Expression et regulation du transporteur de glucose glut4 dans le systeme nerveux central. Etude in vivo et in vitro

• Auteur / Autrice : SAID EL MESSARI
• Direction : Michel Arluison
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques fondamentales et appliquées
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

L'entree du glucose par diffusion facilitee dans les cellules nerveuses est assuree par une famille de transporteurs membranaires appelees gluts dont il existe 7 isoformes. Parmi celles-ci, glut4 est exprime dans les tissus insulino-sensibles et se caracterise par sa faculte de deplacement entre le pool intracytoplasmique et la membrane plasmique sous l'effet de l'insuline. Plusieurs etudes ont montre l'existence de l'insuline et de son recepteur au niveau central ce qui suggere que cette hormone pourrait exercer un controle sur le metabolisme glucidique dans le cerveau. Dans le cadre de cette hypothese, nous avons examine en detail sa localisation tissulaire et cellulaire dans le snc du rat, d'une part, et cherche s'il existe d'eventuelles regulations de son expression dans les neurones corticaux en culture, d'autre part. L'analyse par rt-pcr nous a permis de mettre en evidence la presence de l'arnm de glut4 dans toutes les regions cerebrales analysees. La visualisation de ce messager par hybridation in situ, apres sous-clonage des amplicons obtenus par rt-pcr, montre une distribution etendue dans le snc. Ces resultats ont ete dans l'ensemble confirmes par immunocytochimie, bien que les neurones immunoreactifs soient relativement moins abondants que ceux exprimant le transcrit de glut4. D'autre part, les etudes ultrastructurales indiquent que l'immunoreactivite pour glut4 est souvent localise dans les somas neuronaux, les dendrites et quelques epines dendritiques. En outre, les experiences de double marquage de glut4 avec l'acetylcholine et le gaba montrent que cette isoforme est exprime par de nombreux neurones cholinergiques et gabaergiques. Glut4 apparait concentre dans les aires cerebrales en relation avec le motricite et sont generalement les memes que celles qui voient leur consommation de glucose augmenter apres une activation motrice experimentale. Par ailleurs, la distribution de glut4 est generalement en accord avec celle du recepteur de l'insuline au moins dans le cerveau anterieur, ce qui suggere que l'insuline pourrait reguler le transport du glucose probablement par le biais de glut4. D'autre part, certaines regions cerebrales pour la plupart limbiques, montrent un important signal d'hybridation alors que l'immunoreactivite apparait tres faible, ce qui laisse supposer que l'expression de glut4 pourrait etre soumise a des regulations de type hormonale et/ou nutritionnelle. A ce propos, nous avons developpe un systeme de culture primaire de neurones corticaux et avons envisage l'insuline et le glucose comme facteurs potentiels impliques dans la regulation de glut4. En effet, l'addition de l'insuline au milieu de culture regule l'expression genique de glut4 de maniere duree et dose dependantes dans les neurones corticaux in vitro. En revanche, aucune modification de la capture de 2-desoxyglucose par ces cellules n'a ete observee sous l'action de l'insuline a court terme. D'autre part, la privation en glucose de ces cellules provoque un accroissement du transport de glucose accompagne d'une augmentation des taux d'arnm de glut4, ce qui suggere que la surexpression de glut4 dans les conditions d'hypoglycemie pourrait se produire localement pour pallier le manque en glucose. L'ensemble de ces donnees suggere que glut4 jouerait un role important dans le metabolisme glucidique des neurones et qu'il existe des modifications de son expression dans des situations physiologiques et physiopathologiques impliquant des variations de la glycemie et/ou de l'insulinemie.