Cholesterol induces fetal rat enterocyte death in culture

The effect of cholesterol on fetal rat enterocytes and IEC-6 cells (line originated from normal rat small intestine) was examined. Both cells were cultured in the presence of 20 to 80 µM cholesterol for up to 72 h. Apoptosis was determined by flow cytometric analysis and fluorescence microscopy. The expression of HMG-CoA reductase and peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARgamma) was measured by RT-PCR. The addition of 20 µM cholesterol reduced enterocyte proliferation as early as 6 h of culture. Reduction of enterocyte proliferation by 28 and 41% was observed after 24 h of culture in the presence and absence of 10% fetal calf serum, respectively, with the effect lasting up to 72 h. Treatment of IEC-6 cells with cholesterol for 24 h raised the proportion of cells with fragmented DNA by 9.7% at 40 µM and by 20.8% at 80 µM. When the culture period was extended to 48 h, the effect of cholesterol was still more pronounced, with the percent of cells with fragmented DNA reaching 53.5% for 40 µM and 84.3% for 80 µM. Chromatin condensation of IEC-6 cells was observed after treatment with cholesterol even at 20 µM. Cholesterol did not affect HMG-CoA reductase expression. A dose-dependent increase in PPARgamma expression in fetal rat enterocytes was observed. The expression of PPAR-gamma was raised by 7- and 40-fold, in the presence and absence of fetal calf serum, respectively, with cholesterol at 80 mM. The apoptotic effect of cholesterol on enterocytes was possibly due to an increase in PPARgamma expression.

Effects of a PPARG gene variant on obesity characteristics in Brazil

The contribution of genetic factors to the development of obesity has been widely recognized, but the identity of the genes involved has not yet been fully clarified. Variation in genes involved in adipocyte differentiation and energy metabolism is expected to have a role in the etiology of obesity. We assessed the potential association of a polymorphism in one candidate gene, peroxisome proliferator-activated receptor-gamma (PPARGg), involved in these pathways and obesity-related phenotypes in 335 Brazilians of European descent. All individuals included in the sample were adults. Pregnant women, as well as those individuals with secondary hyperlipidemia due to renal, liver or thyroid disease, and diabetes, were not invited to participate in the study; all other individuals were included. The gene variant PPARG Pro12Ala was studied by a PCR-based method and the association between this genetic polymorphism and obesity-related phenotypes was evaluated by analysis of covariance. Variant allele frequency was PPARG Ala12 = 0.09 which is in the same range as described for European and European-derived populations. No statistically significant differences were observed for mean total cholesterol, LDL cholesterol, HDL cholesterol, or triglyceride levels among PPARG genotypes in either gender. In the male sample, an association between the PPARG Pro12Ala variant and body mass index was detected, with male carriers of the Ala variant presenting a higher mean body mass index than wild-type homozygotes (28.3 vs 26.2 kg/m², P = 0.037). No effect of this polymorphism was detected in women. This finding suggests that the PPARG gene has a gender-specific effect and contributes to the susceptibility to obesity in this population.

Tumor growth reduction is regulated at the gene level in Walker 256 tumor-bearing rats supplemented with fish oil rich in EPA and DHA

We investigated the effect of fish oil (FO) supplementation on tumor growth, cyclooxygenase 2 (COX-2), peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARγ), and RelA gene and protein expression in Walker 256 tumor-bearing rats. Male Wistar rats (70 days old) were fed with regular chow (group W) or chow supplemented with 1 g/kg body weight FO daily (group WFO) until they reached 100 days of age. Both groups were then inoculated with a suspension of Walker 256 ascitic tumor cells (3×107 cells/mL). After 14 days the rats were killed, total RNA was isolated from the tumor tissue, and relative mRNA expression was measured using the 2-ΔΔCT method. FO significantly decreased tumor growth (W=13.18±1.58 vsWFO=5.40±0.88 g, P<0.05). FO supplementation also resulted in a significant decrease in COX-2 (W=100.1±1.62 vsWFO=59.39±5.53, P<0.001) and PPARγ (W=100.4±1.04vs WFO=88.22±1.46, P<0.05) protein expression. Relative mRNA expression was W=1.06±0.022 vsWFO=0.31±0.04 (P<0.001) for COX-2, W=1.08±0.02vs WFO=0.52±0.08 (P<0.001) for PPARγ, and W=1.04±0.02 vs WFO=0.82±0.04 (P<0.05) for RelA. FO reduced tumor growth by attenuating inflammatory gene expression associated with carcinogenesis.

Validation des effets antidiabétiques de Rhododendron groenlandicum, une plante médicinale des Cri de la Baie James, dans le modèle in vitro et in vivo : élucidation des mécanismes d’action et identification des composés actifs

Le diabète est un syndrome métabolique caractérisé par une hyperglycémie chronique due à un défaut de sécrétion de l’insuline, de l’action de l’insuline (sensibilité), ou une combinaison des deux. Plus d'un million de canadiens vivent actuellement avec le diabète. La prévalence de cette maladie est au moins trois fois plus élevée chez les autochtones que dans la population canadienne en général. Notre équipe vise à étudier les effets potentiellement antidiabétiques de certaines plantes médicinales utilisées par les Cris d'Eeyou Istchee (Baie James, Québec) où l’adhérence aux traitements médicamenteux est faible, en partie à cause de la déconnection culturelle de ces derniers. Grâce à une approche ethnobotanique, notre équipe a identifié 17 plantes médicinales utilisées par cette population pour traiter des symptômes du diabète. Parmi ces plantes, l’extrait éthanolique de Rhododendron groenlandicum (Thé du Labrador) a montré un fort potentiel antidiabétique chez plusieurs lignées cellulaires, notamment les adipocytes (3T3-L1). Cette plante induit la différenciation adipocytaire probablement par l’activation du peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPAR γ). Cette stimulation améliore la résistance à l’insuline et constitue un mécanisme privilégié pour une classe de médicaments antidiabétiques, les thiazolidinediones. Le but de la présente étude est de valider l’efficacité et l’innocuité de R. groenlandicum in vivo, dans un modèle animal de résistance à l’insuline, d’élucider les mécanismes par lesquels cet extrait exerce ses effets antidiabétiques et d’identifier les principes actifs responsables de son activité. L'isolation et l'identification des constituants actifs ont été réalisées à l’aide d'une approche de fractionnement guidé par bioessai; en l'occurrence, l'adipogénèse. Cette approche, réalisée dans la lignée adipocytaire 3T3-L1, a pour but de mesurer leur teneur en triglycérides. Des études in vivo ont été réalisées sur le modèle de souris DIO (diet induced obesity). L'extrait éthanolique du R. groenlandicum a été incorporé à la nourriture grasse (35% d’apport calorique lipidique) à trois doses différentes (125, 250 et 500 mg / kg) sur une période de 8 semaines. Des tissus cibles de l’insuline (foie, muscle squelettique et tissus adipeux) ont été récoltés afin de faire des analyses d’immunobuvardage de type western. La quercétine, la catéchine et l’épicatéchine ont été identifiées comme étant les composés actifs responsables de l'effet antidiabétique du R. groenlandicum. Seules la catéchine et l’épicatéchine activent l’adipogénèse uniquement à forte concentration (125-150 M), tandis que la quercétine l’inhibe. L’étude in vivo a montré que le traitement avec R. groenlandicum chez les souris DIO réduit le gain de poids de 6%, diminue l'hyperglycémie de 13% et l’insulinémie plasmatique de 65% et prévient l’apparition des stéatoses hépatiques (diminution de 42% de triglycéride dans le foie) sans être toxique. Les analyses d’immunobuvardage ont montré que R. groenlandicum stimule la voie de l’insuline via la phosphorylation de l’Akt et a augmenté le contenu protéique en Glut 4 dans les muscles des souris traitées. Par contre, dans le foie, le R. groenlandicum passerait par deux voies différentes, soit la voie insulino-dépendante par l’activation de l’AKT, soit la voie insulino-indépendante par la stimulation de l’AMPK. L’amélioration observée des stéatoses hépatiques chez les souris DIO traitées, a été confirmée par une baisse du facteur de transcription, SREBP-1, impliqué dans la lipogénèse de novo, ainsi qu’une diminution de l’inflammation hépatique (diminution de l’activité d’IKK α/β). En conclusion, l’ensemble de ces résultats soutiennent le potentiel thérapeutique de Rhododendron groenlandicum et de ses composants actifs dans le traitement et la prévention du diabète de type 2. Nous avons validé l'innocuité et l'efficacité de cette plante issue de la médecine traditionnelle Cri, qui pourrait être un traitement alternatif du diabète de type 2 dans une population ayant une faible adhérence au traitement pharmacologique existant.

Contribution différentielle du tissu adipeux mâle et femelle dans l’établissement du diabète de type 2 et des altérations cardiovasculaires : rôle de l’apport lipidique

Au cours des dernières années, il est devenu évident que les sociétés des pays industrialisés sont à haut risque de maladies métaboliques. Une alimentation riche en énergie (lipide/glucide), combinée à une sédentarité accrue, est un facteur environnemental contribuant à l'augmentation de la prévalence de maladies reliées spécifiquement à des troubles endocriniens comme l'obésité et le diabète. Le traitement de ces désordres métaboliques doit donc passer par la connaissance et la compréhension des mécanismes moléculaires qui contrôlent ces désordres et le développement de traitements ciblés vers les facteurs responsables. Le tissu adipeux est une glande endocrine qui sécrète des substances, regroupées sous le terme d'adipokines, qui contrôlent l'homéostasie énergétique. L'augmentation de la masse adipeuse est responsable du développement de dérégulation hormonale qui mène à des dysfonctions physiologiques et métaboliques. Pour contrecarrer le développement démesuré du tissu adipeux, la signalisation insulinique ainsi que l’apport énergétique, responsables de la différenciation adipocytaire, doivent être inhibés. In vivo, la leptine, adipokine dont la concentration est corrélée à la masse adipeuse, présente des actions pro ou anti-insuliniques dans l’organisme pour réguler ce phénomène. Elle favorise l’effet inhibiteur de l’insuline sur la synthèse hépatique de glucose alors qu’elle s’oppose à son action sur l’expression des enzymes glucokinase et phosphoénol-pyruvate carboxykinase. La leptine influence aussi le taux circulant de triglycérides en diminuant sa concentration plasmatique. D'autre part, l'adiponectine, adipokine insulino- sensibilisante, voit sa sécrétion diminuée avec la prise de poids. La sensibilité à l'insuline est ainsi diminuée au fur et à mesure que le débalancement de ces deux adipokines s'accentue. La résistance à l'insuline s'installe alors pour s'opposer au stockage énergétique et à la prise illimitée de poids et la glycémie augmente. L'augmentation du glucose sanguin stimule la sécrétion d'insuline au niveau des cellules pancréatiques. C'est le diabète caractérisé par une hyperglycémie et une résistance à l'insuline. Le diabète, une des premières causes de mortalité dans le monde, est plus répandu sous sa forme non insulinodépendante (diabète de type 2, DT2) liée à l'obésité. Récemment, différents facteurs de transcription ont été identifiés comme régulateurs de l'expression d'une panoplie de gènes impliqués dans le métabolisme glucidique et lipidique. Parmi eux, les récepteurs des inducteurs de la prolifération des peroxysomes (PPAR, Peroxisome Proliferator-Activated Receptor), appartenant à la famille des récepteurs nucléaires. Les PPAR ont été démontrés comme ayant un rôle central dans le contrôle de la transcription des gènes codants pour des protéines impliquées dans le métabolisme : les adipokines. PPARg, en plus de son implication dans le contrôle de l'homéostasie glucidique et lipidique, est reconnu comme étant un facteur de transcription pivot régulant l'adipogenèse du fait de son expression majeure dans le tissu adipeux. D'autre part, il est bien établi maintenant que l'obésité et le diabète sont des facteurs contribuant au développement du processus inflammatoire vasculaire caractéristique de l’athérosclérose. En effet, les cellules endothéliales et musculaires lisses, principales composantes de la média de l’artère, sont très sensibles aux altérations métaboliques. Une diminution de la sensibilité à l’insuline entraine une réduction de la disponibilité du glucose et l’utilisation des acides gras comme alternatif par ces cellules. Ceci induit l’accumulation des acides gras oxydés dans l’intima et leur filtration dans la média pour former un core lipidique. Bien que l’induction de la dysfonction endothéliale soit impliquée très précocement, certaines études pointent l’accumulation lipidique dans les cellules musculaires lisses vasculaires (CML) et leur dysfonction comme déclencheurs de l’athérosclérose. Ce travail visait donc, dans un premier temps, à développer un modèle d'altérations métaboliques liées à la modulation de l'activité du tissu adipeux via une alimentation riche en lipides. Dans un second temps, cette étude tentait d'évaluer l’impact des adipocytes de souris sur les CML vasculaires et sur la modulation de leurs fonctions dans ce modèle d'altérations métaboliques et DT2 liés à l'alimentation et à l'obésité. Ainsi, par le biais de deux diètes pauvres en cholestérol à profil lipidique différent, nous avons développé un modèle murin présentant divers stades d'altérations du métabolisme allant jusqu'au DT2 en lien avec l'obésité chez les mâles et chez les femelles. D’autre part, des signes de cardiomyopathie ainsi qu’une modulation du taux des adipokines sont reliés à ces mêmes diètes. Parallèlement, l’activité de PPAR!2 est modulée chez les souris sous diètes enrichies en gras. Ensuite, nous avons démontré que les adipocytes, provenant de souris alimentées avec une diète enrichie en gras, modulaient la migration et la prolifération des CML comparativement au groupe contrôle. Ces modulations dépendaient en grande partie de la nature de la diète consommée, mais également du sexe de la souris. Par ailleurs, les altérations fonctionnelles des CML, couplées à des modulations géniques, sont associées aux changements du profil de sécrétion des adipokines mesurées chez les adipocytes. L’ensemble de ces travaux suggère une action directe de la nature de la stimulation du tissu adipeux blanc dans la modulation du profil de sécrétion des adipokines et l'induction du DT2 in vivo. Ces altérations de la physiologie adipocytaire se reflètent in vitro où le tissu adipeux contribue aux altérations physiopathologiques des CML liées au DT2. Ainsi, cette étude est l'une des premières à établir un lien direct entre les modulations adipocytaires et les effets de leurs sécrétions sur la physiologie des CML. Ces observations peuvent être exploitées cliniquement dans un développement futur d’outils thérapeutiques visant à prévenir et à traiter les troubles métaboliques et le DT2, en ciblant le tissu adipeux comme entité métabolique et endocrine.

Carence en œstrogènes et bases moléculaires du métabolisme des triglycérides et du cholestérol dans le foie et l'intestin : effet de l'exercice physique

La stéatose hépatique et la détérioration du profil lipidique plasmatique sont des pathologies métaboliques favorisées par la carence œstrogénique post-ménopausique. Cependant les mécanismes à la base de ces pathologies n’ont été que très peu étudiés. Le but de cette thèse a été d’investiguer les mécanismes moléculaires possibles à l’origine de l’hypercholestérolémie et de l’accumulation des lipides (triglycérides : TG et cholestérol) dans le foie en utilisant un modèle animal de la ménopause, la rate Sprague Dawley ovariectomisée (Ovx). Nous avons également examiné si le changement des habitudes de vie comme la pratique de l’exercice physique pouvait prévenir ou corriger les modifications induites par l’Ovx. Enfin, rosuvastatine (statine) a été utilisée comme thérapie pharmacologique de l’hypercholestérolémie dans le but de comprendre son effet au niveau moléculaire chez la rate Ovx. L’objectif de la première étude était de déterminer comment l’Ovx peut affecter les niveaux de TG et de cholestérol dans le foie des rates nourries avec une diète riche en lipides (HF : 42% gras). Les rates ont été soumises à la diète HF ou normale pendant 6 semaines avant d’être Ovx ou Sham (ovariectomie simulée), puis maintenues aux mêmes conditions diététiques pour 6 autres semaines. L’Ovx a provoqué une accumulation de TG dans le foie, mais pas la diète HF seule. Cependant, lorsque l’Ovx était combinée à la diète HF, l’accumulation des TG était beaucoup plus importante comparé à ce qui était observé chez les rates Ovx soumises à la diète normale. L’expression génique (ARNm) de CPT1 (Carnitine palmitoyltransferase 1), PGC1α (Peroxisome proliferator-activated receptor gamma, coactivator 1) et PPARα (Peroxysome proliferetor activated receptor alpha) intervenant dans l’oxydation des acides gras dans le foie était augmentée par la diète HF (p ˂ 0.001; p ˂ 0.01; p ˂ 0.05 respectivement) ; mais atténuée (p ˂ 0.05; p ˂ 0.05; p ˂ 0.07 respectivement) lorsque les rates ont été Ovx, favorisant ainsi l’accumulation des TG dans le foie. La combinaison de la diète HF à l’Ovx a également provoqué une hypercholestérolémie et une accumulation de cholestérol dans le foie malgré la diminution de l’expression de la HMGCoA-r (3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase), enzyme clé de la synthèse du cholestérol. Ceci était associé à l’inhibition de l’expression génique de CYP7a1 (Cytochrome P450, family 7, subfamily a, polypeptide 1), suggérant une diminution de la synthèse des acides biliaires. Ayant constaté dans la première étude que l’Ovx élevait les niveaux de cholestérol hépatique et plasmatique, nous nous sommes fixés comme objectif dans la deuxième étude d’évaluer les effets de l’Ovx sur l’expression génique des transporteurs et enzymes responsables du métabolisme du cholestérol et des acides biliaires dans le foie et l’intestin, et de vérifier si l’exercice sur tapis roulant pouvait prévenir ou corriger les changements causés par l’Ovx. L’hypercholestérolémie constatée chez les rates Ovx comparativement aux Sham était accompagnée de la diminution de l’expression génique des récepteurs des LDL (R-LDL), des résidus de lipoprotéines (LRP1), de SREBP-2 (Sterol regulatory element binding protein 2) et de PCSK9 (Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9) dans le foie, suggérant une défaillance dans la clairance des lipoprotéines plasmatiques. L’Ovx a aussi inhibé l’expression génique de la MTP (Microsomal triglyceride transfer protein) et stimulé celle de SR-B1 (Scavenger receptor class B, member 1); mais aucun changement n’a été observé avec CYP7a1. Ces changements moléculaires pourraient par conséquent favoriser l’accumulation de cholestérol dans le foie. L’exercice physique n’a pas corrigé les modifications causées par l’Ovx sur l’expression génique de ces molécules au niveau hépatique à l’exception de SREBP-2. Par contre, au niveau intestinal (iléum), l’exercice sur tapis roulant a inhibé l’expression génique des marqueurs moléculaires intervenant dans l’absorption des acides biliaires (OSTα/β, FXR, RXRα, Fgf15) et du cholestérol (LXRα, NCP1L1) au niveau de l’iléum chez les rates Sham entraînées. Ces adaptations pourraient prévenir le développement de l’hypercholestérolémie protégeant en partie contre la survenue de l’athérosclérose. Au vue des effets délétères (hypercholestérolémie et diminution de l’expression du R-LDL, PCSK9, LRP1, SREBP-2 et HMGCOA-r dans le foie) causés par l’Ovx sur le métabolisme du cholestérol constatés dans l’étude 2, la 3ième étude a été conçue pour évaluer l’efficacité de rosuvastatine (Ros) sur l’expression génique de ces marqueurs moléculaires chez les rates Ovx sédentaires ou soumises à l’entraînement volontaire. Ros a été administrée aux rates Ovx pendant 21 jours par voie sous-cutanée à la dose de 5mg/kg/j à partir de la 9ième semaine après l’Ovx. Ros n’a pas diminué la concentration plasmatique de LDL-C et de TC chez les rates Ovx. Par contre, Ros a stimulé (P ˂ 0.05) l’expression génique de PCSK9, SREBP-2, LRP1, HMGCoA-r et ACAT2 (Acyl-CoA cholesterol acyltransferase) mais pas significativement (P = 0.3) celle du R-LDL dans le foie des rates Ovx sédentaires et entraînées. Ros n’a pas réduit la concentration plasmatique de LDL-C probablement à cause de l’induction plus importante de PCSK9 par rapport au R-LDL. Cependant, la stimulation de LRP1 par Ros protège partiellement contre la survenue des maladies cardiovasculaires. En conclusion, les études de cette thèse indiquent que la baisse du niveau des œstrogènes entraîne des changements radicaux du métabolisme hépatique des TG et du cholestérol provoqués par des altérations de l’expression des gènes clés des voies métaboliques associées.

Les mécanismes de régulation du métabolisme lipidique par les peptides QRFP (pyroglutamylated RF-amide peptides)

Plusieurs cibles thérapeutiques dans le développement de médicaments contre l’obésité visent une diminution de l’appétit et de la masse adipeuse et à augmenter la dépense énergétique. L’appétit et le métabolisme énergétique sont régulés par certains neuropeptides qui agissent au niveau du système nerveux central, notamment dans l’hypothalamus. Parmi ces neuropeptides, les peptides RF-amide ou QRFP (pyroglutamylated RF-amide peptides), ainsi nommés par la présence du motif conservé Arg-Phe-NH2 dans le domaine C-terminal, induisent une hyperphagie et une augmentation de la masse adipeuse lorsqu’administrés par voie centrale. Les formes bioactives de ces peptides comprennent principalement 43 (QRFP-43) et 26 (QRFP-26) acides aminés. Outre les peptides QRFP, leurs récepteurs, les GPR103 de la famille des récepteurs à 7 passages transmembranaires couplés aux protéines G, sont exprimés dans l’hypothalamus. Plus récemment, des études ont montré la sécrétion de ces neuropeptides, et la présence du GPR103, dans le tissu adipeux. Cependant, le rôle de la voie signalétique (QRFP/GPR103) dans la régulation du métabolisme lipidique au niveau périphérique est peu connu. Les travaux de cette thèse ont porté sur la caractérisation des effets adipogéniques périphériques des neuropeptides QRFP. En premier lieu, nos travaux ont montré que les adipocytes 3T3-L1 et les adipocytes murins isolés des dépôts adipeux blancs expriment le prépro-QRFP et uniquement le récepteur GPR103B, un des deux sous-types de récepteurs présents chez la souris. De plus, nous avons montré que l’expression du récepteur est régulée par une diète riche en lipides réduisant l’expression du prépro-QRFP, mais augmentant celle du GPR103B dans les dépôts lipidiques. Chez l’humain, les adipocytes de l’omentum expriment autant le GPR103 que le prépro-QRFP. Nous avons de plus étudié la fonctionnalité du GPR103B dans les adipocytes 3T3-L1 par l’utilisation d’ARN interférents. Nous avons observé que ce récepteur médie les effets adipogéniques des QRFPs en augmentant l’expression du récepteur nucléaire PPAR-gamma (peroxisome proliferator-activated receptor gamma) et le facteur de transcription C/EBP-alpha (CCAAT-enhancer binding protein alpha) résultant en une accumulation des triglycérides. Nous avons aussi mis en évidence les effets anti-lipolytiques des QRFPs. En effet, les QRFP inhibent fortement la lipolyse induite avec l’isoprotérénol. L’étude des mécanismes moléculaires à l’origine des effets anti-lipolytiques du QRFP-43 a montré l’activation de la voie de signalisation PI3-K/PKB (phosphatidylinositol 3-kinase/protéine kinase B) en réponse à la stimulation du GPR103B. La réponse anti-lipolytique induite par le QRFP-43 est associée à une diminution de la phosphorylation de la périlipine A (PLIN1a) et de la lipase hormono-sensible (HSL). Nos études ont élucidé les mécanismes conduisant à l’inhibition de la phosphorylation de la PLIN1a en réponse à l’activation du GPR103B, impliquant l’inhibition de la migration de la cavéoline 1 et de la sous unité catalytique de la protéine kinase A (PKA) au niveau des gouttelettes lipidiques, ainsi que l’inhibition de l’activité des Src kinases et de la protéine kinase C (PKC). En conclusion, nos travaux ont montré que les QRFP-43 et -26 exercent un effet adipogénique et anti-lipolytique dans les adipocytes, mettant ainsi en évidence le rôle des neuropeptides QRFPs dans la régulation du métabolisme lipidique au niveau adipocytaire.

The specific in vivo role of PPARgamma and its downstream signaling pathway in the pathophysiology of Osteoarthritis

L'arthrose est une maladie articulaire dégénérative, avec une pathogenèse inconnue. Des études récentes suggèrent que l'activation du facteur de transcription du récepteur activateur de la prolifération des peroxysomes (PPAR) gamma est une cible thérapeutique pour ce maladie. Les agonistes du PPARγ inhibent l'inflammation et réduisent la synthèse des produits de dégradation du cartilage in vitro et in vivo. Cependant, des études utilisant des agonistes du PPARγ n’élucident pas les effets exacts médiés par ce gène complexe. En effet, certains de ces agonistes ont la capacité de régulariser d'autres voies de signalisation indépendantes de PPARγ, ainsi entraînant des effets secondaires graves. Afin d'obtenir une efficacité thérapeutique avec potentiellement moins de problèmes de sécurité, il est donc essentiel d'élucider, in vivo, le rôle exact de PPARγ dans la physiopathologie OA. Mon projet de thèse permettra de déterminer, pour la première fois, le rôle spécifique de PPARγ in vivo dans la physiopathologie OA. Les souris utilisées pour l’étude avaient une délétion conditionnelle du gène PPARγ dans le cartilage. Ces dernières ont été générées en employant le système LoxP/Cre. Pour tester cette hypothèse, j'ai généré deux types de souris avec une délétion au PPARγ, (a) une suppression du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage germinale pour l'étude de l'arthrose liée au développement et à l'âge et (b) la suppression inductible du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage chez la souris adulte pour les études OA. L’étude précédente dans notre laboratoire, utilisant ces souris ayant une délétion au gène PPARγ germinales, montre que ces souris présentent des anomalies du développement du cartilage. J'ai également exploré si ces souris qui présentent des défauts précoces du développement ont toutes les modifications phénotypiques dans le cartilage au cours du vieillissement. Mes résultats ont montré que les souris adultes, ayant une délétion au gène PPARγ, ont présenter un phénotype de l'arthrose spontanée associée à une dégradation du cartilage, l’hypocellularité, la fibrose synoviale. Cette étude a montré que PPARγ est un régulateur essentiel pour le cartilage, et c’est le manque (l’absence) de ce dernier qui conduit à un phénotype de l'arthrose spontanée accélérée (American Journal of Pathologie). A partir de ce but de l'étude, on n’a pas pu vérifier si ces souris présentaient l’OA spontanée en raison des défauts de développement ou à la suite de la délétion du gène PPARγ. Pour contourner les défauts de développement, j'ai généré des souris ayant une délétion du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage inductible avec le système Col2rTACre. Ces souris ont été soumises à modèle de la chirurgie OA (DMM: déstabilisation du ménisque médial) et les résultats révèlent que les souris PPARγ KO ont une dégradation accélérée du cartilage, une hypocellularité, une fibrose synoviale et une augmentation de l'expression des marqueurs cataboliques et des marqueurs inflammatoire. La perte de PPAR dans le cartilage articulaire est un évènement critique qui initie la dégradation de cartilage dans OA. Les études récentes suggèrent que le procès d’autophagie, une forme de survie cellulaire programmée, est altéré pendant l’OA et peut contribuer vers une protection diminuée des cellules, résultant la dégradation du cartilage. J’ai donc exploré le rôle de PPARγ dans la protection des cellules en déterminant l’effet de manque de PPARγ dans le cartilage par l’expression de mTOR (régulateur négatif principal d’autophagie) et les gènes d’autophagie durant OA. Mes résultats ont montré que les souris KO PPARγ présentent également une augmentation sur l'expression de mTOR et une diminution sur l’expression des marqueurs autophagiques en comparaison avec les chondrocytes articulaires isolés des souris contrôles OA. J'ai suggéré l'hypothèse que PPARγ contrôle la régulation de la signalisation de mTOR/autophagie, et finalement la mort des chondrocytes et l’expression des facteurs cataboliques et les facteurs inflammatoire. Pour tester cette hypothèse, j’ai fait la transfection des chondrocytes arthrosiques PPARγ-KO avec le vecteur d’expression de PPARγ pour déterminer si la restauration de l'expression de PPARγ peut sauver le phénotype des cellules PPARγ-KO OA. J'ai observé que la restauration de l'expression de PPARγ dans les cellules PPARγ-KO en présence du vecteur d'expression PPARγ, a pu considérablement régulariser négativement l'expression de mTOR et mettre en règle positivement l'expression des gènes autophagiques ainsi que le sauvetage significative de l'expression du collagène de type II et l’aggrecan et de baisser de manière significative l'expression de marqueurs cataboliques critiques et des marqueurs inflammatoires. Pour prouver que l’augmentation de la signalisation de mTOR et la diminution de l'autophagie est responsable du phénotype OA accélérée observée dans les souris PPARγ KO in vivo, j'ai généré les souris doubles KO PPARγ- mTOR inductible spécifique du cartilage en utilisant le système Col2 - rtTA -Cre et soumis ces souris à DMM modèle de l'arthrose. Mes résultants démontrent que les souris avec PPARγ- mTOR doubles KO ont été significativement protégés contre les OA DMM induites associées à une protection significative contre la destruction du cartilage, la perte de protéoglycanes et la perte de chondro-cellularité par rapport aux souris témoins. Considérant que mTOR est un répresseur majeur de l'autophagie, j'ai trouvé que l'expression de deux marqueurs de l'autophagie critiques (ULK1 et LC3B) a été significativement plus élevée dans les chondrocytes extraits les souris doubles KO PPARγ-mTOR par rapport aux souris témoins. En plus, les études de sauvetage in vitro en utilisant le vecteur d'expression PPAR et les études in vivo utilisant les souris doubles KO PPARγ- mTOR montrent que PPARγ est impliqué dans la régulation de la protéine signalant de mTOR/autophagie dans le cartilage articulaire. Ces résultats contournent PPARγ et sa signalisation en aval de mTOR/autophagie en tant que cibles thérapeutiques potentielles pour le traitement de l'arthrose.

Régulation de l'expression de PPARγ dans l'arthrose

L’arthrose (OA) est une maladie dégénérative très répondue touchant les articulations. Elle est caractérisée par la destruction progressive du cartilage articulaire, l’inflammation de la membrane synoviale et le remodelage de l’os sous chondral. L’étiologie de cette maladie n’est pas encore bien définie. Plusieurs études ont été menées pour élucider les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans le développement de l’OA. Les effets protecteurs du récepteur activé par les proliférateurs de peroxysomes gamma (PPARγ) dans l'OA sont bien documentés. Il a été démontré que PPARγ possède des propriétés anti-inflammatoires et anti-cataboliques. Aussi, plusieurs stimuli ont été impliqués dans la régulation de l’expression de PPARγ dans différents types cellulaires. Cependant, les mécanismes exacts responsables de cette régulation ainsi que le profil de l’expression de ce récepteur au cours de la progression de l’OA ne sont pas bien connus. Dans la première partie de nos travaux, nous avons essayé d’élucider les mécanismes impliqués dans l’altération de l’expression de PPARγ dans cette maladie. Nos résultats ont confirmé l’implication de l’interleukine-1β (IL-1β), une cytokine pro-inflammatoire, dans la réduction de l’expression de PPARγ au niveau des chondrocytes du cartilage articulaire. Cet effet coïncide avec l'induction de l’expression du facteur de transcription à réponse précoce de type 1 (Egr-1). En plus, la diminution de l'expression de PPARγ a été associée au recrutement d'Egr-1 et la réduction concomitante de la liaison de Sp1 au niveau du promoteur de PPARγ. Dans la deuxième partie de nos travaux, nous avons évalué le profil d’expression de ce récepteur dans le cartilage au cours de la progression de cette maladie. Le cochon d’inde avec OA spontanée et le chien avec OA induite par rupture du ligament croisé antérieur (ACLT) deux modèles animaux d’OA ont été utilisés pour suivre l’expression des trois isoformes de PPARs : PPAR alpha (α), PPAR béta (β) et PPAR gamma (γ) ainsi que la prostaglandine D synthase hématopoïétique (H-PGDS) et la prostaglandine D synthase de type lipocaline (L-PGDS) deux enzymes impliquées dans la production de l’agoniste naturel de PPARγ, la 15-Deoxy-delta(12,14)-prostaglandine J(2) (15d-PGJ2). Nos résultats ont démontré des changements dans l’expression de PPARγ et la L-PGDS. En revanche, l’expression de PPARα, PPARβ et H-PGDS est restée stable au fil du temps. La diminution de l’expression de PPARγ dans le cartilage articulaire semble contribuer au développement de l’OA dans les deux modèles animaux. En effet, le traitement des chondrocytes par de siRNA dirigé contre PPARγ a favorisé la production des médiateurs arthrosiques tels que l'oxyde nitrique (NO) et la métalloprotéase matricielle de type 13 (MMP-13), confirmant ainsi le rôle anti-arthrosique de ce récepteur. Contrairement à ce dernier, le niveau d'expression de la L-PGDS a augmenté au cours de la progression de cette maladie. La surexpression de la L-PGDS au niveau des chondrocytes humains a été associée à la diminution de la production de ces médiateurs arthrosiques, suggérant son implication dans un processus de tentative de réparation. En conclusion, l’ensemble de nos résultats suggèrent que la modulation du niveau d’expression de PPARγ, de la L-PGDS et d’Egr-1 au niveau du cartilage articulaire pourrait constituer une voie thérapeutique potentielle dans le traitement de l’OA et probablement d’autres formes d'arthrite.

Personalized nutrition for the prevention of cardiovascular disease: a future perspective

Cardiovascular disease (CVD) is responsible for significant morbidity and mortality in the Western and developing world. This multifactorial disease is influenced by many environmental and genetic factors. At present, public health advice involves prescribed population-based recommendations, which have been largely unsuccessful in reducing CVD risk. This is, in part, due to individual variability in response to dietary manipulations, that arises from nutrient-gene interactions (defined by the term 'nutrigenetics'). The shift towards personalized nutritional advice is a very attractive proposition, where, in principle, an individual can be given dietary advice specifically tailored to their genotype. However, the evidence-base for the impact of interactions between nutrients and fixed genetic variants on biomarkers of CVD risk is still very limited. This paper reviews the evidence for interactions between dietary fat and two common polymorphisms in the apolipoprotein E and peroxisome proliferator-activated receptor-gamma genes. Although an increased understanding of how these and other genes influence response to nutrients should facilitate the progression of personalized nutrition, the ethical issues surrounding its routine use need careful consideration.

Non-genomic effects of PPARgamma ligands: inhibition of GPVI-stimulated platelet activation

BACKGROUND: Peroxisome proliferator-activated receptor-(gamma) (PPAR(gamma)) is expressed in human platelets although in the absence of genomic regulation in these cells, its functions are unclear. OBJECTIVE: In the present study, we aimed to demonstrate the ability of PPAR(gamma) ligands to modulate collagen-stimulated platelet function and suppress activation of the glycoprotein VI (GPVI) signaling pathway. METHODS: Washed platelets were stimulated with PPAR(gamma) ligands in the presence and absence of PPAR(gamma) antagonist GW9662 and collagen-induced aggregation was measured using optical aggregometry. Calcium levels were measured by spectrofluorimetry in Fura-2AM-loaded platelets and tyrosine phosphorylation levels of receptor-proximal components of the GPVI signaling pathway were measured using immunoblot analysis. The role of PPAR(gamma) agonists in thrombus formation was assessed using an in vitro model of thrombus formation under arterial flow conditions. RESULTS: PPAR(gamma) ligands inhibited collagen-stimulated platelet aggregation that was accompanied by a reduction in intracellular calcium mobilization and P-selectin exposure. PPAR(gamma) ligands inhibited thrombus formation under arterial flow conditions. The incorporation of GW9662 reversed the inhibitory actions of PPAR(gamma) agonists, implicating PPAR(gamma) in the effects observed. Furthermore, PPAR(gamma) ligands were found to inhibit tyrosine phosphorylation levels of multiple components of the GPVI signaling pathway. PPAR(gamma) was found to associate with Syk and LAT after platelet activation. This association was prevented by PPAR(gamma) agonists, indicating a potential mechanism for PPAR(gamma) function in collagen-stimulated platelet activation. CONCLUSIONS: PPAR(gamma) agonists inhibit the activation of collagen-stimulation of platelet function through modulation of early GPVI signalling.

Association of the PPARGC1A gene polymorphism with diabetic nephropathy in an Asian Indian population (CURES-41)

BACKGROUND: The aim of this study was to evaluate the association of polymorphisms of the peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARG) gene and peroxisome proliferators-activated receptor gamma co-activator 1 alpha (PPARGC1A) gene with diabetic nephropathy (DN) in Asian Indians. METHODS: Six common polymorphisms, 3 of the PPARG gene [-1279G/A, Pro12Ala, and His478His (C/T)] and 3 of the PPARGC1A gene (Thr394Thr, Gly482Ser, and +A2962G) were studied in 571 normal glucose-tolerant (NGT) subjects, 255 type 2 diabetic (T2D) subjects without nephropathy, and 141 DN subjects. Genotypes were determined by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) and direct sequencing. Logistic regression analysis was performed to assess the covariables associated with DN. RESULTS: Among the 6 polymorphisms examined, only the Gly482Ser of the PPARGC1A gene was significantly associated with DN. The genotype frequency of Ser/Ser genotype of the PPARGC1A gene was 8.8% (50/571) in NGT subjects, 7.8% (20/255) in T2D subjects, and 29.8% (42/141) in DN subjects. The odds ratios (ORs) for DN for the susceptible Gly/Ser and Ser/Ser genotype after adjusting for age, sex, body mass index, and duration of diabetes were 2.14 [95% confidence interval (CI), 1.23-3.72; P = 0.007] and 8.01 (95% CI, 3.89-16.47; P < 0.001), respectively. The unadjusted OR for DN for the XA genotype of the Thr394Thr polymorphism was 1.87 (95% CI, 1.20-2.92; P = 0.006) compared to T2D subjects. However, the significance was lost (P = 0.061) when adjusted for age, sex, BMI, and duration of diabetes. The +A2962G of PPARGC1A and the 3 polymorphisms of PPARG were not associated with DN. CONCLUSION: The Gly482Ser polymorphism of the PPARGC1A gene is associated with DN in Asian Indians.

Absence of Association of Metabolic Syndrome with PPARGC1A, PPARG and UCP1 Gene Polymorphisms in Asian Indians

The objective of this study was to evaluate the association of PPARG coactivator1 alpha (PPARGC1A), peroxisome proliferator activated receptor gamma (PPARG), and uncoupling protein1 (UCP1) gene polymorphisms with the metabolic syndrome (MS) in an Asian Indian population. Nine common polymorphisms were genotyped via polymerase chain reaction restriction fragment length polymorphism and direct sequencing in 950 normal glucose-tolerant subjects and 550 type 2 diabetic subjects, chosen randomly from the Chennai Urban Rural Epidemiological Study, an ongoing population based study in Southern India. Among the 9 polymorphisms examined, only the Thr394Thr variant of the PPARGC1A gene was significantly associated with diabetes and obesity. The genotype frequency of GA of Thr394Thr variant was 16% (138/887) in the nonMS group and 22% (136/613) in the MS group, and this genotype frequency was significantly higher with MS both in males (p = 0.01) and females (p = 0.05), compared to the without-MS group. Logistic regression analysis revealed that the odds ratio for MS for the susceptible genotype GA of Thr394Thr was 1.411 [95% CI: 1.03-1.84, p = 0.012]. In the multiple logistic regression analysis, however, there was no association of this polymorphism as an independent factor with MS. Hence, the study shows that the polymorphisms in the PPARGC1A, PPARG and UCP1 genes are not associated with MS in Asian Indians.

Lack of association between serum adiponectin levels and the Pro12Ala polymorphism in Asian Indians

AIMS: The aim of the study was to investigate the association of serum adiponectin levels with the Pro12Ala polymorphism of the peroxisome proliferator activated receptor-gamma (PPARG) gene in Asian Indians. METHODS: We selected 400 diabetic subjects, 200 with the Pro12Pro genotype (100 male and 100 female) and 200 with the Pro12Ala genotype (100 male and 100 female) and 400 age- and sex-matched normal glucose tolerance subjects with similar genotype profiles from the Chennai Urban Rural Epidemiology Study. Fasting serum adiponection levels were measured using radioimmunoassay. The Pro12Ala polymorphism was genotyped by PCR-restriction fragment length polymorphism using BstUI. RESULTS: All clinical and biochemical parameters were similar in the subjects with the Pro12Pro and Pro12Ala genotypes. There was no significant difference in serum adiponectin values between subjects with the Pro12Pro and Pro12Ala genotypes (males 5.4 vs. 5.8 microg/ml, P = 0.546; females 6.9 vs. 7.2 microg/ml, P = 0.748). Adiponectin values did not differ among these two genotypes even when categorized based on their diabetes status (normal glucose tolerance Pro12Pro 7.9 vs. Pro12Ala 7.7 microg/ml, P = 0.994; diabetes Pro12Pro 4.7 vs. Pro12Ala 5.4 microg/ml, P = 0.622). CONCLUSION: The Pro12Ala polymorphism of the PPARG gene is not associated with serum adiponectin levels in Asian Indians.

Effect of polymorphisms in the PPARGC1A gene on body fat in Asian Indians

OBJECTIVE: To evaluate whether polymorphisms in the peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator-1 alpha (PPARGC1A) gene were related to body fat in Asian Indians. METHODS: Three polymorphisms of PPARGC1A gene, the Thr394Thr, Gly482Ser and +A2962G, were genotyped on 82 type 2 diabetic and 82 normal glucose tolerant (NGT) subjects randomly chosen from the Chennai Urban Rural Epidemiology Study using PCR-RFLP, and the nature of the variants were confirmed using direct sequencing. Linkage disequilibrium (LD) was estimated from the estimates of haplotypic frequencies using an expectation-maximization algorithm. Visceral, subcutaneous and total abdominal fat were measured using computed tomography, whereas dual X-ray absorptiometry was used to measure central abdominal and total body fat. RESULTS: None of the three polymorphisms studied were in LD. The genotype (0.59 vs 0.32, P=0.001) and allele (0.30 vs 0.17, P=0.007) frequencies of Thr394Thr polymorphism were significantly higher in type 2 diabetic subjects compared to those in NGT subjects. The odds ratio for diabetes (adjusted for age, sex and body mass index) for the susceptible genotype, XA (GA+AA) of Thr394Thr polymorphism, was 2.53 (95% confidence intervals: 1.30-5.04, P=0.009). Visceral and subcutaneous fat were significantly higher in NGT subjects with XA genotype of the Thr394Thr polymorphism compared to those with GG genotype (visceral fat: XA 148.2+/-46.9 vs GG 106.5+/-51.9 cm(2), P=0.001; subcutaneous fat: XA 271.8+/-167.1 vs GG 181.5+/-78.5 cm(2), P=0.001). Abdominal (XA 4521.9+/-1749.6 vs GG 3445.2+/-1443.4 g, P=0.004), central abdominal (XA 1689.0+/-524.0 vs GG 1228.5+/-438.7 g, P<0.0001) and non-abdominal fat (XA 18763.8+/-8789.4 vs GG 13160.4+/-4255.3 g, P<0.0001) were also significantly higher in the NGT subjects with XA genotype compared to those with GG genotype. The Gly482Ser and +A2962G polymorphisms were not associated with any of the body fat measures. CONCLUSION: Among Asian Indians, the Thr394Thr (G --> A) polymorphism is associated with increased total, visceral and subcutaneous body fat.