Étude du profil métabolomique des patients atteints de stéatose hépatique non alcoolique (NASH) : recherche d’hypothèses physiopathologiques et de biomarqueurs

Metabolomic study of patients with Non-Alcoholic SteatoHepatitis (NASH) for pathophysiological hypotheses and biomarkers discovery

• Auteur / Autrice : Guillaume Grzych
• Direction : Anne Tailleux, Joël Haas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance le 11/12/2020
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Récepteurs Nucléaires- Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires / RNMCD - U1011
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Joël Haas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acides et sels biliaires

Métabolomique

Marqueurs biologiques

Dissertation universitaire

Stéatose hépatique non alcoolique

Acides biliaires

Acides aminés

Métabolomique

Marqueurs biologiques

Stéatose hépatique non alcoolique

Mots clés libres

Metabolomique

NASH

Biomarqueurs

Metabolomics

NASH

Biomarkers

Résumé

La NAFLD (Non Alcoholic Fatty Liver Disease), enjeu majeur de santé publique, est la complication hépatique du syndrome métabolique. La NAFLD se caractérise par des lésions hépatiques dues à une accumulation de triglycérides dans le foie qui, associée à une inflammation, évolue vers la stéato-hépatite (NASH Non-Alcoholic Steatohepatitis). Les mécanismes moléculaires sous-tendant la pathogenèse et particulièrement le passage de la stéatose à la NASH sont encore mal compris. Une meilleure compréhension de la physiopathologie de la NASH est nécessaire afin d’identifier de potentielles cibles thérapeutiques et des marqueurs non invasifs pour le diagnostic et le suivi de la pathologie.Dans ce contexte, la métabolomique apparait prometteuse. La métabolomique est l'analyse de l'ensemble des métabolites dans un milieu biologique et complète les autres techniques «omics» pour l'étude des propriétés biologiques dynamiques. Ce travail a pour objectif d’utiliser l’approche métabolomique pour mettre en évidence un profil particulier chez les patients atteints de NASH afin de comprendre la physiopathologie et d’identifier de potentiels biomarqueurs. Pour cela, nous avons utilisé deux approches métabolomiques : 1/ l’approche ciblée, sur plasma, en se focalisant sur deux classes de métabolites, les acides aminés et les acides biliaires, 2/ l’approche non ciblée sur plasmas et foies humains (dont les résultats sont en attente). Dans la littérature, les acides biliaires (AB) sont étudiés en tant qu'acteurs physiopathologiques et biomarqueurs dans la NASH. Cependant, l'interprétation des résultats est compliquée par l'association étroite de la NASH avec le diabète de type 2 (DT2), la résistance à l'insuline (IR) et l'obésité, contextes métaboliques qui sont aussi associés à des variations d’AB. Nous avons donc cherché à comprendre la relation complexe entre la NASH et les concentrations d’AB, en fonction du statut DT2, et en tenant compte de l’IR et de l’obésité. Par analyses des profils d’AB dans deux cohortes (ABOS n=219, RESOLVE n=58) de patients obèses bien caractérisés (biopsies hépatiques, statut clinico-biologique, effectif élevé), nous montrons que les concentrations plasmatiques des AB sont plus élevés chez les patients NASH vs non-NASH, à la fois chez les patients DT2 et Non-DT2. Par contre, ces augmentations dépendent du degré d’IR, ce qui suggère que la NASH n'entraîne des altérations d’AB qu'en présence d'une IR avancée et indépendamment du statut diabétique.Dans la littérature, les concentrations plasmatiques d’AA à chaîne ramifiée (BCAA) sont associées avec l’obésité, l’IR et la gravité des lésions hépatiques de la NAFLD. De plus, les concentrations plasmatiques de BCAA diffèrent entre les sexes, qui présentent des susceptibilités différentes aux maladies cardiométaboliques. Nous avons évalué l’association entre les concentrations plasmatiques de BCAA et les stades de gravité de la NAFLD,indépendamment du sexe, de l’IR et de l’obésité. Dans la cohorte RESOLVE, 112 patients obèses ont été divisés en quatre groupes en fonction de la sévérité de la NAFLD, et appariés en fonction du sexe, de l'IMC, de l'IR et de l'HbA1c. Comme attendu, une corrélation positive modeste a été observée entre les concentrations de BCAA et la sévérité de la NAFLD, ainsi qu'un impact majeur du sexe sur les concentrations de BCAA. L'analyse des sous-groupes révèle que, si les concentrations plasmatiques de BCAA augmentent avec la sévérité de la NAFLD chez les femmes, elles ont tendance à diminuer chez les hommes, suggérant un impact du sexe sur la composante métabolique de la NAFLD [...]

NAFLD (Non-Alcoholic Fatty Liver Disease), a major public health issue, is considered thehepatic manifestation of the metabolic syndrome. NAFLD is characterized by liver injury dueto an accumulation of triglycerides in the liver which, when associated with inflammation, canprogress to steatohepatitis (NASH Non-Alcoholic Steato Hepatitis). The molecular mechanismsunderlying the pathogenesis, and particularly the transition from steatosis to NASH, are still poorly understood. A better understanding of the pathophysiology of NASH is necessary to identify potential therapeutic targets and non-invasive markers for the diagnosis and monitoring of the pathology. In this context, metabolomic approaches are promising.Metabolomics is the comprehensive analysis of metabolites in a biological medium, and it complements other "omics" techniques for the study of dynamic biological processes. The objective of this work is to use the metabolomics approach to highlight a particular profile in NASH patients in order to understand the pathophysiology and identify potential biomarkers.For this, we have used two metabolomic approaches: 1/ the targeted approach, on plasma,focusing on two classes of metabolites, amino acids and bile acids, 2/ the non-targeted approach on human plasma and livers (results are pending).In the literature, bile acids (B A) are studied as pathophysiological actors and potential biomarkers in the context of NASH. However, interpretation of many cohort studies is complicated by the close association of NASH with type 2 diabetes (T2D), insulin resistance(IR) and obesity, which are also associated with variations in BA. We therefore sought tounderstand the complex relationship between NASH and BA concentrations, as a function ofT2D status, considering IR and obesity as confounding parameters. Through analysis of BAprofiles in two cohorts (ABOS n=219, RESOLVE n=58) of well-characterized obese patients (histological analysis of liver biopsies, clinical-biological status, well-powered statistically), weshow that plasma BA concentrations are higher in NASH vs. non-NASH patients in both T2Dand non-T2D patients. These increases are dependent on the degree of IR, suggesting that NASH causes AB alterations only in the presence of advanced IR and independently of diabetes status.In the literature, plasma levels of branched-chain AA (BCAA) are associated with obesity, IR,and severity of liver damage in NAFLD. In addition, plasma BCAA concentrations differ between genders, which display different susceptibilities to development of cardiometabolicdisease. We evaluated the association between plasma BCAA concentrations and the severity stages of NAFLD, independent of gender, IR and obesity. In the RESOLVE cohort, 112 obese patients were divided into four groups based on NAFLD severity and matched for gender, BMI,IR, and HbA1c. As expected, a modest positive correlation was observed between BCAAconcentrations and NAFLD severity, as well as a major impact of gender on BCAAconcentrations. Subgroup analysis revealed that while plasma BCAA concentrations increased with the severity of NAFLD in females, they tended to decrease in males, suggesting an impact of gender on the metabolic component of NAFLD. Analysis of other AA in the cohort reveals plasma AA alterations involved in the methionine cycle (serine, cysteine, ...), whose molecular mechanisms are being explored in mouse models. The use of metabolomics has allowed us to better characterize the complex interactions of NASH with IR and sex on BA and AA.