Régulation de l’adipogenèse par les endocannabinoïdes dans l'obésité et le diabète de type 2: conséquences sur la plasticité et la physiopathologie du tissu adipeux

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ÉTAT DES CONNAISSANCES

Les endocannabinoïdes (ECs) régulent de nombreuses fonctions physiologiques dont certaines impliquées dans l’homéostasie énergétique. Ainsi, il est admis que le système endocannabinoïde (SEC) stimule la prise alimentaire et favorise le stockage de l’énergie l’action coordonnée des ECs sur les récepteurs aux cannabinoïdes 1 (CB1R) présents dans de nombreux organes (Piazza ). De plus, l’obésité est associée à une hyperactivation du SEC et le blocage des CB1R par le Rimonabant (avant son retrait du marché en à cause de ses effets psychotropes) s’est révélé être une approche thérapeutique efficace pour diminuer la masse grasse et améliorer les paramètres métaboliques des patients obèses (Di Marzo ; Van Gaal ). Plus récemment, l’utilisation des antagonistes CB1R de 2ème génération ne franchissant pas la barrière hémato-encéphalique a permis de mettre en évidence les effets bénéfiques de l’inactivation de ces récepteurs sur des organes clés du métabolisme glucido-lipidique dont le foie, le muscle squelettique, le pancréas et le tissu adipeux (Cinar ). Récemment, les résultats d’un essai clinique de phase 2a ont montré l’efficacité d’un nouvel antagoniste des CB1R, le Monlunabant (INV-), sur la perte de poids de patients obèses (Novo Nordisk).

Les dérégulations du métabolisme adipocytaire jouent un rôle central dans l’étiologie des pathologies associées à l’obésité incluant le diabète de type 2. En effet, le tissu adipeux est un organe endocrine à part entière, capable, par le biais des composés qu’il produit, d’influencer le métabolisme glucido-lipidique. Au cours de l’obésité, les capacités sécrétoires du tissu adipeux sont modifiées. Ces modifications concernent principalement la production de cytokines pro-inflammatoires et d’acides gras libres. Ces derniers sont connus pour exercer des effets délétères sur d’autres organes impliqués dans l’homéostasie énergétique et favoriser l’insulino-résistance et l’apparition du diabète de type 2. Inversement, certaines adipokines insulino-sensibilisatrices comme l’adiponectine, voient leur production réduite (Kusminski ).

Plusieurs études montrent que l’hypertrophie du tissu adipeux est également associée à une modification de l’activité du SEC se traduisant par une augmentation de l’expression des CB1R et/ou des concentrations en ECs dans ce tissu (Matias ). Par ailleurs, des travaux récents issus du laboratoire ont démontré que l'obésité seule ne suffit pas à augmenter la production des ECs. En effet, seuls les patients obèses diabétiques présentent une sécrétion significativement élevée des deux ECs majeurs, le N-arachidonoylethanolamide (AEA) et le 2-arachidonoylglycerol (2-AG) dans leur tissu adipeux viscéral. Le tissu sous-cutané reste, quant à lui, largement épargné par cette dérégulation (Barbosa soumis).

Les conséquences de l’augmentation du tonus endocannabinoïde dans le tissu adipeux peuvent être multiples. Ainsi, il est clairement démontré que l’activation des CB1R stimule le captage du glucose, la lipogenèse et diminue la thermogenèse (Matias ). Les CB1R apparaissent également impliqués dans l’altération des capacités sécrétoires du tissu adipeux rencontrée au cours de l’obésité en inhibant la production d’adipokines anti-inflammatoires et en augmentant celle d’adipokines pro-inflammatoires (Ge ). De plus, les ECs produits par le tissu adipeux semblent également exercer des effets autocrines favorisant son expansion en stimulant la différenciation des préadipocytes en adipocytes matures. Toutefois, peu d’études concernent la phase d’engagement des cellules souches multipotentes vers la voie des préadipocytes, une étape clé pour la formation de nouveaux adipocytes.

OBJECTIFS

Le rôle régulateur du SEC et des CB1R sur les étapes de prolifération, différenciation et migration des cellules souches a déjà été mis en évidence dans des travaux s’intéressant au développement embryonnaire du système nerveux (Galve-Roperth ). A l’inverse, ces mécanismes n’ont pas été caractérisés dans le tissu adipeux. Ainsi, ce projet vise à évaluer l’impact des ECs sur la phase d’engagement des cellules progénitrices de la fraction vasculaire stromale (FVS) dans la lignée adipocytaire. Ces recherches seront menées sur des modèles murins et humains, en comparant les dépôts viscéraux et sous-cutanés tout en intégrant les différents stades de la pathologie (souris ou sujets contrôles, obèses et obèses diabétiques). L’objectif final est de vérifier l’hypothèse selon laquelle l'activation des CB1R par les ECs produits en excès par le tissu adipeux pathologique pourrait limiter le recrutement de nouveaux adipocytes, favorisant ainsi l'hypertrophie tissulaire et les altérations métaboliques associées.

MÉTHODOLOGIE

L’adipogenèse sera principalement étudiée en utilisant un modèle de primoculture de cellules de la FVS isolées à partir de tissus adipeux. Les tissus murins seront prélevés sur des souris contrôles ou soumises à un régime hyperlipidique (60% lard) de longue durée jusqu’à ce qu’elles développent un syndrome métabolique (environ 16 semaines). Les tissus humains proviendront de sujets hospitalisés pour une chirurgie viscérale, recrutés parmi des patients témoins ou obèses avec ou sans diabète de type 2. L’effet des traitements par des agonistes et antagonistes CB1R sur le degré de différenciation des cellules souches de la FVS sera évalué par des techniques histologiques et en mesurant l’expression de marqueurs. Les phénotypes cellulaires rencontrés au cours des expériences seront déterminés par cytométrie en flux. Les cellules souches adipeuses (ADSC, adipose stem cells) feront l’objet d’une analyse transcriptomique (RNAseq) à différents stades de différenciation. Parallèlement, l’état inflammatoire des adipocytes différenciés dans les différentes conditions sera caractérisé par des approches biochimiques (production d’ECs, d’adipokines et de cytokines), de cytométrie en flux (marqueurs de surfaces) et transcriptomiques.

PERSPECTIVES

Ce projet s’intègre dans un programme plus large visant à mieux caractériser les mécanismes faisant du SEC une cible thérapeutique pour la dyslipidémie liée à l’obésité et au diabète. Dans ce contexte, les données obtenues devraient nous permettre de mieux comprendre comment l’hyperactivation du SEC du tissu adipeux peut favoriser l’apparition des anomalies typiquement liées à l’obésité. En effet, nous devrions être en mesure d’émettre l’hypothèse nouvelle selon laquelle le tissu adipeux viscéral produit des ECs qui favoriseraient son hypertrophie. Au final, l’intérêt de ces résultats est de proposer l’inactivation des CB1R du tissu adipeux comme piste thérapeutique pour traiter les dérégulations métaboliques liées à l’obésité.

Funding category

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

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