Rôle de SIRT1 dans la régulation du stress du réticulum endoplasmique induit par une carence en donneurs de méthyle au cours des maladies inflammatoires chroniques intestinales

Methyl deficient diet promotes colitis through SIRT1-mediated endoplasmic reticulum stress

• Auteur / Autrice : Hassan Melhem
• Direction : Laurent Peyrin-Biroulet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 24/04/2014
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale BioSE - Biologie, Santé, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Nutrition - Génétique et Exposition aux Risques Environnementaux (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Marteau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Louis Guéant
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Marteau, Jean-Marie Reimund

Mots clés

Mots clés contrôlés

Histone désacétylase

Réticulum endoplasmique

Carence en acide folique

Carence en cyanocobalamine

Maladies inflammatoires chroniques de l'intestin

Mots clés libres

Carence en donneurs de méthyle

Maladie inflammatoires chroniques intestinales

Stress du réticulum endoplasmique

SIRT1

Methyl donor deficiency

Inflammatory bowel diseases

Endoplasmic reticulum stress

SIRT1

Résumé

Une carence en donneurs de méthyle (CDM) est fréquente dans les maladies inflammatoires chroniques intestinales (MICI) et induit un stress du réticulum endoplasmique (RE). La désacétylase SIRT1 (Sirtuine 1) régule la réponse cellulaire suite à un stress nutritionnel par le biais d’un stress du RE. Nous avons étudié pour la première fois l’impact d’une CDM sur le stress du RE et les effets de l'activation de SIRT1 dans un modèle expérimental de colite chez le rat. Pour restaurer l’homéostasie du réticulum endoplasmique, la cellule met en place la réponse UPR « Unfolded Protein Response ».Les quantités de formes actives des acteurs de l’UPR (effecteurs et régulateurs), ainsi que du facteur de transcription (HSF1) et SIRT1 ont été étudiés par western blot, immunoprécipitation et RT-qPCR sur des tissus coliques (rats et humains) et sur des lysats cellulaires. Les effets de l'activation de SIRT1 ont été étudiés in vitro et in vivo. Une CDM aggrave la colite induite par le DSS cliniquement, endoscopiquement et histologiquement. Une CDM induit un stress du RE en augmentant le niveau d’expression des formes active des acteurs de l’UPR : p-PERK, p-eIF-2a, p-IRE-1a, ATF6, XBP1-S et l’ARNm d’ATF4. Ceci est accompagné d’une diminution dramatique du niveau d’expression des protéines chaperonnes, d’une réduction du niveau d'expression de SIRT1 et d’une hyperacétylation de HSF1. L’ajout de la vitamine B12, de la S-Adénosine Methionine (SAM), ou un activateur de SIRT1 (SRT1720) réduit l'UPR in vitro. L’immunohistochimie a montré une diminution de l’expression de SIRT1 dans l'épithélium du côlon de patients atteints de MICI. Chez le rat, l’activation de SIRT1 prévient la colite en réduisant le niveau acétylé de HSF1 et en augmentant le niveau d’expression des molécules chaperonnes. L'activation de SIRT1 prévient la colite en réduisant le stress du RE causé par la CDM. Ces résultats suggèrent que SIRT1 pourrait être une cible thérapeutique dans les MICI où les CDM sont fréquentes

Methyl donor deficiency (MDD) aggravates experimental colitis in rats and decreases SIRT1 activity in cell models. Endoplasmic reticulum (ER) stress plays a key role in inflammatory bowel disease (IBD) pathogenesis. We investigated whether the influence of MDD on colitis resulted from an ER stress response triggered by decreased SIRT1 expression. The Unfolded protein response (UPR), chaperone proteins, heat-shock factor protein 1 (HSF1) and SIRT1 were examined in rats with MDD and dextran sulfate sodium (DSS)- induced colitis, in a Caco-2 cell model with stable expression of transcobalamin-oleosin chimera (TO), which impairs cellular availability of vitamin B12, and in human IBD. The effects of SIRT1 activation were studied both in vitro and in vivo. MDD aggravated DSS-induced colitis clinically, endoscopically and histologically. MDD activated ER stress pathways, with increased p-PERK, p-eiF-2a, p-IRE-1a, ATF6, XBP1-S protein and ATF4 mRNA expression levels in rats. This was accompanied by reduced SIRT1 expression level and greater acetylation of HSF1, in relation with a dramatic decrease of chaperons (BIP, HSP27 and HSP90). Adding either vitamin B12, Sadenosylmethionine, or a SIRT1 activator (SRT1720) reduced the UPR in vitro. In rats, SIRT1 activation by SRT1720 prevented colitis by reducing acetylation of HSF1 and increasing the expression of BIP, HSP27 and HSP90. Immunohistochemistry showed impaired expression of SIRT1 in the colonic epithelium of IBD patients. SIRT1 is a master regulator of ER stress and severity of experimental colitis in case of MDD. It could deserve further interest as a therapeutic target of IBD