Comparison of the homeostasis model assessment and quantitative insulin sensitivity check index with data from forearm metabolic studies for the in vivo assessment of insulin sensitivity

The present study was designed to compare the homeostasis model assessment (HOMA) and quantitative insulin sensitivity check index (QUICKI) with data from forearm metabolic studies of healthy individuals and of subjects in various pathological states. Fifty-five healthy individuals and 112 patients in various pathological states, including type 2 diabetes mellitus, essential hypertension and others, were studied after an overnight fast and for 3 h after ingestion of 75 g of glucose, by HOMA, QUICKI and the forearm technique to estimate muscle uptake of glucose combined with indirect calorimetry (oxidative and non-oxidative glucose metabolism). The patients showed increased HOMA (1.88 ± 0.14 vs 1.13 ± 0.10 pmol/l x mmol/l) and insulin/glucose (I/G) index (1.058.9 ± 340.9 vs 518.6 ± 70.7 pmol/l x (mg/100 ml forearm)-1), and decreased QUICKI (0.36 ± 0.004 vs 0.39 ± 0.006 (µU/ml + mg/dl)-1) compared with the healthy individuals. Analysis of the data for the group as a whole (patients and healthy individuals) showed that the estimate of insulin resistance by HOMA was correlated with data obtained in the forearm metabolic studies (glucose uptake: r = -0.16, P = 0.04; non-oxidative glucose metabolism: r = -0.20. P = 0.01, and I/G index: r = 0.17, P = 0.03). The comparison of QUICKI with data of the forearm metabolic studies showed significant correlation between QUICKI and non-oxidative glucose metabolism (r = 0.17, P = 0.03) or I/G index (r = -0.37, P < 0.0001). The HOMA and QUICKI are good estimates of insulin sensitivity as data derived from forearm metabolic studies involving direct measurements of insulin action on muscle glucose metabolism.

Abnormal subcellular distribution of GLUT4 protein in obese and insulin-treated diabetic female dogs

The GLUT4 transporter plays a key role in insulin-induced glucose uptake, which is impaired in insulin resistance. The objective of the present study was to investigate the tissue content and the subcellular distribution of GLUT4 protein in 4- to 12-year-old control, obese and insulin-treated diabetic mongrel female dogs (4 animals per group). The parametrial white adipose tissue was sampled and processed to obtain both plasma membrane and microsome subcellular fractions for GLUT4 analysis by Western blotting. There was no significant difference in glycemia and insulinemia between control and obese animals. Diabetic dogs showed hyperglycemia (369.9 ± 89.9 mg/dl). Compared to control, the plasma membrane GLUT4, reported per g tissue, was reduced by 55% (P < 0.01) in obese dogs, and increased by 30% (P < 0.05) in diabetic dogs, and the microsomal GLUT4 was increased by ~45% (P < 0.001) in both obese and diabetic animals. Considering the sum of GLUT4 measured in plasma membrane and microsome as total cellular GLUT4, percent GLUT4 present in plasma membrane was reduced by ~65% (P < 0.001) in obese compared to control and diabetic animals. Since insulin stimulates GLUT4 translocation to the plasma membrane, percent GLUT4 in plasma membrane was divided by the insulinemia at the time of tissue removal and was found to be reduced by 75% (P < 0.01) in obese compared to control dogs. We conclude that the insulin-stimulated translocation of GLUT4 to the cell surface is reduced in obese female dogs. This probably contributes to insulin resistance, which plays an important role in glucose homeostasis in dogs.

Leptin is not associated independently with hypertension in Japanese-Brazilian women

We evaluated the relationship of leptin with hypertension adjusted for body mass index (BMI) and/or waist circumference in a population of Japanese-Brazilian women aged > or = 30 years with centrally distributed adiposity. After excluding diabetic subjects, the study subjects - who participated in a population-based study on the prevalence of metabolic syndrome - showed prevalence rates of obesity (BMI > or = 25 kg/m²) and central adiposity (waist > or = 80 cm) of 32.0 and 37.8%, respectively. The hypertensive group (N = 162) was older, had higher BMI (24.9 ± 4.2 vs 23.3 ± 3.4 kg/m², P < 0.001), waist circumference (81.1 ± 10.1 vs 76.3 ± 8.2 cm, P < 0.001) and insulin levels (8.0 ± 6.2 vs 7.1 ± 4.9 µU/mL, P < 0.05) than the normotensive group (N = 322) and showed an unfavorable metabolic profile (higher 2-h plasma glucose, C-reactive protein and non-HDL cholesterol levels). Leptin did not differ between groups (8.2 ± 6.8 vs 7.2 ± 6.6 ng/mL, P = 0.09, for hypertensive vs normotensive, respectively) and its levels correlated significantly with anthropometric variables but not with blood pressure. Logistic regression analysis indicated that age and waist were independently associated with hypertension but not with homeostasis model assessment of insulin resistance or leptin levels. The lack of an independent association of hypertension with metabolic parameters (2-h glucose, C-reactive protein and non-HDL cholesterol) after adjustment for central adiposity suggested that visceral fat deposition may be the common mediator of the disturbances of the metabolic syndrome. Our data indicate that age and waist are major determinants of hypertension in this population of centrally obese (waist > or = 80 cm) Japanese-Brazilian women, but do not support a role for leptin in the elevation of blood pressure.

Are the beneficial cardiovascular effects of simvastatin and metformin also associated with a hormone-dependent mechanism improving insulin sensitivity?

In addition to lipid-lowering and cardiovascular protective actions, statins may have beneficial effects on insulin sensitivity. The objective of the present study was to evaluate the effect of simvastatin therapy on insulin resistance and on leptin, adiponectin, and C-reactive protein (CRP) levels, as compared to metformin, in overweight pre-diabetic subjects. Forty-one subjects with BMI >25 kg/m² and impaired fasting glucose or impaired glucose tolerance were randomized to take simvastatin, 20 mg/day (N = 20) or metformin, 1.7 g/day (N = 21) for 16 weeks. Blood samples for the determination of metabolic, hormonal, and inflammatory parameters were obtained at baseline and after each treatment. After metformin therapy, significant reductions in mean BMI and waist circumference were observed, and after simvastatin treatment LDL and triglyceride levels were significantly reduced. Insulin resistance determined by the homeostasis model assessment decreased only with metformin. Independently of the type of medication, a significant decrease in CRP levels was detected from baseline to the end of the study. CRP showed a mean reduction of 0.12 ± 0.04 mg/dL (P = 0.002) over time. No change in leptin or adiponectin levels was induced by any therapy. The data suggest that a low dose of simvastatin does not affect insulin resistance in overweight pre-diabetic subjects and has no effect on leptin or adiponectin levels. Further studies including a larger sample size, higher doses of statins, and a placebo control group are necessary to confirm the present data.

Biphasic modulation of insulin receptor substrate-1 during goitrogenesis

Insulin receptor substrate-1 (IRS-1) is the main intracellular substrate for both insulin and insulin-like growth factor I (IGF-I) receptors and is critical for cell mitogenesis. Thyrotropin is able to induce thyroid cell proliferation through the cyclic AMP intracellular cascade; however, the presence of either insulin or IGF-I is required for the mitogenic effect of thyroid-stimulating hormone (TSH) to occur. The aim of the present study was to determine whether thyroid IRS-1 content is modulated by TSH in vivo. Strikingly, hypothyroid goitrous rats, which have chronically high serum TSH levels (control, C = 2.31 ± 0.28; methimazole (MMI) 21d = 51.02 ± 6.02 ng/mL, N = 12 rats), when treated with 0.03% MMI in drinking water for 21 days, showed significantly reduced thyroid IRS-1 mRNA content. Since goiter was already established in these animals by MMI for 21 days, we also evaluated IRS-1 expression during goitrogenesis. Animals treated with MMI for different periods of time showed a progressive increase in thyroid weight (C = 22.18 ± 1.21; MMI 5d = 32.83 ± 1.48; MMI 7d = 31.1 ± 3.25; MMI 10d = 33.8 ± 1.25; MMI 14d = 45.5 ± 2.56; MMI 18d = 53.0 ± 3.01; MMI 21d = 61.9 ± 3.92 mg, N = 9-15 animals per group) and serum TSH levels (C = 1.57 ± 0.2; MMI 5d = 9.95 ± 0.74; MMI 7d = 10.38 ± 0.84; MMI 10d = 17.72 ± 1.47; MMI 14d = 25.65 ± 1.23; MMI 18d = 35.38 ± 3.69; MMI 21d = 31.3 ± 2.7 ng/mL, N = 9-15 animals per group). Thyroid IRS-1 mRNA expression increased progressively during goitrogenesis, being significantly higher by the 14th day of MMI treatment, and then started to decline, reaching the lowest values by the 21st day, when a significant reduction was detected. In the liver of these animals, however, a significant decrease of IRS-1 mRNA was detected after 14 days of MMI treatment, a mechanism probably involved in the insulin resistance that occurs in hypothyroidism. The increase in IRS-1 expression during goitrogenesis may represent an important event associated with the increased rate of cell mitosis promoted by TSH and indicates that insulin and IGF-I are important co-mitogenic factors in vivo, possibly acting through the activation of IRS-1.

Opposite lipemic response of Wistar rats and C57BL/6 mice to dietary glucose or fructose supplementation

The metabolic effects of carbohydrate supplementation in mice have not been extensively studied. In rats, glucose- and fructose-rich diets induce hypertriacylglycerolemia. In the present study, we compared the metabolic responses to two monosaccharide supplementations in two murine models. Adult male Wistar rats (N = 80) and C57BL/6 mice (N = 60), after 3 weeks on a standardized diet, were submitted to dietary supplementation by gavage with glucose (G) or fructose (F) solutions (500 g/L), 8 g/kg body weight for 21 days. Glycemia was significantly higher in rats after fructose treatment (F: 7.9 vs 9.3 mM) and in mice (G: 6.5 vs 10 and F: 6.6 vs 8.9 mM) after both carbohydrate treatments. Triacylglycerolemia increased significantly 1.5 times in rats after G or F supplementation. Total cholesterol did not change with G treatment in rats, but did decrease after F supplementation (1.5 vs 1.4 mM, P < 0.05). Both supplementations in rats induced insulin resistance, as suggested by the higher Homeostasis Model Assessment Index. In contrast, mice showed significant decreases in triacylglycerol (G: 1.8 vs 1.4 and F: 1.9 vs 1.4 mM, P < 0.01) and total cholesterol levels (G and F: 2.7 vs 2.5 mM, P < 0.05) after both monosaccharide supplementations. Wistar rats and C57BL/6 mice, although belonging to the same family (Muridae), presented opposite responses to glucose and fructose supplementation regarding serum triacylglycerol, free fatty acids, and insulin levels after monosaccharide treatment. Thus, while Wistar rats developed features of plurimetabolic syndrome, C57BL/6 mice presented changes in serum biochemical profile considered to be healthier for the cardiovascular system.

Salt and insulin sensitivity after short and prolonged high salt intake in elderly subjects

Salt sensitivity and insulin resistance are correlated with higher cardiovascular risk. There is no information about changes in salt sensitivity (SS) and insulin sensitivity (IS) after a chronic salt overload in humans. The aim of this study was to evaluate these parameters in the elderly. Seventeen volunteers aged 70.5 ± 5.9 years followed a low-salt diet (LSD) for 1 week and a high-salt diet (HSD) for 13 weeks. We evaluated SS after one week (HSD1) and after 13 weeks (HSD13), and subjects’ IS and lipids on their usual diet (UD) at HSD1, and at HSD13. Blood pressure (BP) was measured at each visit and ambulatory blood pressure monitoring (ABPM) was performed twice. SS was the same at HSD1 and HSD13. Systolic BP was lower on LSD than on UD (P = 0.01), HSD1 (P < 0.01) and HSD13 (P < 0.01). When systolic and diastolic BP were evaluated by ABPM, they were higher at HSD13 during the 24-h period (P = 0.03 and P < 0.01) and during the wakefulness period (P = 0.02 and P < 0.01) compared to the UD. Total cholesterol was higher (P = 0.04) at HSD13 than at HSD1. Glucose and homeostasis model assessment (HOMA) were lower at HSD1 (P = 0.02 and P = 0.01) than at HSD13. Concluding, the extension of HSD did not change the SS in an elderly group. The higher IS found at HSD1 did not persist after a longer HSD. A chronic HSD increased BP as assessed by ABPM.

Trans fatty acid intake is associated with insulin sensitivity but independently of inflammation

High saturated and trans fatty acid intake, the typical dietary pattern of Western populations, favors a proinflammatory status that contributes to generating insulin resistance (IR). We examined whether the consumption of these fatty acids was associated with IR and inflammatory markers. In this cross-sectional study, 127 non-diabetic individuals were allocated to a group without IR and 56 to another with IR, defined as homeostasis model assessment-IR (HOMA-IR) >2.71. Diet was assessed using 24-h food recalls. Multiple linear regression was employed to test independent associations with HOMA-IR. The IR group presented worse anthropometric, biochemical and inflammatory profiles. Energy intake was correlated with abdominal circumference and inversely with adiponectin concentrations (r = -0.227, P = 0.002), while saturated fat intake correlated with inflammatory markers and trans fat with HOMA-IR (r = 0.160, P = 0.030). Abdominal circumference was associated with HOMA-IR (r = 0.430, P < 0.001). In multiple analysis, HOMA-IR remained associated with trans fat intake (β = 1.416, P = 0.039) and body mass index (β = 0.390, P < 0.001), and was also inversely associated with adiponectin (β = -1.637, P = 0.004). Inclusion of other nutrients (saturated fat and added sugar) or other inflammatory markers (IL-6 and CRP) into the models did not modify these associations. Our study supports that trans fat intake impairs insulin sensitivity. The hypothesis that its effect could depend on transcription factors, resulting in expression of proinflammatory genes, was not corroborated. We speculate that trans fat interferes predominantly with insulin signaling via intracellular kinases, which alter insulin receptor substrates.

Exercise improved lipid metabolism and insulin sensitivity in rats fed a high-fat diet by regulating glucose transporter 4 (GLUT4) and musclin expression

This study aimed to evaluate the effects of exercise training on triglyceride deposition and the expression of musclin and glucose transporter 4 (GLUT4) in a rat model of insulin resistance. Thirty male Sprague-Dawley rats (8 weeks old, weight 160±10 g) were fed a high-fat diet (40% calories from fat) and randomly divided into high-fat control group and swimming intervention group. Rats fed with standard food served as normal control. We found that 8-week swimming intervention significantly decreased body weight (from 516.23±46.27 to 455.43±32.55 g) and visceral fat content (from 39.36±2.50 to 33.02±2.24 g) but increased insulin sensitivity index of the rats fed with a high-fat diet. Moreover, swimming intervention improved serum levels of TG (from 1.40±0.83 to 0.58±0.26 mmol/L) and free fatty acids (from 837.80±164.25 to 556.38±144.77 μEq/L) as well as muscle triglycerides deposition (from 0.55±0.06 to 0.45±0.02 mmol/g) in rats fed a high-fat diet. Compared with rats fed a standard food, musclin expression was significantly elevated, while GLUT4 expression was decreased in the muscles of rats fed a high-fat diet. In sharp contrast, swimming intervention significantly reduced the expression of musclin and increased the expression of GLUT4 in the muscles of rats fed a high-fat diet. In conclusion, increased musclin expression may be associated with insulin resistance in skeletal muscle, and exercise training improves lipid metabolism and insulin sensitivity probably by upregulating GLUT4 and downregulating musclin.

Gut Microbiota and Metabolic Disorders

Obesity and its co-morbidities, such as metabolic syndrome (MetS), non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) and type 2 diabetes, have increased over the last few decades like an epidemic. So far the mechanisms of many metabolic diseases are not known in detail and currently there are not enough effective means to prevent and treat them. Several recent studies have shown that the unbalanced gut microbiota composition (GMC) and activity have an influence on the fat accumulation in the body. Further, it seems that the GMC of obese individuals differs from the lean. The aim of this study was to investigate whether there are differences between the GMC of metabolically impaired overweight/obese (MetS group), metabolically healthy overweight/obese and normal-weight individuals. In addition, the mechanisms by which the gut bacteria as well as their specific structures, such as flagellin (FLG) that stimulates the Toll-like receptor 5 (TLR5) affect metabolism, were investigated both in vivo and in vitro in human adipocytes and hepatocytes. The results of this study show that the abundance of certain gram-positive bacteria belonging to the Clostridial cluster XIV was higher in the MetS group subjects compared to their metabolically healthy overweight/obese and lean counterparts. Metabolically impaired subjects tended to also have a greater abundance of potentionally inflammatory Enterobacteria in their gut and thus seemed to have aberrant GMC. In addition, it was found that subjects with a high hepatic fat content (HHFC group) had less Faecalibacterium prausnitzii in their gut than individuals with low hepatic fat content. Further gene expression analysis revealed that the HHFC group also had increased inflammation cascades in their adipose tissue. Additionally, metabolically impaired individuals displayed an increased expression of FLG-recognizing TLR5 in adipose tissue, and the TLR5 expression levels associated positively both with liver fat content and insulin resistance in humans. These changes in the adipose tissue may further contribute to the impaired metabolism observed, such as insulin resistance and dyslipidemia. In vitro -studies showed that the FLG-induced TLR5 activation in adipocytes enhanced the hepatic fat accumulation by decreasing insulin signaling and mitochondrial functions and increasing triglyceride synthesis due to increased glycerol secretion from adipocytes. In conclusion, the findings of this study suggest that it may be possible that the novel prevention and personalized treatment strategies based on GM modulation will succesfully be developed for obesity and metabolic disorders in the future.

Interventions thérapeutiques prometteuses dans un modèle in vivo de stéatohépatite non alcoolique

La stéatohépatite non alcoolique (NASH) est une pathologie du foie dont l’amplitude et les répercussions sont de plus en plus préoccupantes dans le monde médical ou biomédical. Elle est associée à l’obésité, au syndrome métabolique et au diabète sucré de type II. La recherche de la thérapie optimale pour le NASH est un domaine en plein essor puisqu’aucun traitement n’est suffisamment efficace à ce jour. La présente étude fait le point sur de nouvelles possibilités de traitements qui se sont avérés efficaces pour contrer les différentes lésions métaboliques et cellulaires rencontrées dans un modèle in vivo chez le rat où le NASH est induit par l’ingestion d’une diète riche en gras. Cette étude démontre, tout d’abord, que les traitements durant six semaines avec l’acide ursodéoxycholique (UDCA) et son dérivé le NCX 1000, possédant des propriétés donatrices de monoxyde d’azote, à doses équimolaires, protègent de manière équivalente le foie contre le stress oxydatif, l’hyperinsulinémie, l’inflammation et la fibrose causés par la stéatohépatite. De plus, la combinaison d’une plus faible dose de NCX 1000 avec un antioxydant lipophile tel que la vitamine E offre une protection similaire, particulièrement au niveau des paramètres du stress oxydatif. Par ailleurs, l’étude illustre aussi que la silibinine, composé polyphénolique actif du chardon marie (Silybum marianum) et utilisé en traitement pendant 5 semaines, possède un pouvoir hépatoprotecteur, des propriétés antioxydantes et un effet hypoinsulinémique dans ce modèle de stéatohépatite d’origine nutritionnelle. Le potentiel thérapeutique de ces composés en fait des candidats de choix pour le traitement du NASH qui méritent de faire l’objet d’études cliniques poussées.

Rôle de la protéine phosphatase PPM1A dans l'homéostasie hépatique du glucose et des lipides

L’insuline est une hormone essentielle qui induit des réponses complexes dans l’organisme pour maintenir l’homéostasie du glucose et des lipides. La résistance à son action est un phénomène pathologique observé dans un large éventail de situations, allant de l’obésité et du syndrome métabolique à la stéatose hépatique et au diabète de type 2, qui aboutissent au développement de l’athérosclérose et de la mortalité. Des avancées remarquables ont été réalisées dans notre compréhension des mécanismes moléculaires responsables du développement de la résistance à l’action de l’insuline. En particulier, l’induction d’un stress cellulaire par des taux élevés d’acides gras libres (AGL) et des cytokines, via l’activation des protéines Ser/Thr kinases, qui augmente la phosphorylation sur des résidus sérine, des molécules critiques impliquées dans la signalisation insulinique (p. ex. IR, IRS et p85) et conduit à la diminution de la réponse cellulaire à l’insuline. Cependant, la plupart des chercheurs ont limité leur travail dans l’investigation du rôle des protéines kinases susceptibles de modifier la réponse cellulaire à l’insuline. Donc, peu de données sont disponibles sur le rôle des Protéines Ser/Thr phosphatases (PS/TPs), même si il est bien établi que la phosphorylation de ces protéines est étroitement régulée par un équilibre entre les activités antagonistes des Ser/Thr kinases et des PS/TPs. Parmi les PS/TPS, PPM1A (également connu sous le nom PP2Cα) est une phosphatase particulièrement intéressante puisqu’il a été suggéré qu’elle pourrait jouer un rôle dans la régulation du métabolisme lipidique et du stress cellulaire. Ainsi, en se basant sur des résultats préliminaires de notre laboratoire et des données de la littérature, nous avons émis l’hypothèse selon laquelle PPM1A pourrait améliorer la sensibilité à l’insuline en diminuant l’activité des protéines kinases qui seraient activées par le stress cellulaire induit par l’augmentation des AGL. Ces effets pourraient finalement améliorer le métabolisme glucidique et lipidique dans l’hépatocyte. Ainsi, pour révéler le rôle physiologique de PPM1A à l’échelle d’un animal entier, nous avons généré un modèle animal qui la surexprime spécifiquement dans le foie. Nous décrivons ici notre travail afin de générer ce modèle animal ainsi que les premières analyses pour caractériser le phénotype de celui-ci. Tout d’abord, nous avons remarqué que la surexpression de PPM1A chez les souris C57BL/6J n’a pas d’effets sur le gain de poids sur une longue période. Deuxièmement, nous avons observé que PPM1A a peu d’effets sur l’homéostasie du glucose. Par contre, nous avons montré que sa surexpression a des effets significatifs sur l’homéostasie du glycogène et des triglycérides. En effet, nous avons observé que le foie des souris transgéniques contient moins de glycogène et de triglycérides que le foie de celles de type sauvage. De plus, nos résultats suggèrent que les effets de la surexpression de PPM1A pourraient refléter son impact sur la synthèse et la sécrétion des lipides hépatiques puisque nous avons observé que sa surexpression conduit à l’augmentation la triglycéridémie chez les souris transgéniques. En conclusion, nos résultats prouvent l’importance de PPM1A comme modulateur de l’homéostasie hépatique du glucose et des lipides. Des analyses supplémentaires restent cependant nécessaires pour confirmer ceux-ci et éclaircir l’impact moléculaire de PPM1A et surtout pour identifier ses substrats.

Modalities of exercise training on liver fat accretion and inflammatory markers in ovariectomized rats

Les facteurs de risque des maladies cardiovasculaires, telle, que la détérioration du profil lipidique, deviennent plus prononcés après la ménopause, ce qui fait de la maladie coronarienne, l’une des principales causes de décès chez les femmes ménopausées. Une proportion importante de femmes prennent du poids après la ménopause en particulier dans la région abdominale entraînant par conséquent des perturbations métaboliques. Des données récentes suggèrent également que l’absence des œstrogènes observée à la ménopause favorise le développement de la stéatose hépatique. Cette dernière a été incriminée pour incriminée dans le développement de la résistance à l'insuline, et est de ce fait considérée comme une composante hépatique du syndrome métabolique. Il est impératif d'établir des stratégies visant à contrecarrer l'accumulation de graisse dans le foie et l’accroissement du tissu adipeux chez les femmes ménopausées, en tenant compte que l'utilisation de l'hormonothérapie substitutive est de nos jours moins soutenue. Les quatre études de la présente thèse ont été conduites pour tenter de fournir des informations sur le traitement et la prévention de l’augmentation de la masse graisseuse et de la stéatose hépatique qu’entraîne la suppression des œstrogènes, à travers les modifications du mode de vie (diète et exercice physique) chez la rate ovariectomizée (Ovx); un modèle animal de la ménopause. Dans les deux premières études nous nous sommes concentrés sur l’augmentation de la masse graisseuse et sa reprise suite à une perte de poids. Dans la première étude, nous avons montré que les rates Ovx qui ont suivi un programme de restriction alimentaire (FR) ont diminué significativement (P < 0.01) leur poids corporel, leur contenu en graisses intra-abdominales ainsi que leurs triacylglycérols (TAG) hépatiques, comparativement aux rates Ovx nourries à la diète normale. De plus, l’entraînement en résistance (RT) a prévenu la reprise de poids corporel ainsi que l’accroissement du tissu adipeux et l’accumulation de lipides dans le foie des rates Ovx, après l’arrêt du régime amaigrissant. Les résultats de la deuxième étude ont confirmé l'efficacité de la restriction alimentaire associée à l’entraînement en résistance (FR + RT) dans la réduction du poids corporel, des lipides dans le foie et le tissu adipeux chez les rates Ovx. Tenant compte des résultats de notre première étude, l’entraînement en résistance seulement a constitué un atout pour atténuer le poids corporel et la masse grasse reprise par les rates Ovx suite à un programme de perte de poids (FR + RT); bien que l'impact ait été moindre comparé au maintien seul de la restriction alimentaire. De la même manière que la supplémentation en œstrogènes, les résultats de la troisième étude indiquent que l'entraînement en endurance mené concurremment avec l’ovariectomie a significativement atténué l'accumulation de lipides dans le foie ainsi que dans le tissu adipeux. Toutefois, l’entraînement en endurance effectué avant l'ovariectomie n'a pas protégé contre l'accumulation des graisses qu’entraîne l'ovariectomie, si celui-ci est interrompu après l'ovariectomie. Enfin, pour compléter les résultats antérieurs, nous avons montré dans la quatrième étude que l’expression des gènes impliqués dans la synthèse de lipide; SREBP-1c, SCD-1, ChREBP, et ACC dans le foie a augmenté après le retrait des œstrogènes, tandis qu’une diminution (P < 0.01) des niveaux d'ARNm de PPAR-α a été observée. De plus, l'expression hépatique des gènes des cytokines pro-inflammatoires incluant IKKβ, IL-6 ainsi que le contenu protéinique de NF-кB étaient augmentés (P < 0.01) chez les rates Ovx par rapport aux rates ayant subi une Ovx simulée (Sham). Toutes ces perturbations ont été améliorées avec la supplémentation en œstrogènes seulement, ainsi qu'avec l'entraînement en endurance seulement. Dans l'ensemble, nos résultats indiquent que l'exercice physique (en résistance ou en endurance) a un impact significatif sur la réduction de l'accumulation des lipides dans le foie et dans le tissu adipeux des rates Ovx. De plus, chez les rates Ovx, l’entraînement en endurance mimerait les effets des œstrogènes sur l'expression des gènes impliqués dans l'accumulation de lipides et l’inflammation préclinique dans le foie.

Régulation de protéine C-réactive vasculaire dans le diabète de type 2

Les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de mortalité dans les pays occidentaux et représentent une complication majeure du syndrome métabolique. Il est maintenant largement admis que l’athérosclérose est une maladie inflammatoire chronique et que l’inflammation joue un rôle pathogénique majeur dans l’initiation et la progression de la maladie athéromateuse. Il a été démontré qu’une augmentation des niveaux sériques de la protéine c-réactive (CRP), une protéine de la phase aigüe et un important constituant de la réponse immunitaire de type inné, est associée à un risque cardiovasculaire accru. Ainsi, il a été documenté qu’une augmentation de CRP, tant chez les sujets sains que chez les sujets diabétiques, était associée à une augmentation du risque de morbidité et de mortalité cardiovasculaires. De multiples évidences suggèrent que la CRP puisse non seulement constituer un marqueur de risque des maladies cardiovasculaires mais aussi représenter un facteur pro-athérogénique direct. La dysfonction endothéliale représente un des stades les plus précoces du processus athérosclérotique et un rôle de la CRP dans la pathogenèse de la dysfonction endothéliale est postulé. Outre son origine systémique, la CRP est produite dans la lésion athérosclérotique et par diverses cellules vasculaires, dont les cellules endothéliales. Afin d’élucider le rôle de la CRP vasculaire dans l’altération de la fonction endothéliale associée au syndrome métabolique, nous avons étudié la régulation de l’expression endothéliale de la CRP par les acides gras libres (AGL) et le rôle de la CRP endothéliale dans l’inhibition de la synthèse d’oxyde nitrique (NO) par les AGL. Nos résultats démontrent que :1) l’acide palmitique (PA) induit l’expression génique de CRP au niveau de cellules endothéliales aortiques humaines (HAECs) en culture et, augmente, de manière dose-dépendante, l’expression protéique de la CRP; 2) La pré-incubation des HAECs avec des antioxydants et des inhibiteurs de la i) protéine kinase C (PKC), ii) du facteur nucléaire-kappa B, iii) des Janus kinases et des protéines de transduction et de régulation de la transcription et iv) des protéines kinases activées par les mitogènes prévient l’effet stimulant du PA sur l’expression protéique et génique de la CRP; 3) Le traitement des HAECs par le PA induit une augmentation de la production des espèces réactives oxygénées, un effet prévenu par les inhibiteurs de la PKC et par l’AICAR(5-amino-4-imidazole carboxamide 1-β-D-ribofuranoside), un activateur de la protéine kinase activée par l’AMP; 4) L’incubation des HAECs en présence de PA résulte enfin en une diminution de la production basale endothéliale de NO, un effet abrogé par la préincubation de ces cellules avec un anticorps anti-CRP. Dans l’ensemble, ces données démontrent un effet stimulant du PA sur l’expression de la CRP endothéliale via l’activation de kinases et de facteurs de transcription sensibles au stress oxydatif. Ils suggèrent en outre un rôle de la CRP dans la dysfonction endothéliale induite par les AGL.

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.