Importance des interactions intracellulaires entre la mitochondrie et le réticulum endoplasmique dans l'insulino-résistance

Importance of intracellular Mitochondria-Associated endoplasmic reticulum Membranes (MAM) in insulin-resistance

• Auteur / Autrice : Emily Tubbs
• Direction : Jennifer Rieusset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 17/10/2014
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Cardio-Vasculaire, Métabolisme Diabétologie et Nutrition (Lyon)
• Jury : Président / Présidente : Michel Ovize
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jennifer Rieusset, Laurent Combettes
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-François Tanti, Carina Prip-Buus

Mots clés

Mots clés contrôlés

Insulinorésistance

Diabètes

Réticulum endoplasmique

Mitochondries

Mots clés libres

Mitochondrie

Réticulum Endoplasmique

Diabète

Résistance à l'insuline

Foie

In situ Proximity Ligation Assay

Cyclophiline D

Mitochondria

Endoplasmic Reticulum

Diabetes

Insulin resistance

Liver

In situ Proximity Ligation Assay

Cyclophilin D

Résumé

Les mitochondries et le réticulum endoplasmique (RE) interagissent au niveau de points de contacts appelés « Mitochondria-Associated ER Membranes » (MAM), afin d'échanger du Ca2+ via le complexe TP3Rl/Grp75/VDACl et maintenir l'homéostasie énergétique. Bien que des dysfonctions mitochondriales, un stress du RE et des altérations de l'homéostasie du Ca2+ participent au développement de l'insulino-résistance, on ne sait pas si ce sont des facteurs indépendants ou s'ils sont inter-reliés par une altération des MAM. Mes travaux de thèse ont permis de mettre en évidence un nouveau rôle des MAM dans l'insulino-résistance hépatique. J'ai mis au point et validé la technique d'in situ PLA pour visualiser et quantifier les interactions mitochondrie-RE dans les cellules. J'ai montré que l'intégrité des MAM était nécessaire pour la signalisation de l'insuline dans le foie, et qu'un défaut d'intégrité des MAM était impliqué dans l'insulino-résistance hépatique. Des données préliminaires suggèrent qu'une altération des MAM est également associée à l'insulino-résistance musculaire. J'ai ensuite mis en évidence la présence de la protéine kinase B, une protéine clé de la signalisation de l'insuline, dans les MAM, et démontré que sa phosphorylation par l'insuline est altérée dans cette fraction dans le foie de souris diabétique. Enfin, j'ai participé à la mise en évidence l) de la présence de la cyclophilin D à l'interface des MAM régulant les échanges calciques entre les deux organites dans les cardiomyocytes et les hépatocytes, et 2) d'une régulation des MAM par le glucose dans le foie qui permet un contrôle de la dynamique et de la fonction mitochondriale au cours des transitions nutritionnelles. Par conséquent, mes travaux ont permis d'améliorer les connaissances actuelles sur les partenaires, la fonction et la régulation des MAM et de dévoiler les MAM comme une nouvelle cible pour moduler la signalisation de l'insuline et le métabolisme hépatique

Mitochondria-associated endoplasmic reticulum membranes (MAM) are functional domains between both organelles involved in Ca2+ exchange, through the voltage-dependent anion channel (VDAC)-1/glucose regulated protein 75 (Grp75)/inositol 1,4,5-triphosphate receptor (TP3R)-1 complex, and regulating energy metabolism. Whereas mitochondrial dysfunction, ER stress, and altered Ca2+ homeostasis are associated with altered insulin signalling, the implication of MAM dysfunctions in insulin resistance is unknown. During my PhD, my work has underlined a new role of MAM in hepatic insulin- resistance. T have developed a quantitative method called in situ Proximity Ligation Assay to visualise and quantify the interactions between ER and mitochondria. T have shown that MAM integrity is required for insulin signalling and that disruption of MAM is implicated in hepatic insulin resistance. Preliminary data also suggest that MAM alterations are also associated with muscle insulin resistance. T have also identified the presence of the protein kinase B (PKB), a key protein involved in metabolic effects of insulin, at the MAM interface, and demonstrated that its phosphorylation by insulin is altered in this fraction in liver of diabetic mice. Lastly, T have also participated to the identification of: 1) the presence of cyclophilin D (CypD) at MAM interface which regulates calcium transfer from ER to mitochondria in both cardiomyocytes and hepatocytes, and 2) a regulation of MAM by glucose in liver, which is involved in the regulation of mitochondria dynamics and function during nutritional transitions. Consequently, my work improved the knowledge on the composition, function and regulation of MAM, and highlighted MAM as a potential new target for the modulation of hepatic insulin action and metabolism