PPARβ/δ attenuates palmitate-induced endoplasmic reticulum stress and induces autophagic markers in human cardiac cells.

BACKGROUND: Chronic endoplasmic reticulum (ER) stress contributes to the apoptotic cell death in the myocardium, thereby playing a critical role in the development of cardiomyopathy. ER stress has been reported to be induced after high-fat diet feeding in mice and also after saturated fatty acid treatment in vitro. Therefore, since several studies have shown that peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)β/δ inhibits ER stress, the main goal of this study consisted in investigating whether activation of this nuclear receptor was able to prevent lipid-induced ER stress in cardiac cells. METHODS AND RESULTS: Wild-type and transgenic mice with reduced PPARβ/δ expression were fed a standard diet or a high-fat diet for two months. For in vitro studies, a cardiomyocyte cell line of human origin, AC16, was treated with palmitate and the PPARβ/δ agonist GW501516. Our results demonstrate that palmitate induced ER stress in AC16 cells, a fact which was prevented after PPARβ/δ activation with GW501516. Interestingly, the effect of GW501516 on ER stress occurred in an AMPK-independent manner. The most striking result of this study is that GW501516 treatment also upregulated the protein levels of beclin 1 and LC3II, two well-known markers of autophagy. In accordance with this, feeding on a high-fat diet or suppression of PPARβ/δ in knockout mice induced ER stress in the heart. Moreover, PPARβ/δ knockout mice also displayed a reduction in autophagic markers. CONCLUSION: Our data indicate that PPARβ/δ activation might be useful to prevent the harmful effects of ER stress induced by saturated fatty acids in the heart by inducing autophagy.

Regulatory RNA binding molecules : implication for diabetes pathogenesis

Le glucose est notre principale source d'énergie. Après un repas, le taux de glucose dans le sang (glycémie) augmente, ce qui entraine la sécrétion d'insuline. L'insuline est une hormone synthétisée au niveau du pancréas par des cellules dites bêta. Elle agit sur différents organes tels que les muscles, le foie ou le tissu adipeux, induisant ainsi le stockage du glucose en vue d'une utilisation future.¦Le diabète est une maladie caractérisée par un taux élevé de glucose dans le sang (hyperglycémie), résultant d'une incapacité de notre corps à utiliser ou à produire suffisamment d'insuline. A long terme, cette hyperglycémie entraîne une détérioration du système cardio-vasculaire ainsi que de nombreuses complications. On distingue principalement deux type de diabète : le diabète de type 1 et le diabète de type 2, le plus fréquent (environ 90% des cas). Bien que ces deux maladies diffèrent sur beaucoup de points, elles partagent quelques similitudes. D'une part, on décèle une diminution de la quantité de cellules bêta. Cette diminution est cependant partielle dans le cas d'un diabète de type 2, et totale dans celui d'un diabète de type 1. D'autre part, la présence dans la circulation de médiateurs de l'inflammation nommés cytokines est décelée aussi bien chez les patients de type 1 que de type 2. Les cytokines sont sécrétées lors d'une inflammation. Elles servent de moyen de communication entre les différents acteurs de l'inflammation et ont pour certaines un effet néfaste sur la survie des cellules bêta.¦L'objectif principal de ma thèse a été d'étudier en détail l'effet de petites molécules régulatrices de l'expression génique, appelées microARNs. Basé sur le fait que de nombreuses publications ont démontré que les microARNs étaient impliqués dans différentes maladies telles que le cancer, j'ai émis l'hypothèse qu'ils pouvaient également jouer un rôle important dans le développement du diabète.¦Nous avons commencé par mettre des cellules bêta en culture en présence de cytokines, imitant ainsi un environnement inflammatoire. Nous avons pu de ce fait identifier les microARNs dont les niveaux d'expression étaient modifiés. A l'aide de méthodes biochimiques, nous avons ensuite observé que la modulation de certains microARNs par les cytokines avaient des effets néfastes sur la cellule bêta : sur sa production et sa sécrétion d'insuline, ainsi que sur sa mort (apoptose). Nous avons en conséquence pu démontrer que ces petites molécules avaient un rôle important à jouer dans le dysfonctionnement des cellules bêta induit par les cytokines, aboutissant au développement du diabète.¦-¦La cellule bêta pancréatique est une cellule endocrine présente dans les îlots de Langerhans, dans le pancréas. L'insuline, une hormone sécrétée par ces cellules, joue un rôle essentiel dans la régulation de la glycémie. Le diabète se développe si le taux d'insuline relâché par les cellules bêta n'est pas suffisant pour couvrir les besoins métaboliques corporels. Le diabète de type 1, qui représente environ 5 à 10% des cas, est une maladie auto-immune qui se caractérise par une réaction inflammatoire déclenchée par notre système immunitaire envers les cellules bêta. La conséquence de cette attaque est une disparition progressive des cellules bêta. Le diabète de type 2 est, quant à lui, largement plus répandu puisqu'il représente environ 90% des cas. Des facteurs à la fois génétiques et environnementaux sont responsables d'une diminution de la sensibilité des tissus métabolisant l'insuline, ainsi que d'une réduction de la sécrétion de l'insuline par les cellules bêta, ce qui a pour conséquence le développement de la maladie. Malgré les différences entre ces deux types de diabète, ils ont pour points communs la présence d'infiltrat immunitaire et la diminution de l'état fonctionnel des cellules bêta.¦Une meilleure compréhension des mécanismes aboutissant à l'altération de la cellule bêta est primordiale, avant de pouvoir développer de nouvelles stratégies thérapeutiques capables de guérir cette maladie. Durant ma thèse, j'ai donc étudié l'implication de petites molécules d'ARN, régulatrices de l'expression génique, appelées microARNs, dans les conditions physiopathologiques qui aboutissent au développement du diabète. J'ai débuté mon étude par l'identification de microARNs dont le niveau d'expression était modifié lorsque les cellules bêta étaient exposées à des conditions favorisant à la fois le développement du diabète de type 1 (cytokines) et celui du diabète de type 2 (palmitate). Nous avons découvert qu'une modification de l'expression des miR-21, -34a et -146a était commune aux deux traitements. Ces changements d'expressions ont également été confirmés dans deux modèles animaux : les souris NOD qui développent un diabète s'apparentant au diabète de type 1 et les souris db/db qui développent plutôt un diabète de type 2. Puis, à l'aide de puces à ADN, nous avons comparé l'expression de microARNs chez des souris NOD pré-diabétiques. Nous avons alors retrouvé des changements au niveau de l'expression des mêmes microARNs mais également au niveau d'une famille de microARNs : les miR-29a, -29b et -29c. De manière artificielle, nous avons ensuite surexprimé ou inhibé en conditions physiopathologiques l'expression de tous ces microARNs et nous nous sommes intéressés à l'impact d'un tel changement sur différentes fonctions de la cellule bêta comme la synthèse et la sécrétion d'insulinè ainsi que leur survie. Nous avons ainsi pu démontrer que les miR-21, -34a, -29a, -29b, -29c avaient un effet délétère sur la sécrétion d'insuline et que la surexpression de tous ces microARNs (excepté le miR-21) favorisait la mort. Finalement, nous avons démontré que la plupart de ces microARNs étaient impliqués dans la régulation d'importantes voies de signalisation responsables de l'apoptose des cellules bêta telles que les voies de NFKB, BCL2 ou encore JNK.¦Par conséquent, nos résultats démontrent que les microARNs ont un rôle important à jouer dans le dysfonctionnement des cellules bêta lors de la mise en place du diabète.

Fractional hepatic de novo lipogenesis in healthy subjects during near-continuous oral nutrition and bed rest: a comparison with published data in artificially fed, critically ill patients.

BACKGROUND AND AIMS: In critically ill patients, fractional hepatic de novo lipogenesis increases in proportion to carbohydrate administration during isoenergetic nutrition. In this study, we sought to determine whether this increase may be the consequence of continuous enteral nutrition and bed rest. We, therefore, measured fractional hepatic de novo lipogenesis in a group of 12 healthy subjects during near-continuous oral feeding (hourly isoenergetic meals with a liquid formula containing 55% carbohydrate). In eight subjects, near-continuous enteral nutrition and bed rest were applied over a 10 h period. In the other four subjects, it was extended to 34 h. Fractional hepatic de novo lipogenesis was measured by infusing(13) C-labeled acetate and monitoring VLDL-(13)C palmitate enrichment with mass isotopomer distribution analysis. Fractional hepatic de novo lipogenesis was 3.2% (range 1.5-7.5%) in the eight subjects after 10 h of near continuous nutrition and 1.6% (range 1.3-2.0%) in the four subjects after 34 h of near-continuous nutrition and bed rest. This indicates that continuous nutrition and physical inactivity do not increase hepatic de novo lipogenesis. Fractional hepatic de novo lipogenesis previously reported in critically ill patients under similar nutritional conditions (9.3%) (range 5.3-15.8%) was markedly higher than in healthy subjects (P<0.001). These data from healthy subjects indicate that fractional hepatic de novo lipogenesis is increased in critically ill patients.

Exercise prevents fructose-induced hypertriglyceridemia in healthy young subjects.

Excess fructose intake causes hypertriglyceridemia and hepatic insulin resistance in sedentary humans. Since exercise improves insulin sensitivity in insulin-resistant patients, we hypothesized that it would also prevent fructose-induced hypertriglyceridemia. This study was therefore designed to evaluate the effects of exercise on circulating lipids in healthy subjects fed a weight-maintenance, high-fructose diet. Eight healthy males were studied on three occasions after 4 days of 1) a diet low in fructose and no exercise (C), 2) a diet with 30% fructose and no exercise (HFr), or 3) a diet with 30% fructose and moderate aerobic exercise (HFrEx). On all three occasions, a 9-h oral [(13)C]-labeled fructose loading test was performed on the fifth day to measure [(13)C]palmitate in triglyceride-rich lipoprotein (TRL)-triglycerides (TG). Compared with C, HFr significantly increased fasting glucose, total TG, TRL-TG concentrations, and apolipoprotein (apo)B48 concentrations as well as postfructose glucose, total TG, TRL-TG, and [(13)C]palmitate in TRL-TG. HFrEx completely normalized fasting and postfructose TG, TRL-TG, and [(13)C]palmitate concentration in TRL-TG and apoB48 concentrations. In addition, it increased lipid oxidation and plasma nonesterified fatty acid concentrations compared with HFr. These data indicate that exercise prevents the dyslipidemia induced by high fructose intake independently of energy balance.

Molecular mechanisms for the transcriptional regulation of the Connexin36 gene expression in insulin-secreting cells

Résumé Régulation de l'expression de la Connexin36 dans les cellules sécrétrices d'insuline La communication intercellulaire est en partie assurée via des jonctions communicantes de type "gap". Dans la cellule ß pancréatique, plusieurs observations indiquent que le couplage assuré par des jonctions gap formées parla Connexine36 (Cx36) est impliqué dans le contrôle de la sécrétion de l'insuline. De plus, nous avons récemment démontré qu'un niveau précis d'expression de la Cx36 est nécessaire pour maintenir une bonne coordination de l'ensemble des cellules ß, et permettre ainsi une sécrétion synchrone et contrôlée d'insuline. Le développement du diabète et du syndrome métabolique est partiellement dû à une altération de la capacité des cellules ß à sécréter de l'insuline en réponse à une augmentation de la glycémie. Cette altération est en partie causée par l'augmentation prolongée des taux circulant de glucose, mais aussi de lipides, sous la forme d'acides gras libres, et de LDL (Low Density Lipoproteins), particules assurant le transport des acides gras et du cholestérol dans le sang. Nous avons étudié la régulation de l'expression de la Cx36 dans différentes conditions reflétant la physiopathologie du diabète de type 2 et du syndrome métabolique et démontré qu'une exposition prolongée à des concentrations élevées de glucose, de LDL, ainsi que de palmitate (acide gras saturé le plus abondant dans l'organisme), inhibent l'expression de la Cx36 dans les cellules ß. Cette inhibition implique l'activation de la PKA (Proteine Kinase A), qui stimule à son tour l'expression du facteur de transcription ICER-1 (Inductible cAMP Early Repressor-1). Ce puissant répresseur se fixe spécifiquement sur un motif CRE (cAMP Response Element), situé dans le promoteur du gène de la Cx36, inhibant ainsi son expression. Nous avons de plus démontré que des cytokines pro-inflammatoires, qui pourraient contribuer au développement du diabète, inhibent également l'expression de la Cx36. Cependant, les cytokines agissent indépendamment du répresseur ICER-1, mais selon un mécanisme requérant l'activation de l'AMPK (AMP dependant protein kinase). Sachant qu'un contrôle précis des niveaux d'expression de la Cx36 est un élément déterminant pour une sécrétion optimale de l'insuline, nos résultats suggèrent que la Cx36 pourrait être impliquée dans l'altération de la sécrétion de l'insuline contribuant à l'apparition du diabète de type 2. Summary A particular way by which cells communicate with each other is mediated by gap junctions, transmembrane structures providing a direct pathway for the diffusion of small molecules between adjacent cells. Gap junctional communication is required to maintain a proper functioning of insulin-secreting ß-cells. Moreover, the expression levels of connexin36 (Cx36), the sole gap junction protein expressed in ß-cells, are critical in maintaining glucose-stimulated insulin secretion. Chronic hyperglycemia and hyperlipidemia exert deleterious effects on insulin secretion and may contribute to the progressive ß-cell failure linked to the development of type 2 diabetes and metabolic syndrome. Since modulations of the Cx36 levels might impair ß-cell function, the general aim of this work was to elucidate wether elevated levels of glucose and lipids affect Cx36 expression. The first part of this work was dedicated to the study of the effect of high glucose concentrations on Cx36 expression. We demonstrated that glucose transcriptionally down-regulates the expression of Cx36 in insulin-secreting cells through activation of the protein kinase A (PKA), which in turn stimulates the expression of the inducible cAMP early repressor-1 (ICER-1). This repressor binds to a highly conserved cAMP response element (CRE) located in the Cx36 promoter, thereby inhibiting Cx36 expression. The second part of this thesis consisted in studying the effects of sustained exposure to free fatty acids (FFA) and human lipoproteins on Cx36 levels. The experiments revealed that the most abundant FFA, palmitate, as well as the atherogenic low density lipoproteins (LDL), also stimulate ICER-1 expression, resulting in Cx36 down-regulation. Finally, the third part of the work focused on the consequences of long-term exposure to proinflammatory cytokines on Cx36 content. Interleukin-1 ß (IL-1 ß) inhibits Cx36 expression and its effect is potentialized by tumor necrosis factor α (TNFα) and interferon γ (IFNγ). We further unveiled that the cytokines effect on Cx36 levels requires activation of the AMP dependent protein kinase (AMPK). Prolonged exposures to glucose, palmitate, LDL, and pro-inflammatory cytokines have all been proposed to contribute to the development of diabetes and metabolic syndrome. Since Cx36 expression levels are critical to maintain ß-cell function, Cx36 down-regulation by glucose, lipids, and cytokines might participate to the ß-cell failure associated with diabetes development.

Role of the transcriptional factor C/EBPbeta in free fatty acid-elicited beta-cell failure.

Fatty acids can favour the development of Type 2 diabetes by reducing insulin secretion and inducing apoptosis of pancreatic beta-cells. Here, we show that sustained exposure of the beta-cell line MIN6 or of isolated pancreatic islets to the most abundant circulating fatty acid palmitate increases the level of C/EBPbeta, an insulin transcriptional repressor. In contrast, two unsaturated fatty acids, oleate and linoleate were without effect. The induction of C/EBPbeta elicited by palmitate was prevented by inhibiting the ERK1/2 MAP kinase pathway or by reducing mitochondrial fatty acid oxidation with an inhibitor of Carnitine Palmitoyl Transferase-1. Overexpression of C/EBPbeta mimicked the detrimental effects of palmitate and resulted in a drastic reduction in insulin promoter activity, impairment in the capacity to respond to secretory stimuli and an increase in apoptosis. Our data suggest a potential involvement of C/EBPbeta as mediator of the deleterious effects of unsaturated free fatty acids on beta-cell function.

Modulation of fructose metabolism by dietary factors

High fructose consumption is associated with obesity and characteristics of metabolic syndrome. This includes insulin resistance, dyslipidemia, type II diabetes and hepatic steatosis, the hepatic component of metabolic syndrome. Short term high fructose consumption in healthy humans is considered as a study model to increase intrahepatocellular lipids (IHCL). Protein supplementation added to a short term high fructose diet exerts a protective role on hepatic fat accumulation. Fructose disposal after an acute fructose load is well established. However, fructose disposal is usually studied when a high intake of fructose is ingested. Interaction of fructose with other macronutrients on fructose disposal is not clearly established. We wanted to assess how fructose disposal is modulated with nutritional factors. For the first study, we addressed the question of how would essential amino acid (EAA) supplemented to a high fructose diet have an impact on hepatic fat accumulation? We tried to distinguish which metabolic pathways were responsible for the increase in IHCL induced by high fructose intake and how those pathways would be modulated by EAA. After 6 days of hypercaloric high fructose diet, we observed, as expected an increase in IHCL modulated by an increase in VLDL-triglycerides and an increase in VLDL-13C-palmitate production. When adding a supplementation in EAA, we observed a decrease in IHCL but we could not define which mechanism was responsible for this process. With the second study, we were interested to observe fructose disposal after a test meal that contained lipid, protein and a physiologic dose of fructose co-ingested or not with glucose. When ingested with other macronutrients, hepatic fructose disposal is similar as when ingested as pure fructose. It induced oxidation, gluconeogenesis followed by glycogen synthesis, conversion into lactate and to a minor extent by de novo lipogenesis. When co- ingested with glucose decreased fructose oxidation as well as gluconeogenesis and an increased glycogen synthesis without affecting de novo lipogenesis or lactate. We were also able to observe induction of intestinal de novo lipogenesis with both fructose and fructose co- ingested with glucose. In summary, essential amino acids supplementation blunted increase in hepatic fat content induced by a short term chronic fructose overfeeding. However, EAA failed to improve other cardiovascular risk factors. Under isocaloric condition and in the frame of an acute test meal, physiologic dose of fructose associated with other macronutrients led to the same fructose disposal as when fructose is ingested alone. When co-ingested with glucose, we observed a decrease in fructose oxidation and gluconeogenesis as well as an increased in glycogen storage without affecting other metabolic pathways. - Une consommation élevée en fructose est associée à l'obésité et aux caractéristiques du syndrome métabolique. Ces dernières incluent une résistance à l'insuline, une dyslipidémie, un diabète de type II et la stéatose hépatique, composant hépatique du syndrome métabolique. À court terme une forte consommation en fructose chez l'homme sain est considérée comme un modèle d'étude pour augmenter la teneur en graisse hépatique. Une supplémentation en protéines ajoutée à une alimentation riche en fructose de courte durée a un effet protecteur sur l'accumulation des graisses au niveau du foie. Le métabolisme du fructose après une charge de fructose aiguë est bien établi. Toutefois, ce dernier est généralement étudié quand une consommation élevée de fructose est donnée. L'interaction du fructose avec d'autres macronutriments sur le métabolisme du fructose n'est pas connue. Nous voulions évaluer la modulation du métabolisme du fructose par des facteurs nutritionnels. Pour la première étude, nous avons abordé la question de savoir quel impact aurait une supplémentation en acides aminés essentiels (AEE) associé à une alimentation riche en fructose sur l'accumulation des graisses hépatiques. Nous avons essayé de distinguer les voies métaboliques responsables de l'augmentation des graisses hépatiques induite par l'alimentation riche en fructose et comment ces voies étaient modulées par les AEE. Après 6 jours d'une alimentation hypercalorique riche en fructose, nous avons observé, comme attendu, une augmentation des graisses hépatiques modulée par une augmentation des triglycérides-VLDL et une augmentation de la production de VLDL-13C-palmitate. Lors de la supplémentation en AEE, nous avons observé une diminution des graisses hépatiques mais les mécanismes responsables de ce processus n'ont pas pu être mis en évidence. Avec la seconde étude, nous nous sommes intéressés à observer le métabolisme du fructose après un repas test contenant des lipides, des protéines et une dose physiologique de fructose co-ingéré ou non avec du glucose. Lorsque le fructose était ingéré avec les autres macronutriments, le devenir hépatique du fructose était similaire à celui induit par du fructose pur. Il a induit une oxydation, suivie d'une néoglucogenèses, une synthèse de glycogène, une conversion en lactate et dans une moindre mesure une lipogenèse de novo. Lors de la co-ngestion avec du glucose, nous avons observé une diminution de l'oxydation du fructose et de la néoglucogenèse et une augmentation de la synthèse du glycogène, sans effet sur la lipogenèse de novo ni sur le lactate. Nous avons également pu mettre en évidence que le fructose et le fructose ingéré de façon conjointe avec du glucose ont induit une lipogenèse de novo au niveau de l'intestin. En résumé, la supplémentation en acides aminés essentiels a contrecarré l'augmentation de la teneur en graisse hépatique induite par une suralimentation en fructose sur le court terme. Cependant, la supplémentation en AEE a échoué à améliorer d'autres facteurs de risque cardiovasculaires. Dans la condition isocalorique et dans le cadre d'un repas test aiguë, la dose physiologique de fructose associée à d'autres macronutriments a conduit aux mêmes aboutissants du métabolisme du fructose que lorsque le fructose est ingéré seul. Lors de la co-ngestion avec le glucose, une diminution de l'oxydation du fructose est de la néoglucogenèse est observée en parallèle à une augmentation de la synthèse de glycogène sans affecter les autres voies métaboliques.

CHARACTERISATION OF ARABIDOPSIS THALIANA PERMEABLE CUTICLE MUTANTS SHOWING A STRONG RESISTANCE TO BOTRYTIS CINEREA

La cuticule des plantes, composée de cutine, un polyester lipidique complexe et de cires cuticulaires, couvre l'épiderme de la plupart des parties aériennes des plantes. Elle est constituée d'une barrière hydrophobique primaire qui minimise les pertes en eau et en soluté et protège l'organisme de différents stress environnementaux tels que les rayons UV, la dessiccation et l'infection par des pathogènes. Elle est aussi impliquée dans la délimitation des organes durant le développement. La cutine est un polyester qui, dans la plupart des espèces végétales, est principalement composé d'acides gras ω-hydroxylés composé de 16 à 18 carbones. Cependant, la cutine des feuilles d'Arabidopsis a une composition différente et est principalement constituée d'acides dicarboxyliques à 16-18 carbones. Les cires sont présentes dans le polyester de la cutine ou le recouvrent. Chez Arabidopsis, un nombre de mutants, tel que 1er, bdg, hth, att1, wbc11, et des plantes transgéniques avec différents changement dans la structure de la cuticule dans les feuilles et la tige, ont récemment été décrits et servent d'outils pour étudier la relation entre la structure et la fonction de la cuticule.7 mutants d'Arabidopsis ont été isolés par une méthode de coloration qui permet de détecter une augmentation dans la perméabilité cuticulaire. Ces mutants ont été appelés pec pour permeable cuticle.Pour la première partie de mon projet, j'ai principalement travaillé avec pec9/bre1 (permeable cuticle 9/botrytis resistance 1). PEC9/BRE1 a été identifié comme étant LACS2 (LONG CHAIN ACYL-CoA SYNTHETASE 2). Dans ce mutant, la cuticule n'est pas visible sous microscopie électronique et la quantité en acides gras omega- hydroxylés et en leurs dérivés est fortement réduite. Ces altérations conduisent à une plus grande perméabilité de la cuticule qui est mise en évidence par une plus grande sensibilité à la sécheresse et aux xénobiotiques et une coloration plus rapide par bleu de toluidine. Le mutant Iacs2 démontre aussi une grande capacité de résistance à l'infection du champignon nécrotrophique B. cinerea. Cette résistance est due à l'extrusion sur les feuilles d'un composé antifongique durant l'infection. Ce travail a été publié dans EMBO journal (Bessire et al., 2007, EMBO Journal).Mon second projet était principalement concentré sur pec1, un autre mutant isolé par le premier crible. La caractérisation de pec1 a révélé des phénotypes similaires à ceux de Iacs2, mais à chaque fois dans des proportions moindres : sensibilité accrue à la sécheresse et aux herbicides, plus grande perméabilité au bleu de toluidine et au calcofluor white, altération de la structure cuticulaire et résistance à B. cinerea à travers la même activité antifongique. PEC1 a été identifié comme étant AtPDR4. Ce gène code pour un transporteur ABC de la famille PDR ("Pleiotropic Drugs Resistance") qui sont des transporteurs ayants un large spectre de substrats. Le mutant se différencie de Iacs2, en cela que la composition en acides gras de la cuticule n'est pas autant altérée. C'est principalement le dihydroxypalmitate des fleurs dont la quantité est réduite. L'expression du gène marqué avec une GFP sous le contrôle du promoteur endogène a permis de localiser le transporteur au niveau de la membrane plasmique des cellules de l'épiderme, de manière polaire. En effet, la protéine est principalement dirigée vers l'extérieure de la plante, là où se trouve la cuticule, suggérant une implication d'AtPDR4 dans le transport de composants de la cuticule. Ce travail est actuellement soumis à Plant Cell.Une étude phylogénétique a aussi montré qu'AtPDR4 était très proche d'OsPDR6 du riz. Le mutant du riz a d'ailleurs montré des phénotypes de nanisme et de perméabilité similaire au mutant chez Arabidopsis.AbstractThe cuticle, consisting principally of cutin and cuticular waxes, is a hydrophobic layer of lipidic nature, which covers all aerial parts of plants and protects them from different abiotic and biotic stresses. Recently, the research in this area has given us a better understanding of the structure and the formation of the cuticle. The Arabidopsis mutants permeable cuticle 1 (peel) and botrytis resistance 1 (brel) were identified in two screens to identify permeable cuticles. The screens used the fluorescent dye calcofluor to measure permeability and also resistance to the fungal pathogen Botrytis. These mutants have highly permeable cuticle characteristics such as higher water loss, intake of chemicals through the cuticle, higher resistance to Botrytis cinerea infection, and organ fusion.BRE1 was cloned and found to be LACS2, a gene previously identified which is important in the formation and biosynthetic pathway of the cuticle. In brel, the amount of the major component of cutin in Arabidopsis leaves and stems, dicarboxylic acids, is five times lower than in the wild type. Moreover, the permeability of the cuticle allows the release of antifungal compounds at the leaf surface that inhibits the growth of two necrotrophic fungi: Botrytis cinerea and Sclerotinia sclerotiorum.PEC1 was identified as AtPDR4, a gene that codes for a plasma membrane transporter of the Pleiotropic Drug Resistance family, a sub-family of the ABC- transporters. AtPDR4 is strongly expressed in the epidermis of expanding tissues. In the epidermis it is located in a polar manner on the external plasma membrane, facing the cuticle. Analysis of the monomer composition of the cutin reveals that in this mutant the amount of hydroxy-acids and dihydroxy-palmitate is 2-3 times lower in flowers, in which organ these cutin monomers are the major components. Thus AtPDR4 is thought to function as a putative cutin monomer transporter.

Postischemic recovery of heart metabolism and function: role of mitochondrial fatty acid transfer.

Postischemic recovery of contractile function is better in hearts from fasted rats than in hearts from fed rats. In this study, we examined whether feeding-induced inhibition of palmitate oxidation at the level of carnitine palmitoyl transferase I is involved in the mechanism underlying impaired recovery of contractile function. Hearts isolated from fasted or fed rats were submitted to no-flow ischemia followed by reperfusion with buffer containing 8 mM glucose and either 0.4 mM palmitate or 0.8 mM octanoate. During reperfusion, oxidation of palmitate was higher after fasting than after feeding, whereas oxidation of octanoate was not influenced by the nutritional state. In the presence of palmitate, recovery of left ventricular developed pressure was better in hearts from fasted rats. Substitution of octanoate for palmitate during reperfusion enhanced recovery of left ventricular developed pressure in hearts from fed rats. However, the chain length of the fatty acid did not influence diastolic contracture. The results suggest that nutritional variation of mitochondrial fatty acid transfer may influence postischemic recovery of contractile function.

Differential effects of high-fat diet on myocardial lipid metabolism in failing and nonfailing hearts with angiotensin II-mediated cardiac remodeling in mice.

Normal myocardium adapts to increase of nutritional fatty acid supply by upregulation of regulatory proteins of the fatty acid oxidation pathway. Because advanced heart failure is associated with reduction of regulatory proteins of fatty acid oxidation, we hypothesized that failing myocardium may not be able to adapt to increased fatty acid intake and therefore undergo lipid accumulation, potentially aggravating myocardial dysfunction. We determined the effect of high-fat diet in transgenic mice with overexpression of angiotensinogen in the myocardium (TG1306/R1). TG1306/R1 mice develop ANG II-mediated left ventricular hypertrophy, and at one year of age approximately half of the mice present heart failure associated with reduced expression of regulatory proteins of fatty acid oxidation and reduced palmitate oxidation during ex vivo working heart perfusion. Hypertrophied hearts from TG1306/R1 mice without heart failure adapted to high-fat feeding, similarly to hearts from wild-type mice, with upregulation of regulatory proteins of fatty acid oxidation and enhancement of palmitate oxidation. There was no myocardial lipid accumulation or contractile dysfunction. In contrast, hearts from TG1306/R1 mice presenting heart failure were unable to respond to high-fat feeding by upregulation of fatty acid oxidation proteins and enhancement of palmitate oxidation. This resulted in accumulation of triglycerides and ceramide in the myocardium, and aggravation of contractile dysfunction. In conclusion, hearts with ANG II-induced contractile failure have lost the ability to enhance fatty acid oxidation in response to increased fatty acid supply. The ensuing accumulation of lipid compounds may play a role in the observed aggravation of contractile dysfunction.

Effects of supplementation with essential amino acids on intrahepatic lipid concentrations during fructose overfeeding in humans.

BACKGROUND: A high dietary protein intake has been shown to blunt the deposition of intrahepatic lipids in high-fat- and high-carbohydrate-fed rodents and humans. OBJECTIVE: The aim of this study was to evaluate the effect of essential amino acid supplementation on the increase in hepatic fat content induced by a high-fructose diet in healthy subjects. DESIGN: Nine healthy male volunteers were studied on 3 occasions in a randomized, crossover design after 6 d of dietary intervention. Dietary conditions consisted of a weight-maintenance balanced diet (control) or the same balanced diet supplemented with 3 g fructose · kg(-1) · d(-1) and 6.77 g of a mixture of 5 essential amino acids 3 times/d (leucine, isoleucine, valine, lysine, and threonine) (HFrAA) or with 3 g fructose · kg(-1) · d(-1) and a maltodextrin placebo 3 times/d (HFr); there was a washout period of 4 to 10 wk between each condition. For each condition, the intrahepatocellular lipid (IHCL) concentration, VLDL-triglyceride concentration, and VLDL-[(13)C]palmitate production were measured after oral loading with [(13)C]fructose. RESULTS: HFr increased the IHCL content (1.27 ± 0.31 compared with 2.74 ± 0.55 vol %; P < 0.05) and VLDL-triglyceride (0.55 ± 0.06 compared with 1.40 ± 0.15 mmol/L; P < 0.05). HFr also enhanced VLDL-[(13)C]palmitate production. HFrAA significantly decreased IHCL compared with HFr (to 2.30 ± 0.43 vol%; P < 0.05) but did not change VLDL-triglyceride concentrations or VLDL-[(13)C]palmitate production. CONCLUSIONS: Supplementation with essential amino acids blunts the fructose-induced increase in IHCL but not hypertriglyceridemia. This is not because of inhibition of VLDL-[(13)C]palmitate production. This trial was registered at www.clinicaltrials.gov as NCT01119989.

Specific Silencing of the REST Target Genes in Insulin-Secreting Cells Uncovers Their Participation in Beta Cell Survival.

The absence of the transcriptional repressor RE-1 Silencing Transcription Factor (REST) in insulin-secreting beta cells is a major cue for the specific expression of a large number of genes. These REST target genes were largely ascribed to a function of neurotransmission in a neuronal context, whereas their role in pancreatic beta cells has been poorly explored. To identify their functional significance, we have generated transgenic mice expressing REST in beta cells (RIP-REST mice), and previously discovered that REST target genes are essential to insulin exocytosis. Herein we characterized a novel line of RIP-REST mice featuring diabetes. In diabetic RIP-REST mice, high levels of REST were associated with postnatal beta cell apoptosis, which resulted in gradual beta cell loss and sustained hyperglycemia in adults. Moreover, adenoviral REST transduction in INS-1E cells led to increased cell death under control conditions, and sensitized cells to death induced by cytokines. Screening for REST target genes identified several anti-apoptotic genes bearing the binding motif RE-1 that were downregulated upon REST expression in INS-1E cells, including Gjd2, Mapk8ip1, Irs2, Ptprn, and Cdk5r2. Decreased levels of Cdk5r2 in beta cells of RIP-REST mice further confirmed that it is controlled by REST, in vivo. Using siRNA-mediated knock-down in INS-1E cells, we showed that Cdk5r2 protects beta cells against cytokines and palmitate-induced apoptosis. Together, these data document that a set of REST target genes, including Cdk5r2, is important for beta cell survival.

Alterations in microRNA expression contribute to fatty acid-induced pancreatic beta-cell dysfunction.

OBJECTIVE: Visceral obesity and elevated plasma free fatty acids are predisposing factors for type 2 diabetes. Chronic exposure to these lipids is detrimental for pancreatic beta-cells, resulting in reduced insulin content, defective insulin secretion, and apoptosis. We investigated the involvement in this phenomenon of microRNAs (miRNAs), a class of noncoding RNAs regulating gene expression by sequence-specific inhibition of mRNA translation. RESEARCH DESIGN AND METHODS: We analyzed miRNA expression in insulin-secreting cell lines or pancreatic islets exposed to palmitate for 3 days and in islets from diabetic db/db mice. We studied the signaling pathways triggering the changes in miRNA expression and determined the impact of the miRNAs affected by palmitate on insulin secretion and apoptosis. RESULTS: Prolonged exposure of the beta-cell line MIN6B1 and pancreatic islets to palmitate causes a time- and dose-dependent increase of miR34a and miR146. Elevated levels of these miRNAs are also observed in islets of diabetic db/db mice. miR34a rise is linked to activation of p53 and results in sensitization to apoptosis and impaired nutrient-induced secretion. The latter effect is associated with inhibition of the expression of vesicle-associated membrane protein 2, a key player in beta-cell exocytosis. Higher miR146 levels do not affect the capacity to release insulin but contribute to increased apoptosis. Treatment with oligonucleotides that block miR34a or miR146 activity partially protects palmitate-treated cells from apoptosis but is insufficient to restore normal secretion. CONCLUSIONS: Our findings suggest that at least part of the detrimental effects of palmitate on beta-cells is caused by alterations in the level of specific miRNAs.

Altered expression of proteins of metabolic regulation during remodeling of the left ventricle after myocardial infarction.

Non-infarcted myocardium after coronary occlusion undergoes progressive morphological and functional changes. The purpose of this study was to determine whether non-infarcted myocardium exhibits (1) alteration of the substrate pattern of myocardial metabolism and (2) concomitant changes in the expression of regulatory proteins of glucose and fatty acid metabolism. Myocardial infarction was induced in rats by ligation of the left coronary artery. One day and eight weeks after coronary occlusion, glucose and palmitate oxidation were measured. Expression of selected proteins of metabolism were determined one day to 12 weeks after infarction. One day after coronary occlusion no difference of glucose and palmitate oxidation was detectable, whereas after eight weeks, glucose oxidation was increased (+84%, P<0.05) and palmitate oxidation did not change significantly (-19%, P=0.07) in infarct-containing hearts, compared with hearts from sham-operated rats. One day after coronary occlusion, myocardial mRNA expression of the glucose transporter GLUT-1 was increased (+86%, P<0.05) and the expression of GLUT-4 was decreased (-28%, P<0.05) in surviving myocardium of infarct-containing hearts. Protein level of GLUT-1 was increased (+81%, P<0.05) and that of GLUT-4 slightly, but not significantly, decreased (-16%, P=NS). mRNA expressions of heart fatty acid binding protein (H-FABP), and of medium chain acyl-CoA dehydrogenase (MCAD), were decreased by 36% (P<0.05) and 35% (P=0. 07), respectively. Eight weeks after acute infarction, the left ventricle was hypertrophied and, at this time-point, there was no difference in the expression of GLUT-1 and GLUT-4 between infarcted and sham-operated hearts. However, myocardial mRNA and protein content of MCAD were decreased by 30% (P<0.01) and 27% (P<0.05), respectively. In summary, in surviving myocardium, glucose oxidation was increased eight weeks after coronary occlusion. Concomitantly, mRNA and protein expression of MCAD were decreased, compatible with a role of altered expression of regulatory proteins of metabolism in post-infarction modification of myocardial metabolism.

HDLs protect pancreatic β-cells against ER stress by restoring protein folding and trafficking.

Endoplasmic reticulum (ER) homeostasis alteration contributes to pancreatic β-cell dysfunction and death and favors the development of diabetes. In this study, we demonstrate that HDLs protect β-cells against ER stress induced by thapsigargin, cyclopiazonic acid, palmitate, insulin overexpression, and high glucose concentrations. ER stress marker induction and ER morphology disruption mediated by these stimuli were inhibited by HDLs. Using a temperature-sensitive viral glycoprotein folding mutant, we show that HDLs correct impaired protein trafficking and folding induced by thapsigargin and palmitate. The ability of HDLs to protect β-cells against ER stress was inhibited by brefeldin A, an ER to Golgi trafficking blocker. These results indicate that HDLs restore ER homeostasis in response to ER stress, which is required for their ability to promote β-cell survival. This study identifies a cellular mechanism mediating the beneficial effect of HDLs on β-cells against ER stress-inducing factors.