Rôle des acides gras polyinsaturés sur le métabolisme énergétique cérébral : impact sur le transport de glucose des cellules endothéliales de la barrière hémato-encéphalique des astrocytes

N-3 polyunsaturated fatty acids and brain energy metabolism : impact on glucose transport at the level of blood-brain barrier endothelial cells and astrocytes

• Auteur / Autrice : Fabien Pifferi
• Direction : Philippe Guesnet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Nutrition
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Barrière hématoencéphalique

Astrocytes

Cellules endothéliales

Glucose

Acides gras insaturés dans l'alimentation

Résumé

Dans le cerveau, le transport du glucose à travers la barrière hémato-encéphalique puis vers les cellules cérébrales se fait grâce aux transporteurs membranaires de glucose GLUTs, dont les principaux représentants sont les transporteurs GLUT1 (cellules endothéliales et astrocytes) et GLUT3 (neurones). Les deux isoformes de GLUT1 étant co-localisées autour des microvaisseaux cérébraux, l’immunomarquage de GLUT1 sur coupe de cortex ne permet pas de distinguer la forme endothéliale de la forme astrocytaire. D’autre part, cette méthode ne permet pas de déterminer si la diminution de transporteur observée est liée à une baisse de la quantité de protéine ou à un changement de conformation de celle-ci. Pour déterminer l’impact de la déficience sur l’expression de GLUT1, la protéine a été quantifiée par western blot à partir de microvaisseaux isolés (exprimant l’isoforme GLUT1 55 kDa) et à partir d’homogénat de cortex cérébral (exprimant majoritairement l’isoforme 45-kDa). Le transporteur GLUT3 a également été mesuré à partir d’homogénat de cortex. Enfin les ARNm de GLUT1 extraits à partir de microvaisseaux cérébraux isolés et d’homogénat de cortex et ont été quantifiés, en parallèle de GLUT3. Pour appréhender les effets directs des AGPI au niveau de la cellule endothéliale et les mécanismes impliqués, les effets d’une supplémentation en AGPI (acide arachidonique (AA), acide eicosapentaénoïque (EPA) et DHA) sur la teneur membranaire en acides gras et le captage du glucose ont ensuite été étudiés in vitro sur deux modèles de cellules endothéliales cérébrales : la culture primaire de cellules endothéliales cérébrales (RBEC) et la lignée RBE4.

Alterations in cognitive performance in animals deficient in omega-3 fatty acids (FA) have been linked to the decrease in docosahexaenoic acid (22:6n-3, DHA) level in brain membranes. It has also been reported that DHA may modulate ion channels, synaptic signaling, and the storage and release of neurotransmitter. Since neuronal activity depends on brain energy metabolism, we hypothesized that the omega-3 FA deficiency-induced alterations in neuronal activity could partly result from changes in brain energy metabolism. Objective - To explore this hypothesis, first we examined in vivo the effects of omega-3 FA deficiency on oxidative phosphorylation and glucose uptake in several brain areas with high rate of energy consumption. Glucose is translocated from the bloodstream to brain cells through the blood-brain barrier (BBB) via specific membrane glucose transporters (GLUTs), mainly GLUT1 and GLUT3. Rats raised with an omega-3 FA deficient diet throughout one generation were compared with rats fed a diet with adequate amounts of omega-6 and omega-3 FA. The omega-3 deficiency decreased by 20 to 40% the cytochrome oxidase activity and by 30% the glucose uptake in the three brain areas. In order to determine whether the decreased glucose uptake was due to reduced protein expression, the main GLUTs were quantified by immunohistochemical staining. In a second time, in vitro effects of supplemental arachidonic acid (AA), eicosapentaenoic acid (EPA), and DHA on membrane FA contents and glucose transport activity were investigated and compared on two culture models of rat brain endothelial cells generally used for glucose transport studies, the cell primary culture (RBEC) and the cell line RBE4.