Ghrelin and the brain-gut axis as a pharmacological target for appetite control

Appetite regulation is highly complex and involves a large number of orexigenic and anorexigenic peptide hormones. These are small, processed, secreted peptides derived from larger prepropeptide precursors. These peptides are important targets for the development of therapeutics for obesity, a global health epidemic. As a case study, we consider the ghrelin axis. The ghrelin axis is likely to be a particularly useful drug target, as it also plays a role in energy homeostasis, adipogenesis, insulin regulation and reward associated with food intake. Ghrelin is the only known circulating gut orexigenic peptide hormone. As it appears to play a role in diet-induced obesity, blocking the action of ghrelin is likely to be effective for treating and preventing obesity. The ghrelin peptide has been targeted using a number of approaches, with ghrelin mirror-image oligonucleotides (Spiegelmers) and immunotherapy showing some promise. The ghrelin receptor, the growth hormone secretagogue receptor, may also provide a useful target and a number of antagonists and inverse agonists have been developed. A particularly promising new target is the enzyme which octanoylates ghrelin, ghrelin O-acyltransferase (GOAT), and drugs that inhibit GOAT are likely to circumvent pharmacological issues associated with approaches that directly target ghrelin or its receptor.

Simian Virus 40 Small T Antigen Activates AMPK and Triggers Autophagy To Protect Cancer Cells from Nutrient Deprivation

As tumors grow larger, they often experience an insufficient supply of oxygen and nutrients. Hence, cancer cells must develop mechanisms to overcome these stresses. Using an in vitro transformation model where the presence of the simian virus 40 (SV40) small T (ST) antigen has been shown to be critical for tumorigenic transformation, we investigated whether the ST antigen has a role to play in regulating the energy homeostasis of cancer cells. We find that cells expressing the SV40 ST antigen (+ST cells) are more resistant to glucose deprivation-induced cell death than cells lacking the SV40 ST antigen (-ST cells). Mechanistically, we find that the ST antigen mediates this effect by activating a nutrient-sensing kinase, AMP-activated protein kinase (AMPK). The basal level of active, phosphorylated AMPK was higher in +ST cells than in -ST cells, and these levels increased further in response to glucose deprivation. Additionally, inhibition of AMPK in +ST cells increased the rate of cell death, while activation of AMPK in -ST cells decreased the rate of cell death, under conditions of glucose deprivation. We further show that AMPK mediates its effects, at least in part, by inhibiting mTOR (mammalian target of rapamycin), thereby shutting down protein translation. Finally, we show that +ST cells exhibit a higher percentage of autophagy than -ST cells upon glucose deprivation. Thus, we demonstrate a novel role for the SV40 ST antigen in cancers, where it functions to maintain energy homeostasis during glucose deprivation by activating AMPK, inhibiting mTOR, and inducing autophagy as an alternate energy source.

Chemical Shifts to Metabolic Pathways: Identifying Metabolic Pathways Directly from a Single 2D NMR Spectrum

Identifying cellular processes in terms of metabolic pathways is one of the avowed goals of metabolomics studies. Currently, this is done after relevant metabolites are identified to allow their mapping onto specific pathways. This task is daunting due to the complex nature of cellular processes and the difficulty in establishing the identity of individual metabolites. We propose here a new method: ChemSMP (Chemical Shifts to Metabolic Pathways), which facilitates rapid analysis by identifying the active metabolic pathways directly from chemical shifts obtained from a single two-dimensional (2D) C-13-H-1] correlation NMR spectrum without the need for identification and assignment of individual metabolites. ChemSMP uses a novel indexing and scoring system comprised of a ``uniqueness score'' and a ``coverage score''. Our method is demonstrated on metabolic pathways data from the Small Molecule Pathway Database (SMPDB) and chemical shifts from the Human Metabolome Database (HMDB). Benchmarks show that ChemSMP has a positive prediction rate of >90% in the presence of deduttered data and can sustain the same at 60-70% even in the presence of noise, such as deletions of peaks and chemical shift deviations. The method tested on NMR data acquired for a mixture of 20 amino acids shows a success rate of 93% in correct recovery of pathways. When used on data obtained from the cell lysate of an unexplored oncogenic cell line, it revealed active metabolic pathways responsible for regulating energy homeostasis of cancer cells. Our unique tool is thus expected to significantly enhance analysis of NMIR-based metabolomics data by reducing existing impediments.

Energetics and Structural Characterization of the large-scale Functional Motion of Adenylate Kinase

Adenylate Kinase (AK) is a signal transducing protein that regulates cellular energy homeostasis balancing between different conformations. An alteration of its activity can lead to severe pathologies such as heart failure, cancer and neurodegenerative diseases. A comprehensive elucidation of the large-scale conformational motions that rule the functional mechanism of this enzyme is of great value to guide rationally the development of new medications. Here using a metadynamics-based computational protocol we elucidate the thermodynamics and structural properties underlying the AK functional transitions. The free energy estimation of the conformational motions of the enzyme allows characterizing the sequence of events that regulate its action. We reveal the atomistic details of the most relevant enzyme states, identifying residues such as Arg119 and Lys13, which play a key role during the conformational transitions and represent druggable spots to design enzyme inhibitors. Our study offers tools that open new areas of investigation on large-scale motion in proteins.

Hemodinâmica cardíaca e o metabolismo energético mitocondrial de camundongos adultos hiperalimentados na lactação

O desequilíbrio nutricional no início da vida leva ao desenvolvimento da obesidade, diabetes e doenças cardiovasculares na idade adulta. Este estudo teve como objetivo analisar os efeitos a longo prazo da hiperalimentação na lactação por meio do modelo de redução da ninhada na hemodinâmica e bioenergética cardíaca. Vinte e quatro camundongos machos Swiss adultos foram divididos em dois grupos (controle e hiperalimentado) submetidos a duas condições (linha de base e isquemia/reperfusão) formando quatro grupos no total: grupo controle linha de base (GCLB), grupo controle isquemia/reperfusão (GCIR), grupo hiperalimentado linha de base (GHLB) e o grupo hiperalimentado isquemia/reperfusão (GHIR), todos com seis camundongos/grupo. As alterações cardíacas foram analisadas por meio da hemodinâmica cardíaca, da respiração mitocondrial e da biologia molecular. Os parâmetros hemodinâmicos analisados foram a velocidade de contração (Max dP/dt), a velocidade de relaxamento (Min dP/dt), o tempo de relaxamento cardíaco isovolumétrico (Tau) e os batimentos por minuto (BPM). A respiração mitocondrial foi avaliada por meio da razão do controle respiratório (RCR) na oxidação de carboidratos e ácidos gordos, e finalmente, a biologia molecular, através de proteínas-chave como a proteína quinase B (AKT), a proteína quinase ativada por adenosina monofosfato (AMPK), a carnitina palmitoil transferase 1 (CPT-1), a proteína desacopladora 2 (UCP2), o 4-hidroxinonenal (4-HNE) e a gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH). Os camundongos do GH desenvolveram maior peso corporal (30,95%, P<0,001), gordura epididimal (68,64%, P<0,001), gordura retroperitoneal (109,38%, P<0,01) e glicemia de jejum (19,52%, P<0,05) comparados aos do GC. Os parâmetros Max dP/dt e BPM apresentaram diminuição no GHIR quando comparado ao GHLB (P<0,001 e P<0,05). O parâmetro Min dP/dt apresentou-se reduzido no GCIR e GHIR quando comparado aos grupos GCLB e GCLB (P<0,05; P<0,0001 respectivamente). Camundongos do GHIR apresentaram redução do Tau quando comparado aos grupos GCIR e GHLB (P<0,0001). Estes desequilíbrios na hemodinâmica cardíaca foram associados a função mitocondrial, uma vez que, o GHLB apresenta a RCR reduzida para oxidação de ácidos graxos e carboidratos (P<0,05 e P<0,01, respectivamente) e o GHIR apenas na oxidação dos ácidos graxos (P<0,01). Além disso, o GHIR apresentou diversas alterações nas proteínas-chave do metabolismo energético cardíaco, como diminuição do conteúdo de AKT (P<0,05) e aumento do conteúdo de CPT-1 (P<0,05), 4-HNE (P<0,05) e GAPDH (P<0,05) quando comparado ao CGIR. Finalmente, a expressão do mRNA para CPT1, GAPDH e UCP2 foi aumentada no GHIR quando comparado aos GCIR (P<0,05) e GHLB (P<0,05). A expressão de mRNA para UCP2 e CPT-1 foi reduzida no GCIR quando comparado ao GCLB (P<0,01 e P<0,05, respectivamente). O estudo apresenta resultados consistentes, demonstrando efeitos deletérios sobre o metabolismo cardíaco adulto resultante de alterações nutricionais durante a lactação.

Motilin and ghrelin gene experienced episodic evolution during primitive placental mammal evolution

Motilin and ghrelin, members of a structure-function-related hormone family, play important roles in gastrointestinal function, regulation of energy homeostasis and growth hormone secretion. We observed episodic evolution in both of their prehormone gene sequences during primitive placental mammal evolution, during which most of the nonsynonymous changes result in radical substitution. Of note, a functional obestatin hormone might have only originated after this episodic evolution event. Early in placental mammal evolution, a series of biology complexities evolved. At the same time the motilin and ghrelin prehormone genes, which play important roles in several of these processes, experienced episodic evolution with dramatic changes in their coding sequences. These observations suggest that some of the lineage-specific physiological adaptations are due to episodic evolution of the motilin and ghrelin genes.

Leptin cDNA cloning and its mRNA expression in plateau pikas (Ochotona curzoniae) from different altitudes on Qinghai-Tibet Plateau

Leptin, an adipocyte-derived hormone, plays all important role in body energy homeostasis. Plateau pika (Ochotona curzoniae), an endemic and keystone species living only at 3000-5000 in above sea level oil Qinghai-Tibet Plateau, is a typically high hypoxia and low temperature tolerant mammal with high resting metabolic rate (RMR), non-shivering thermogenesis (NST), and high ratio of oxygen utilization to cope with harsh plateau environment. To explore the molecular mechanism of ecological acclimation in plateau pika, we first cloned pika leptin cDNA and compared its mRNA expression in different altitudes (3200 and 3900 in) using real-time RTPCR (Taqman probe) technology. The full-length pika leptin cDNA was 3015 with 504 bp open-reading frame encoding the precursor peptide of 167 amino acids including 21 residues of signal peptide. Pika leptin was 70-72% homologous to that of other species and was of similarly structural characteristics with other species. The pika-specific genetic diversity in leptin sequence occurred at twenty sites. With the increase in attitude, there were larger fat store and high level of ob gene expression in plateau pika. Our results indicated that leptin is sensitive to cold and hypoxia plateau environment and may play one of important roles in pika's ecological adaptation to harsh plateau environment. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

Glycemic State Regulates Brain-Derived Neurotrophic Factor Responsiveness of Neurons in the Paraventricular Nucleus of the Hypothalamus

Brain derived neurotrophic factor (BDNF) is a member of the family of neurotrophins and binds to the tropomyosin-related kinase B (TrkB) receptor. Like other neurotrophic factors, BDNF is involved in the development and differentiation of neurons. Recently, studies have suggested important roles for BDNF in the regulation of energy homeostasis. The paraventricular nucleus (PVN) is critical for normal energy balance contains high levels of both BDNF and TrkB mRNA. Studies have shown that microinjections of BDNF into the PVN increase energy expenditure, suggesting BDNF plays a role in energy homeostasis through direct actions in this hypothalamic nucleus. We used male Sprague-Dawley rats to perform whole-cell current-clamp experiments from PVN neurons in slice preparation. BDNF was bath applied at a concentration of 2nM and caused depolarizations in 54% of neurons (n = 25; mean change in membrane potential: 8.9 ± 1.2 mV), hyperpolarizations in 23% (n = 11; mean change in membrane potential: -6.7 ± 1.4 mV), while the remaining cells tested were unaffected. Previous studies showing effects of BDNF on γ-aminobutyric acid type A (GABAA) mediated neurotransmission in PVN led us to examine if these BDNF-mediated changes in membrane potential were maintained in the presence of tetrodotoxin (TTX) sodium channel blocker (N = 9; 56% depolarized, 22% hyperpolarized, 22% non-responders) and bicuculline (GABAA antagonist) (N = 12; 42% depolarized, 17% hyperpolarized, 41% non-responders), supporting the conclusion that these effects on membrane potential were postsynaptic. We also evaluated the effects of BDNF on these neurons across varying physiologically relevant extracellular glucose concentrations. At 10 mM 23% (n = 11; mean: -6.7 ± 1.4 mV) of PVN neurons hyperpolarized in response to BDNF treatment, whereas at 0.2 mM glucose, 71% showed hyperpolarizing effects (n = 12; mean: -6.3 ± 2.8 mV). Our findings reveal that BDNF has direct impacts on PVN neurons and that these neurons are capable of integrating multiple sources of metabolically relevant input. Our analysis regarding glucose concentrations and their effects on these neurons’ response to other metabolic signals emphasizes the importance of using physiologically relevant conditions for study of central pathways involved in the regulation of energy homeostasis.

Regulatory interactions between the metabolic sensors SIRT1 and AMPK in modulating PPARα linked functions, in obesity-dependent type 2 diabetes mellitus

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas (Ciências Funcionais), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2014

Monocarboxylate transporters: new players in body weight regulation.

Over the last two decades, several genes have been identified that appear to play a role in the regulation of energy homeostasis and body weight. For a small subset of them, a reduction or an absence of expression confers a resistance to the development of obesity. Recently, a knockin mouse for a member of the monocarboxylate transporter (MCT) family, MCT1, was demonstrated to exhibit a typical phenotype of resistance to diet-induced obesity and a protection from its associated metabolic perturbations. Such findings point out at MCTs as putatively new therapeutic targets in the context of obesity. Here, we will review what is known about MCTs and their possible metabolic roles in different organs and tissues. Based on the description of the phenotype of the MCT1 knockin mouse, we will also provide some insights about their putative roles in weight gain regulation.

Evidence for hypothalamic ketone body sensing: impact on food intake and peripheral metabolic responses in mice.

Monocarboxylates have been implicated in the control of energy homeostasis. Among them, the putative role of ketone bodies produced notably during high-fat diet (HFD) has not been thoroughly explored. In this study, we aimed to determine the impact of a specific rise in cerebral ketone bodies on food intake and energy homeostasis regulation. A carotid infusion of ketone bodies was performed on mice to stimulate sensitive brain areas for 6 or 12 h. At each time point, food intake and different markers of energy homeostasis were analyzed to reveal the consequences of cerebral increase in ketone body level detection. First, an increase in food intake appeared over a 12-h period of brain ketone body perfusion. This stimulated food intake was associated with an increased expression of the hypothalamic neuropeptides NPY and AgRP as well as phosphorylated AMPK and is due to ketone bodies sensed by the brain, as blood ketone body levels did not change at that time. In parallel, gluconeogenesis and insulin sensitivity were transiently altered. Indeed, a dysregulation of glucose production and insulin secretion was observed after 6 h of ketone body perfusion, which reversed to normal at 12 h of perfusion. Altogether, these results suggest that an increase in brain ketone body concentration leads to hyperphagia and a transient perturbation of peripheral metabolic homeostasis.

Effet de chaperones pharmacologiques sur les formes mutantes du récepteur mélanocortine de type 4 responsables de l'obésité morbide précoce

Le récepteur mélanocortine de type 4 (MC4R) est un récepteur couplé aux protéines G impliqué dans la régulation de la prise alimentaire et de l’homéostasie énergétique. Quatre-vingt pour cent des mutants du MC4R reliés à l’obésité morbide précoce (OMP) sont retenus à l’intérieur de la cellule. Le système de contrôle de qualité (SCQ) est probablement responsable de cette rétention, par la reconnaissance d’une conformation inadéquate des mutants. Le rétablissement de l’expression à la surface cellulaire et de la fonctionnalité de ces mutants est donc d’intérêt thérapeutique. Dans cette optique, des composés lipophiles spécifiques pour le MC4R ont été sélectionnés sur la base de leur sélectivité. Nous avons démontré qu’ils agissent à titre de chaperone pharmacologique (CP) en rétablissant l’expression à la surface cellulaire et la fonctionnalité des récepteurs mutants S58C et R165W, et qu’ils favorisent leur N-glycosylation complexe (maturation). Le suivi par BRET du site d’action des CP du MC4R suggère une action en aval de l’interaction calnexine-MC4R. De manière générale, une CP peut avoir un effet différent selon le mutant traité en induisant des conformations distinctes du récepteur plus ou moins aptes à se dissocier du SCQ et à activer la voie de signalisation, et un mutant peut répondre différemment selon la CP utilisée par des différences d’affinité pour le ligand, la CP et les effecteurs. Une meilleure compréhension du mode d’action des CP pourrait aider au développement de nouvelles approches thérapeutiques non seulement pour l’OMP, mais aussi pour d’autres maladies conformationnelles causées par le mauvais repliement de protéines.

Impact de l'haploinsuffisance du gène Sim1 sur le développement et la fonction du noyau paraventriculaire de l'hypothalamus

L’obésité provient d’un déséquilibre de l’homéostasie énergétique, c’est-à-dire une augmentation des apports caloriques et/ou une diminution des dépenses énergétiques. Plusieurs données, autant anatomiques que physiologiques, démontrent que l’hypothalamus est un régulateur critique de l’appétit et des dépenses énergétiques. En particulier, le noyau paraventriculaire (noyau PV) de l’hypothalamus intègre plusieurs signaux provenant du système nerveux central (SNC) et/ou de la périphérie, afin de contrôler l’homéostasie énergétique via des projections axonales sur les neurones pré-ganglionnaires du système autonome situé dans le troc cérébral et la moelle épinière. Plusieurs facteurs de transcription, impliqués dans le développement du noyau PV, ont été identifiés. Le facteur de transcription SIM1, qui est produit par virtuellement tous les neurones du noyau PV, est requis pour le développement du noyau PV. En effet, lors d’une étude antérieure, nous avons montré que le noyau PV ne se développe pas chez les souris homozygotes pour un allèle nul de Sim1. Ces souris meurent à la naissance, probablement à cause des anomalies du noyau PV. Par contre, les souris hétérozygotes survivent, mais développent une obésité précoce. De façon intéressante, le noyau PV des souris Sim1+/- est hypodéveloppé, contenant 24% moins de cellules. Ces données suggèrent fortement que ces anomalies du développement pourraient perturber le fonctionnement du noyau PV et contribuer au développement du phénotype d’obésité. Dans ce contexte, nous avons entrepris des travaux expérimentaux ayant pour but d’étudier l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur : 1) le développement du noyau PV et de ses projections neuronales efférentes; 2) l’homéostasie énergétique; et 3) les voies neuronales physiologiques contrôlant l’homéostasie énergétique chez les souris Sim1+/-. A cette fin, nous avons utilisé : 1) des injections stéréotaxiques combinées à des techniques d’immunohistochimie afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur le développement du noyau PV et de ses projections neuronales efférentes; 2) le paradigme des apports caloriques pairés, afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur l’homéostasie énergétique; et 3) une approche pharmacologique, c’est-à-dire l’administration intra- cérébroventriculaire (i.c.v.) et/ou intra-péritonéale (i.p.) de peptides anorexigènes, la mélanotane II (MTII), la leptine et la cholécystokinine (CCK), afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur les voies neuronales contrôlant l’homéostasie énergétique. Dans un premier temps, nous avons constaté une diminution de 61% et de 65% de l’expression de l’ARN messager (ARNm) de l’ocytocine (Ot) et de l’arginine-vasopressine (Vp), respectivement, chez les embryons Sim1+/- de 18.5 jours (E18.5). De plus, le nombre de cellules produisant l’OT et la VP est apparu diminué de 84% et 41%, respectivement, chez les souris Sim1+/- adultes. L’analyse du marquage axonal rétrograde des efférences du noyau PV vers le tronc cérébral, en particulier ses projections sur le noyau tractus solitaire (NTS) aussi que le noyau dorsal moteur du nerf vague (X) (DMV), a permis de démontrer une diminution de 74% de ces efférences. Cependant, la composition moléculaire de ces projections neuronales reste inconnue. Nos résultats indiquent que l’haploinsuffisance de Sim1 : i) perturbe spécifiquement le développement des cellules produisant l’OT et la VP; et ii) abolit le développement d’une portion importante des projections du noyau PV sur le tronc cérébral, et notamment ses projections sur le NTS et le DMV. Ces observations soulèvent donc la possibilité que ces anomalies du développement du noyau PV contribuent au phénotype d’hyperphagie des souris Sim1+/-. En second lieu, nous avons observé que la croissance pondérale des souris Sim1+/- et des souris Sim1+/+ n’était pas significativement différente lorsque la quantité de calories présentée aux souris Sim1+/- était la même que celle consommée par les souris Sim1+/+. De plus, l’analyse qualitative et quantitative des tissus adipeux blancs et des tissus adipeux bruns n’a démontré aucune différence significative en ce qui a trait à la taille et à la masse de ces tissus chez les deux groupes. Finalement, au terme de ces expériences, les souris Sim1+/--pairées n’étaient pas différentes des souris Sim1+/+ en ce qui a trait à leur insulinémie et leur contenu en triglycérides du foie et des masses adipeuses, alors que tous ces paramètres étaient augmentés chez les souris Sim1+/- nourries ad libitum. Ces résultats laissent croire que l’hyperphagie, et non une diminution des dépenses énergétiques, est la cause principale de l’obésité des souris Sim1+/-. Par conséquent, ces résultats suggèrent que : i) l’haploinsuffisance de Sim1 est associée à une augmentation de l’apport calorique sans toutefois moduler les dépenses énergétiques; ii) l’existence d’au moins deux voies neuronales issues du noyau PV : l’une qui régule la prise alimentaire et l’autre la thermogénèse; et iii) l’haploinsuffisance de Sim1 affecte spécifiquement la voie neuronale qui régule la prise alimentaire. En dernier lieu, nous avons montré que l’injection de MTII, de leptine ainsi que de CCK induit une diminution significative de la consommation calorique des souris des deux génotypes, Sim1+/+ et Sim1+/-. De fait, la consommation calorique cumulative des souris Sim1+/- et Sim1+/+ est diminuée de 37% et de 51%, respectivement, durant les 4 heures suivant l’administration i.p. de MTII comparativement à l’administration d’une solution saline. Lors de l’administration i.c.v. de la leptine, la consommation calorique cumulative des souris Sim1+/- et Sim1+/+ est diminuée de 47% et de 32%, respectivement. Finalement, l’injection i.p. de CCK diminue la consommation calorique des souris Sim1+/- et Sim1+/+ de 52% et de 36%, respectivement. L’ensemble des résultats suggère ici que l’haploinsuffisance de Sim1 diminue l’activité de certaines voies neuronales régulant l’homéostasie énergétique, et particulièrement de celles qui contrôlent la prise alimentaire. En résumé, ces travaux ont montré que l’haploinsuffisance de Sim1 affecte plusieurs processus du développement au sein du noyau PV. Ces anomalies du développement peuvent conduire à des dysfonctions de certains processus physiologiques distincts régulés par le noyau PV, et notamment de la prise alimentaire, et contribuer ainsi au phénotype d’obésité. Les souris hétérozygotes pour le gène Sim1 représentent donc un modèle animal unique, où l’hyperphagie, et non les dépenses énergétiques, est la principale cause de l’obésité. En conséquence, ces souris pourraient représenter un modèle expérimental intéressant pour l’étude des mécanismes cellulaires et moléculaires en contrôle de la prise alimentaire.

Régulation de l'activité transcriptionnelle de PPARgamma via l'activation des récepteurs CD36 et GHS-R1a : potentiel anti-athérosclérotique

Les sécrétines peptidiques de l’hormone de croissance (GHRPs) constituent une classe de peptides synthétiques capables de stimuler la sécrétion de l’hormone de croissance (GH). Cette activité est médiée par leur liaison à un récepteur couplé aux protéines G : le récepteur des sécrétines de l’hormone de croissance (GHS-R1a), identifié subséquemment comme le récepteur de la ghréline. La ghréline est un peptide de 28 acides aminés sécrété principalement par les cellules de la muqueuse de l’estomac, qui exerce de nombreux effets périphériques indépendamment de la sécrétion de l’hormone de croissance. Les effets indépendants de la sécrétion de GH incluent, entre autres, des actions sur le contrôle de la prise de nourriture, le métabolisme énergétique, la fonction cardiaque, le système immunitaire et la prolifération cellulaire. L’étude de la distribution périphérique des sites de liaison des GHRPs nous a permis d’identifier un second site, le CD36, un récepteur scavenger exprimé dans plusieurs tissus dont le myocarde, l’endothélium de la microvasculature et les monocytes/macrophages. Le CD36 exprimé à la surface du macrophage joue un rôle clé dans l’initiation du développement de l’athérosclérose par la liaison et l’internalisation des lipoprotéines de faible densité oxydées (LDLox) dans l’espace sous-endothélial de l’artère. L’hexaréline, un analogue GHRP, a été développé comme agent thérapeutique pour stimuler la sécrétion de l’hormone de croissance par l’hypophyse. Sa propriété de liaison aux récepteurs GHS-R1a et CD36 situés en périphérie et particulièrement sa capacité d’interférer avec la liaison des LDLox par le CD36 nous ont incité à évaluer la capacité de l’hexaréline à moduler le métabolisme lipidique du macrophage. L’objectif principal de ce projet a été de déterminer les effets de l’activation des récepteurs CD36 et GHS-R1a, par l’hexaréline et la ghréline, le ligand endogène du GHS-R1a, sur la physiologie du macrophage et de déterminer son potentiel anti-athérosclérotique. Les résultats montrent premièrement que l’hexaréline et la ghréline augmentent l’expression des transporteurs ABCA1 et ABCG1, impliqués dans le transport inverse du cholestérol, via un mécanisme contrôlé par le récepteur nucléaire PPARγ. La régulation de l’activité transcriptionnelle de PPARγ par l’activation des récepteurs CD36 et GHS-R1a se fait indépendamment de la présence du domaine de liaison du ligand (LBD) de PPARγ et est conséquente de changements dans l’état de phosphorylation de PPARγ. Une étude plus approfondie de la signalisation résultant de la liaison de la ghréline sur le GHS-R1a révèle que PPARγ est activé par un mécanisme de concertation entre les voies de signalisation Gαq/PI3-K/Akt et Fyn/Dok-1/ERK au niveau du macrophage. Le rôle de PPARγ dans la régulation du métabolisme lipidique par l’hexaréline a été démontré par l’utilisation de macrophages de souris hétérozygotes pour le gène de Ppar gamma, qui présentent une forte diminution de l’activation des gènes de la cascade métabolique PPARγ-LXRα-transporteurs ABC en réponse à l’hexaréline. L’injection quotidienne d’hexaréline à un modèle de souris prédisposées au développement de l’athérosclérose, les souris déficientes en apoE sous une diète riche en cholestérol et en lipides, se traduit également en une diminution significative de la présence de lésions athérosclérotiques correspondant à une augmentation de l’expression des gènes cibles de PPARγ et LXRα dans les macrophages péritonéaux provenant des animaux traités à l’hexaréline. L’ensemble des résultats obtenus dans cette thèse identifie certains nouveaux mécanismes impliqués dans la régulation de PPARγ et du métabolisme du cholestérol dans le macrophage via les récepteurs CD36 et GHS-R1a. Ils pourraient servir de cibles thérapeutiques dans une perspective de traitement des maladies cardiovasculaires.

Le cannabis, le tabac et le changement d’adiposité chez les jeunes hommes et femmes : une étude longitudinale 2005-2012

Exposé de la situation : Des études menées sur les animaux démontrent que le système endocannabinoide est important dans le maintien de l’homéostasie de l’énergie et que les effets de sa modulation sont différents selon le sexe et l’exposition à la nicotine. Deux études longitudinales ont étudié l’association entre l’usage du cannabis (UC) et le changement de poids et ont obtenus des résultats contradictoires. L’objectif de ce mémoire est de décrire la modification de l’association entre l’UC et le changement de poids par la cigarette chez les jeunes hommes et femmes. Méthodes : Des donnés de 271 hommes et 319 femmes ont été obtenues dans le cadre de l’étude NICO, une cohorte prospective (1999-2013). L’indice de masse corporelle (IMC) et la circonférence de taille (CT) ont été mesurés à l’âge de 17 et 25 ans. L’UC dans la dernière année et de cigarette dans les derniers trois mois ont été auto-rapportées à 21 ans. Les associations entre l’UC et le changement d’IMC et de CT ont été modélisées dans une régression polynomiale stratifiée par sexe avec ajustement pour l’activité physique, la sédentarité et la consommation d’alcool. Résultats : Uniquement, chez les hommes, l’interaction de l’UC et cigarettes était statistiquement significative dans le model de changement IMC (p=0.004) et celui de changement de CT (p=0.043). L’UC était associé au changement d’adiposité dans une association en forme de U chez les homes non-fumeurs et chez les femmes, et dans une association en forme de U-inversé chez les hommes fumeurs. Conclusion : La cigarette semble modifier l’effet du cannabis sur le changement d’IMC et CT chez les hommes, mais pas chez les femmes.