Rôle des acides biliaires dans la régulation de l homéostasie du glucose : implication de FXR dans la cellule bêta-pancréatique

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1 Rôle des acides biliaires dans la régulation de l homéostasie du glucose : implication de FXR dans la cellule bêta-pancréatique Tuteur : Anne Muhr-Tailleux cardiovasculaires et diabète (Equipe 1) Institut Pasteur de Lille 1, rue Prof. Calmette BP 245, Lille Cedex Tel: Les acides biliaires (ABs) constituent une large famille de dérivés stéroïdes (CA, CDCA, DCA, ). Outre leur rôle dans l absorption intestinale des lipides alimentaires, les ABs sont des molécules de signalisation cellulaire régulant l homéostasie du glucose par l activation de deux récepteurs: TGR5, récepteur membranaire, exprimé en particulier dans les cellules entérointestinales L et promouvant la sécrétion de l incrétine GLP-1, et FXR, récepteur nucléaire, exprimé par le foie et par l intestin où il régule respectivement la production et l absorption du glucose, mais aussi par le pancréas endocrine et en particulier la cellule β-pancréatique, où il régule la sécrétion d insuline (Renga 2012; Popescu 2012, Durfer 2012). Ainsi, les ABs contribueraient au contrôle de l homéostasie du glucose en orchestrant la relation entre l axe entéro-hépatique et le pancréas endocrine, via l activation de leurs récepteurs FXR et TGR5. L objectif de ce projet est d analyser la contribution de FXR dans la cellule β-pancréatique sur la régulation du métabolisme du glucose médiée par les ABs dans ce système inter-tissulaire intégré. Nous utiliserons un modèle murin original, déficient pour FXR spécifiquement dans la cellule bêta pancréatique (déjà disponible au laboratoire) dont nous poursuivrons la caractérisation métabolique (glycémie, insulinémie, profils d ABs, tests fonctionnels, ) et transcriptomique (QPCR îlots pancréatiques, foie, intestin). En particulier, le phénotypage métabolique sera réalisé dans des conditions d augmentation importante des ABs circulants, induite par une cholestase chirurgicale (au point au laboratoire). Mots clés : acides biliaires ; FXR ; pancréas ; homéostasie du glucose ; modèle murin ; phénotypage métabolique ; transcriptomique.

2 Psoriasis et métabolisme: un lien physiopathologique Tuteur : Delphine Staumont-Salle cardiovasculaires et diabète (Equipe 3) Institut Pasteur de Lille 1, rue Prof. Calmette BP 245, Lille Cedex Tél: Le psoriasis est une pathologie inflammatoire cutanée affectant 2 à 3 % de la population. Elle est caractérisée par un épaississement cutané, des plaques rouges et une pelade. Les causes du psoraisis sont imparfaitement connues. De manière surprenante, de nombreuses études cliniques ont fait état d'une forte association non seulement avec l'arthrite, une autre pathologie inflammatoire, mais aussi avec l'athérosclérose, le diabète et le syndrome métabolique qui, prises dans leur ensemble, représentent la première cause de mortalité dans les pays occidentalisés. Aucun mécanisme physiopathologique susceptible d'expliquer cette association n'a été démontré jusqu'ici. Ce projet vise à identifier les mécanismes cellulaires et moléculaires sous tendant cette association à l'aide de modèles murins de psoriasis spontané ou induit, disponibles au laboratoire, dans lesquels nous rechercherons des altérations du métabolisme et des fonctions vasculaires et immunes. Ces altérations seront corrélées au phénotype cutané et à l'expression génique différentielle. Pour déterminer si des altérations métaboliques affectent le développement du psoriasis ou si la pathologie cutanée aggrave les dysfonctionnements métaboliques, l'obésité ou l'athérosclérose seront induites chez des souris psoriasiques par une alimentation obésogène/proathérogène. Les résultats seront corrélés avec ceux d'une étude clinique en cours.

3 Régulation de la fonction lymphocytaire B par le récepteur aux acides biliaires FXR Tuteur : David Dombrowicz cardiovasculaires et diabète (Equipe 3) Institut Pasteur de Lille 1, rue Prof. Calmette BP 245, Lille Cedex Tél: Le Farnesoid X Receptor (FXR, NR1H4), est un récepteur nucléaire, régulateur transcriptionnel, qui fixe les acides biliaires. FXR est principalement exprimé dans le foie et l'intestin, les reins et les glandes surrénales. FXR est impliqué dans la régulation du métabolisme glucidique et de l'homéostasie énergétique. Il joue rôle dans l'athérosclérose et le diabète de type 2. A côté des organes métaboliques, un analyse de l'expression des récepteurs nucléaires dans diverses populations de cellules immunes réalisée au laboratoire à montré que FXR était fortement exprimé dans les populations lymphocytaires T et B, qui contribuent également aux pathologies cardiométaboliques. Cette régulation des fonctions immunes via FXR pourrait expliquer certains résultats controversés obtenus dans divers modèles animaux. Des résultats préliminaires ayant montré que FXR régule la production d'immunoglobulines in vitro, le présent projet se propose d'étudier en détail les effets immunorégulateurs de FXR sur la fonction lymphocytaire B. Les populations lymphocytaires B médullaires, sanguines, spléniques et du tissus adipeux seront caractérisées par cytométrie en flux chez des animaux déficients en FXR à l'état basal et après immunisation vis-à-vis d'antigènes thymo-dépendants et thymo-indépendants. La production d'immunoglobulines des différents isotypes sera mesurée. Une analyse transcriptomique des lymphocytes B isolés à partir d'animaux déficients ou non en FXR sera réalisée. Enfin l'effet de l'absence sélective de FXR au sein des lymphocytes B sur les réponses immunes sera évalué par transfert adoptif de lymphocytes B exprimant ou non FXR à des animaux dépourvu de lymphocytes car déficients en pour la recombinase Rag2.

4 Rôle du récepteur nucléaire PPARβ/δ dans le développement du psoriasis : le lien métabolique? Tuteur : Barbara Gross cardiovasculaires et diabète (Equipe 3) Institut Pasteur de Lille 1, rue Prof. Calmette BP 245, Lille Cedex Tel: Le psoriasis est une maladie inflammatoire de la peau qui est caractérisée par une prolifération excessive des kératinocytes. Plusieurs études cliniques ont récemment montré que le psoriasis était associé à une augmentation du risque cardiovasculaire et de ces facteurs de risque tels que les dyslipidémies, l obésité ou le syndrome métabolique. La sévérité du psoriasis chez des personnes atteintes de pathologies métabo-inflammatoires comme l obésité est plus importante. Inversement, la prise en charge des dyslipidémies par la Simvastatine ou de la surcharge pondérale par un régime ou par chirurgie bariatrique a un effet bénéfique sur le psoriasis. Ces données cliniques suggèrent une interconnexion entre le psoriasis et ces maladies métaboliques. A ce jour, les mécanismes physio-pathologiques liant ces pathologies ne sont pas connus. Des études transcriptomiques ont récemment montré la surexpression du récepteur nucléaire PPARβ/δ (Peroxisome Proliferator-Activated receptor β/δ) dans les lésions de psoriasis. Vice versa, sa surexpression et son activation dans la peau, dans un modèle de souris transgénique, provoque un psoriasis. Or PPARβ/δ est initialement connu pour son rôle dans la régulation transcriptionnelle des gènes du métabolisme lipidique, glucidique et énergétique. Ce projet a pour objectif de déterminer si la surexpression et l'activation cutanée de PPARβ/δ conduit simultanément à l'induction du psoriasis et à des altérations métaboliques. Aussi, un psoriasis sera expérimentalement induit dans un modèle murin surexprimant PPARβ/δ spécifiquement au niveau de la peau, notamment par l'activation pharmacologique de PPARβ/δ. La pathologie cutanée sera caractérisée et des analyses des altérations métaboliques, immunologiques et vasculaires seront réalisées à l'état basal ou suite à l'induction de l'obésité par un régime enrichi en graisses. Outre de l'expérimentation animale, des techniques histologiques, immunologiques (cytométrie en flux) et de biologie moléculaires (RT-PCR et potentiellement analyse transcriptomique par microarrays) seront utilisées.

5 Etude d une interaction potentielle entre le récepteur nucléaire des acides biliaires FXR et plusieurs facteurs de transcription impliqués dans le métabolisme hépatique Tuteur : Audrey HELLEBOID-CHAPMAN cardiovasculaires et diabète (Equipe 4) Faculté de Médecine de Lille - Pôle Recherche. Boulevard du Professeur Leclerc, Bâtiment J&K Lille cedex Tel: Le syndrome métabolique regroupe dans sa définition la présence de plusieurs anomalies métaboliques associées (obésité abdominale, hypertriglycéridémie, HDL-cholestérol bas, diabète de type 2, hypertension). Cette entité s accompagne généralement d une hépatopathie et résulte d une altération du métabolisme glucido-lipidique régulé, en partie, par certains facteurs de transcription. Le récepteur nucléaire FXR (Farsenoid X receptor) joue un rôle déterminant dans la régulation du métabolisme hépatique. Ainsi, une étude bio-informatique préliminaire basée sur des études d interaction à l échelle du génome, nous a permis de montrer que FXR partage de nombreux sites de fixation à la chromatine avec plusieurs facteurs de transcription, mais aussi d identifier plusieurs sites de fixation de ces facteurs dans la zone de régulation génomique de FXR. Ces résultats significatifs et originaux laissent fortement envisager la possibilité d une interaction fonctionnelle entre ces acteurs du métabolisme hépatique. Afin de valider l hypothèse d une interaction entre ces protéines, différentes stratégies complémentaires sont envisagées: (i) (ii) (iii) Etude du rôle d une interaction potentielle par la technique de sirna (small interference RNA). Identification des motifs de liaison dans la zone de régulation génomique de FXR (cellules HepG2 ; foies de souris). Validation des séquences potentielles d interaction issues de l analyse bioinformatique par chromatine immunoprecipitation et/ou transfections transitoires. Ainsi, l association de ces résultats contribuera fortement à la compréhension des mécanismes physiopathologiques impliqués dans l initiation et le développement de ces désordres métaboliques de manière à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Ce stage apportera au candidat une formation complète concernant la conduite d un projet de recherche et également diverses techniques telles que la biologie moléculaire et la biologie cellulaire mais aussi l usage d outils bioinformatiques afin d analyser les données générées.

6 Contrôle transcriptionnel de la réponse au glucose par le récepteur nucléaire FXR dans les hépatocytes Tuteur : Jérôme Eeckhoute cardiovasculaires et diabète (Equipe 4) Faculté de Médecine de Lille - Pôle Recherche. Boulevard du Professeur Leclerc, Bâtiment J&K Lille cedex Tel: Le récepteur nucléaire Farnesoid X Receptor (FXR) est un facteur de transcription modulant le métabolisme et la réponse aux acides biliaires et au glucose dans les hépatocytes. De ce fait, FXR est un important régulateur transcriptionnel du métabolisme énergétique dans le foie. Le stage proposé s intègre dans un projet de recherche visant à définir de nouveaux mécanismes moléculaires impliqués dans le contrôle de la réponse au glucose par FXR dans les hépatocytes. Dans ce but, les interactions fonctionnelles mises en jeu par FXR au niveau des régions régulatrices des gènes conjointement contrôlés par le glucose seront tout particulièrement étudiées. Ces questions seront abordées à travers des approches expérimentales de biologie moléculaire permettant l étude des complexes protéiques sur la chromatine et leurs effets transcriptionnels dans des lignées cellulaires hépatocytaires ou dans le foie de souris.

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