipocyte matures, deux mécanismes par lesquels ce polluant pourrait avoir un effet pro-obésifiant chez l'Homme.

L'obésité est associée à une inflammation de bas grade et à une augmentation du nombre de monocytes circulants. Ces cellules sont des acteurs majeurs de l'immunité innée. Chez la souris, ils se subdivisent en deux sous-populations : les monocytes Gr1high et les Gr1low. Des études récentes suggèrent que ces 2 sous-populations exercent des fonctions distinctes mais leur rôle respectif dans la physiopathologie de l'obésité est à ce jour inconnu. Nos travaux chez la souris démontrent qu'un régime riche en graisse induit une monocytose principalement due à l'expansion de monocytes Gr1low et une forte augmentation de l'intégrine CD11c spécifiquement sur les Gr1low. A l'aide de différents modèles murins dans lesquels la population de monocytes Gr1low est soit diminuée (souris déficientes pour CX3CR1), soit augmentée (souris CD11c-hBcl2), nous avons mis en évidence une corrélation entre les monocytes Gr1low et le poids et l'insulinorésistance. En effet, les souris déficientes pour CX3CR1 ont une augmentation de l'insulinorésistance malgré une moindre prise de poids mais alors que les souris CD11c-hBcl2 sont plus insulinosensibles que les contrôles. De plus, chez les souris CD11c-hBcl2/CX3CR1 KI, une restauration partielle des monocytes Gr1low est associée à une restauration complète du poids. Nos données suggèrent fortement que les monocytes Gr1low i) jouent un nouveau rôle clé de protection contre l'insulinorésistance ii) favorisent le gain de poids chez la souris sous régime obesogène. Ces monocytes favorisent vraisemblablement la fonction des macrophages M2 dans le tissu adipeux, diminuant son inflammation et favorisant ainsi son développement et la sensibilité à l'insuline.

Un sous-groupe unique d'individus obèses nommés, «métaboliquement en santé, mais obèses» (MHO) a été identifié dans la littérature médicale. Malgré leur obésité, ces individus semblent être protégés du développement de perturbations métaboliques ce qui pourrait diminuer leurs risques de développer le diabète de type 2 ainsi que des maladies cardiovasculaires (Meigs et al., 2006). L'objectif de ce projet était de déterminer si le captage et la mise en réserve des acides gras libres (AGL) pourraient expliquer ce profil métabolique favorable. Plus précisément, le but était de déterminer l'activité et l'expression de la lipoprotéine lipase (LPL) ainsi que l'expression du diaglycérol acyltranférase (DGAT1) et du transporteur membranaire «Cluster of differenciation 36» (CD36) chez deux groupes de femmes obèses post-ménopausées, soient les MHO et les «à risque», c'est-à-dire présentant des complications métaboliques. L'hypothèse était que les individus MHO auraient des activités et des expressions plus hautes de LPL et du DGAT1 ainsi qu'une plus grande expression du CD36 membranaire que les individus «à risque». Deux sous-groupes de femmes post-ménopausées étaient à l'étude : les individus MHO (n=15) et obèses «à risque» (n=30). Suite à un test d'hyperglycémie provoquée par voie orale, les volontaires étaient classées dans les deux groupes selon l'index Matsuda, à partir de la sensibilité à l'insuline. Les données mesurées incluent un profil lipidique complet, un test glycémique et insulinémique sur 2h ainsi qu'une biopsie du tissu adipeux abdominal, afin de déterminer les activités et expressions de la LPL, du DGAT1 et du CD36. Aucune différence significative n'a été observée entre les individus MHO et «à risque» pour l'activité de la LPL ainsi que pour l'ARNm du DGAT1, du CD36 et de la LPL. Toutefois, une tendance favorisant les individus MHO a été observée concernant l'ARNm du CD36 comparé aux individus «à risque» (1,01 ± 0,4 vs 0,82 ± 0,2 respectivement, P=0,07). De plus, les résultats de la régression linéaire indiquent que l'ARNm du CD36 est une variable qui explique 7% de la variance de la sensibilité à l'insuline. Les résultats de cette étude préliminaire indiquent que le captage des AGL, plus spécifiquement l'ARNm du CD36, peut être un mécanisme fondamental qui pourrait expliquer le profil métabolique favorable des individus MHO. Des études plus approfondies devront être effectuées avec un plus grand nombre de sujets afin de mieux caractériser les individus MHO au point de vue fondamental. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : MHO, obésité, acides gras libres, maladies cardiovasculaires

La Stearoyl-CoA Désaturase-l (SCD1) est l'enzyme catalysant la synthèse des acides gras monoinsaturés, synthétisant le palmitoléyl-CoA (C16:1) et l'oléoyl-CoA (C18:1) à partir respectivement du palmitoyl-CoA (C16:0) et du stéaroyl-CoA (C18:0). Ces acides gras entrent ensuite dans la composition des triglycérides et des phospholipides membranaires. L'altération de la composition des phospholipides a été impliquée dans de nombreuses maladies incluant l'obésité et le syndrome métabolique associé. SCD1 est fortement exprimée au niveau du foie et du tissu adipeux. Elle est étroitement régulée par de nombreux facteurs nutritionnels et hormonaux principalement au niveau transcriptionnel mais aussi via une dégradation protéique rapide. Ceci permet à la cellule d'adapter l'activité enzymatique de SCD1 à la demande physiologique. Au niveau hépatique, l'insuline et la leptine sont impliquées respectivement dans la stimulation et l'inhibition de l'expression de SCD1. Leur fixation sur leur récepteur respectif précède l'activation de nombreuses voies de signalisation, qu'elles partagent pour la plupart, comme la voie 3-phosphoinositide-dependent protein kinase-1 (PI3K) et la voie des Mitogen Activated Protein Kinase Extracellular Regulated Kinase 1/2 (MAPK ERK1/2). Les travaux présentés dans cette thèse ont permis de caractériser les mécanismes impliqués dans l'action de l'insuline et de la leptine sur l'expression de SCD1. Dans un premier temps, nous avons mis en évidence l'implication de la voie PI3K Mammalian Target Of Rapamycin (mTor) et des facteurs de transcription Sterol Response Element Binding Protein-1 (SREBP-1) et Nuclear Factor Y (NF-Y) dans la stimulation de l'expression de SCD1 par l'insuline. Dans un deuxième temps, nous avons démontré l'implication de la voie des MAPK ERK1/2 dans l'inhibition de l'expression de SCD1 par la leptine. Nos résultats suggèrent aussi un rôle important du facteur de transcription Stimulating Protein 1 (Sp1) dans ce phénomène. Au niveau transcriptionnel, l'action de l'insuline et de la leptine semble indépendante l'une de l'autre. Cependant, il apparaît globalement que l'effet inhibiteur de la leptine supplante l'effet activateur de l'insuline au niveau de l'expression de SCD1. Le tissu adipeux est le lieu de stockage principal des triglycérides. L'analyse de la composition de ces triglycérides révèle que le C18:1 constitue l'acide gras le plus abondant. Des travaux réalisés sur des modèles animaux suggèrent fortement qu'une activité élevée de SCDl au niveau du tissu adipeux est fortement corrélée avec l'adiposité et l'obésité. Dans une troisième partie, nous avons donc testé l'hypothèse que la désaturation induite par SCD1 est positivement reliée à l'expansion du tissu adipeux. Nous avons montré que, indépendamment de leur apport en acides gras, le taux de C18:0 était diminuée dans le tissu adipeux omental de femmes atteintes d'obésité viscérale. De plus, chez ces patientes, ne présentant pas de syndrome métabolique, l'indice de désaturation (C18:1/C18:0) était augmenté. Nous avons aussi montré une association entre le niveau d'adiposité de ces patientes et la diminution du niveau de C18:0. L'adiposité de ces femmes a aussi été associée à l'augmentation de l'indice de. désaturation (C18:1/C18:0) et à l'augmentation du niveau d'expression de SCD1. En conclusion, nos travaux attestent la complexité de la régulation de l'expression de SCD1. Nos études confirment aussi le rôle clé de SCD1 au niveau du métabolisme lipidique, du développement de l'obésité et du syndrome métabolique associé. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Désaturase, SCD1, Insuline, Leptine, Protéines kinases, PI3K, mTor, MAPK, ERK1/2, SREBP-1, NF-Y, Sp1, foie, tissu adipeux.

Contexte: Il n'y a pas de consensus concernant la meilleure activité physique pour réduire le risque cardio-vasculaire (RCV) résultant de l'accumulation du tissu adipeux viscéral dans le syndrome métabolique (SMet). Objectif: analyser les effets de l'activité physique sur le tissu adipeux viscéral et sur le RCV chez des patients SMet. Méthodes: 100 adultes, 50-70 ans, ont été randomisés en trois groupes d'activité physique: mixte (endurance et résistance) résistance modérée + endurance modérée (re), Résistance intense + endurance modérée (Re), résistance modérée + Endurance intense (rE). Une cure de trois semaines (J0 à J20), en institution, a précédé un suivi à domicile d'une année (M12). Nous avons suivi le tissu adipeux viscéral et la composition corporelle par DXA, les paramètres du SMet, les performances en force et en endurance, et le RCV en utilisant le score de Framingham et l'épaisseur intima-média carotidienne. L'observance a été évaluée entre D20 et M12. Résultats: 78 participants (78%) ont terminé l'étude. À J20, la perte de graisse viscérale était la plus élevée pour Re (-18%, p<.0001) et plus élevée pour rE que re (-12% vs 7%, p<.0001). De même, à partir de M3, la graisse viscérale a plus pour Re et rE (p<.05) pour atteindre à M12 une perte de graisse viscérale de -21,5% (Re) et -21,1% (rE) > -13,0% (re) (p<.001). Le RCV, le SMet et les performances physiques ont été améliorées dans tous les groupes. Les principales améliorations ont été obtenues durant la cure et ont ensuite évolué en fonction de l'observance. Particulièrement entre M6 et M12, les non-observants dégradent leurs améliorations alors que les observants restent stables. La perte de tissu adipeux viscéral est corrélée aux améliorations des paramètres du SM. Conclusions: Les 3 modalités d'activité physique induisent une perte de graisse viscérale et améliorent le RCV et le SMet, mais une haute intensité en résistance entraîne une amélioration plus rapide. Une cure avec un encadrement quotidien est indispensable pour aider les patients à atteindre leurs objectifs. L'observance semble être le principal défi dans le succès du traitement du SM.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Physiologie : Lyon 1 : 2003. / Titre provenant de l'écran titre. 331 Réf. bibliogr.

Le développement du tissu adipeux blanc est finement régulé par des facteurs pro- et anti- adipogéniques. Au cours de l’obésité, son expansion conduit à de nombreuses complications métaboliques. A ce jour, peu de données sont disponibles sur les facteurs qui contrôlent négativement son développement. Dans ce contexte, le laboratoire a dirigé ses recherches sur le rôle de l’aldose réductase murine Akr1b7 dans ce tissu. Akr1b7 est exprimée dans la fraction stromale vasculaire du tissu adipeux blanc et possède un effet anti-adipogénique sur les préadipocytes en culture. La réalisation et l’analyse de souris invalidées pour le gène Akr1b7 nous a permis de démontrer que la perte de Akr1b7 entraîne une expansion de la masse adipeuse par une hypertrophie et une hyperplasie des adipocytes associées à une insulino-résistance. Les souris Akr1b7-/- ne sont pas hyperphagiques mais présentent un métabolisme basal réduit. Akr1b7 qui possède une activité prostaglandine synthase, régule le développement excessif du tissu adipeux par deux mécanismes dépendant de la PGF2α à savoir, l’inhibition de l’adipogenèse et de la lipogenèse. D’autre part, nous avons développé un modèle de souris transgéniques sur-exprimant l’aldose réductase humaine AKR1B1 dans le tissu adipeux. Contre toute attente et à l’inverse de Akr1b7, ce modèle montre un effet pro-adipogénique deAKR1B1. Ces données in vivo révèlent des activités inédites et opposées entre différentes isoformes d’aldose réductase et ouvrent de nouvelles pistes pour appréhender les mécanismes contrôlant l’homéostasie adipeuse et ses dérèglements. / White adipose tissue development is tightly regulated by pro-and anti-adipogenic factors. In obesity, its increased development leads to many metabolic complications. To date, little is known about the factors that control negatively its growth. In this context, the laboratory has focused researches on the murine aldose reductase Akr1b7 role in white adipose tissue. Akr1b7 is expressed in stromal vascular fraction of white adipose tissue and exhibits an anti-adipogenic action on a preadipocyte cell line. Generation and study of Akr1b7-/- knockout mice allows us to demonstrate that lack of Akr1b7 leads to adipose tissue expansion due to hypertrophy and hyperplasia of adipose cells associated to insulin resistance. Akr1b7-/- mice are not hyperphagic but show reduced basal metabolic rate. This phenotype confirms Akr1b7 involvement in adipose tissue physiology. Akr1b7 regulates development of adipose tissue by a PGF2α-dependent inhibition of both adipogenesis and lipogenesis. On the other hand, we have developed a transgenic murine model over-expressing the human aldose reductase AKR1B1 in adipose tissue. Against all odds and contrary to Akr1b7, this model shows a pro-adipogenic effect of AKR1B1. These in vivo data reveal new and opposed activities of different aldose reductase isoforms and open new avenues to understand the mecanisms regulating fat homeostasis and its disturbances.