Rôle des facteurs Mdm2 et FoxOs dans la réponse angio-adaptative du tissu adipeux au cours de l’obésité et à l’exercice

Role of FoxOs transcription factors in the regulation of angiogenic factors VEFG-A/TSP-1 in the microvasculature of adipose tissue in the context of obesity induced by a high fat diet : effect of exercise

• Auteur / Autrice : Thomas Loustau
• Direction : Pascal Laurant, Catherine Riva-Lavieille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 14/12/2016
• Etablissement(s) : Avignon en cotutelle avec York University (Toronto, Canada)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 536 « Sciences et agrosciences » (Avignon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physiologie Expérimentale Cardiovasculaire (Avignon)
• Jury : Président / Présidente : Florence Sabatier-Malaterre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florence Sabatier-Malaterre, Anne Bouloumié, Pascale Duché, Bernard Jover
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Bouloumié, Pascale Duché

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tissu adipeux brun

Maladies cardiovasculaires

Troubles du métabolisme

Capillaires

Exercices physiques

Obésité

Mots clés libres

VEGF-A/TSP-1

Mdm2 /FoxOs

Obésité

Exercice physique

Angiogenèse

VEGF-A/TSP-1

Mdm2/FoxOs

Obesity

Physical exercise

Angiogenesis

Résumé

Les capillaires sanguins sont des éléments essentiels pour le maintien des fonctions du tissu adipeux comme du muscle squelettique. L’obésité induit une raréfaction capillaire intense dans ces tissus, altérant leur microenvironnement et aboutissant en définitif à des dysfonctions métaboliques systémiques. Malgré l’importance de la microcirculation adipeuse, les mécanismes moléculaires régulant la plasticité de ce réseau capillaire, processus appelé angio-adaptation, restent méconnus. L’activité physique exerce de multiples effets bénéfices chez l’obèse, stimulant notamment la croissance vasculaire dans le muscle squelettique. Dans ce tissu, la réponse angio-adaptative au cours de l’obésité et à l’exercice est sous le contrôle de l’axe Mdm2/FoxOs. Ces facteurs régulent la balance entre le signal pro-angiogénique du VEGF-A et anti-angiogénique de la TSP-1, équilibrant ainsi les processus de croissance et régression capillaire. Nous proposons l’existence d’un mécanisme de signalisation similaire, impliqué dans la régulation du processus angio-adaptatif des tissus adipeux et musculaires. Nous avons alors étudié les effets de 7 semaines d’exercice physique volontaire, chez des souris C57Bl/6 rendues obèses par un régime riche en graisses et en sucre, sur la microcirculation et le microenvironnement du tissu adipeux blanc viscéral et sous-cutané, ainsi que du brun interscapulaire. Il a été retrouvé chez les souris obèses un puissant frein angiostatique, exercé par FoxOs et conduisant à une raréfaction capillaire dans les tissus adipeux. Les 7 semaines d’exercice physique ont conduit à l’augmentation de Mdm2, la levée de ce frein et une croissance vasculaire au sein des différents tissus adipeux, associés à l’amélioration du microenvironnement adipocytaire, avec une baisse de l’hypoxie, de la fibrose et une redistribution des cellules inflammatoires. De plus, la stimulation de l’angiogenèse adipeuse chez l’obèse, via l’exercice et l’action pro-angiogénique de Mdm2, a permis d’améliorer l’insulino-sensibilité du tissu adipeux viscéral, d’activer le processus de browning au sein du tissu adipeux sous-cutané et de réduire le whitening du tissu adipeux brun. Il en résulte une amélioration de l’ensemble des paramètres cardiométaboliques systémiques. Ces données démontrent l’efficacité thérapeutique de l’exercice physique dans la lutte contre l’obésité et ses pathologies associées, mais offrent également de nouvelles perspectives de thérapies moléculaires ciblant l’angio-adaptation du tissu adipeux chez l’Homme obèse.

Blood capillaries are essential elements for maintaining adipose tissue and skeletal muscle functions. Obesity induces intense capillary rarefaction in these tissues, altering their microenvironment and ultimately resulting in systemic metabolic dysfunction. Despite the importance of adipose microcirculation, molecular mechanisms regulating adipose capillary network plasticity, a process called angio-adaptation, remains unknown. Physical exercise exerts multiple beneficial effects in obese patient, including skeletal muscle vascular growth stimulation. In this tissue, angio-adaptive response during obesity and exercise is under the control of the Mdm2/FoxOs axis. These factors regulate harmonization between VEGF-A pro-angiogenic signal and TSP-1 anti-angiogenic, thus balancing growth and capillary regression processes. We made the hypothesis of the existence of a similar signaling mechanism, involved in the angio-adaptive process regulation of adipose and muscular tissues. Therefore, we studied the effects of 7 weeks-voluntary physical exercise in C57Bl/6 obese mice induced by a diet rich in fats and sugar, on microcirculation and microenvironment of visceral and subcutaneous white adipose tissue, as well as interscapular brown adipose tissue. Obese mice presented a powerful angiostatic control in all adipose tissues, under FoxOs protein regulation, leading to capillary rarefaction. Physical exercise led to the increase of Mdm2 expression, repressing the angiostatic control in favor of adipose vascular regrowth. This phenomenon was also associated with adipocytes microenvironment improvement, a decrease in hypoxia, fibrosis and redistribution of inflammatory cells. In addition, adipose angiogenesis stimulation in obese mice, through exercise and the Mdm2 pro-angiogenic action, improved visceral adipose tissue insulin sensitivity, activated browning process within subcutaneous adipose tissue and reducing whitening of brown adipose tissue. The overall result is an improvement of all systemic cardiometabolic parameters. These data demonstrate the therapeutic efficacy of physical exercise against obesity and its associated pathologies, but also offer new prospects for molecular therapies targeting the adipose angio-adaptation in obese humans.