Thèse soutenue

Rôle du régulateur du cycle cellulaire Cdkn2a dans la plasticité et la fonction du tissu adipeux et le diabète de type 2

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Auteur / Autrice : Yasmina Kahoul
Direction : Christophe Breton
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
Date : Soutenance le 26/05/2023
Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génomique intégrative et modélisation des maladies métaboliques (Lille) - Metabolic functional (epi)genomics and molecular mechanisms involved in type 2 diabetes and related diseases - UMR 8199 - UMR 1283
Jury : Président / Présidente : Corinne Vigouroux
Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Eeckhoute, Jean-Sébastien Annicotte
Rapporteurs / Rapporteuses : Mireille Cormont, Isabelle Dugail

Résumé

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La dérégulation de la balance énergétique et l'obésité sont des problèmes de santé publique conduisant au développement de pathologies métaboliques comme le diabète de type 2 (DT2) ou les maladies cardiovasculaires. Les études pangénomiques ont établi que la région du gène suppresseur de tumeur CDKN2A (inhibiteur 2a de kinase dépendante des cyclines) était associée à une augmentation du risque de DT2. Ce locus présente une double fonction dans la régulation du cycle cellulaire et du métabolisme énergétique. L'expression de CDKN2A est notamment augmentée dans le tissu adipeux (TA) des personnes obèses.Nous avons montré précédemment que les souris globalement déficientes en Cdkn2a nourries avec un régime hyperlipidique hypercalorique (DIO) sont résistantes à l'obésité et présentent une augmentation de la thermogenèse via le brunissement du TA sous-cutané et une amélioration de la sensibilité à l'insuline. Afin d'établir si le brunissement est dû à un phénomène de transdifférenciation adipocytaire, nous avons étudié l'effet de l'invalidation de Cdkn2a spécifiquement dans l'adipocyte différencié (Cdkn2aad-/-) chez la souris DIO en établissant leur profil métabolique, hormonal et histologique. Les souris Cdkn2aad-/- présentent un meilleur profil métabolique que les souris sauvages avec une tolérance au glucose améliorée sans modification de la sensibilité à l'insuline, une hypoleptinémie et une hyporésistinémie, associées à un remodelage cellulaire des dépôts de TA et à une augmentation de la dépense énergétique, sans brunissement visible. L'analyse transcriptomique par séquençage de l'ARN des différents dépôts de TA a montré que seul le TA épididymal présente une augmentation globale des voies métaboliques impliquées dans l'utilisation des substrats énergétiques et l'activité oxydative, en particulier le métabolisme du glucose. Ces résultats ont été validés par la méthode Seahorse et par mesure de la capture du glucose après invalidation de l'expression de Cdkn2a par siRNA dans la lignée adipocytaire 3T3-L1. L'analyse de l'activité kinase a été également effectuée afin d'étudier les voies impliquées.Des données préliminaires ont montré que l'extinction de CDKN2A à l'aide de siARN lors de la différenciation des cellules souches pluripotentes humaines engagées dans la lignée adipocytaire brune (hiPSC-BAPs) entraîne une augmentation des marqueurs de la thermogenèse. En parallèle du modèle souris, des hiPSC-BAPs différenciés en sphéroïdes 3D transfectés à l'aide de siARN ont été développés afin d'étudier l'implication de CDKN2A dans l'initiation d'un programme thermogénique au stade progéniteur. Des analyses du transcriptome et de l'activité kinase ont montré que l'extinction de CDKN2A active les voies impliquées dans l'adipogenèse, le métabolisme oxydatif et potentialise le processus de brunissement, entraînant une reprogrammation des hiPSC-BAPs différenciés en adipocytes de type brun.L'ensemble de ces données suggère que le brunissement observé lors de l'invalidation globale de Cdkn2a chez la souris n'est pas dû à une transdifférenciation des adipocytes. Cependant, Cdkn2a activerait les voies du métabolisme énergétique et potentialiserait le brunissement de l'adipocyte par des voies indépendantes de celles utilisées pour moduler le cycle cellulaire. De plus, l'extinction de CDKN2A dans les hiPSC-BAPs montre que cet effet cellulaire est autonome. Ces deux approches combinées ont permis de mettre en évidence des voies adipocytaires communes sous le contrôle de CDKN2A (telles que l'AMPK et la p70S6K) associées au brunissement adipocytaire. La mise en évidence des voies moléculaires contrôlées par CDKN2A dans l'adipocyte impliquées dans le brunissement est une première étape pour la mise en place d'approches thérapeutiques visant à activer le brunissement afin d'atténuer les effets délétères de l'obésité sur la résistance à l'insuline et de DT2.