UNIVERSITE DE NICE-SOPHIA ANTIPOLIS - UFR Sciences Ecole Doctorale des Sciences de la vie et de la Santé (ED 85) THESE. pour obtenir le titre de

UNIVERSITE DE NICE-SOPHIA ANTIPOLIS - UFR Sciences Ecole Doctorale des Sciences de la vie et de la Santé (ED 85) THESE pour obtenir le titre de Docteur en Sciences de l UNIVERSITE de Nice-Sophia Antipolis Spécialité : Aspects Moléculaires et Cellulaires de la Biologie Présentée et soutenue par Jennifer JAGER Implication de la voie de signalisation des MAP kinases ERK dans l inflammation du tissu adipeux et l insulinorésistance lors de l obésité Soutenue le 6 Novembre 2009 au Centre Méditerranéen de Médecine Moléculaire (C3M) de l Université de Nice-Sophia Antipolis Jury composé de : Dr. Jean-François PEYRON Dr. Anne-Françoise BURNOL Pr. Bruno FEVE Dr. Stéphane DALLE Dr. Jean-François TANTI Président du jury Rapporteur Rapporteur Examinateur Directeur de thèse

REMERCIEMENTS Tout d abord je tiens à remercier les membres de mon jury de thèse d avoir eu la gentillesse d accepter de juger mon travail de thèse. Je remercie en particulier mes rapporteurs Madame le Docteur Anne-Françoise Burnol et Monsieur le Professeur Bruno Fève pour leur lecture attentive et leurs commentaires sur mon manuscrit. Je remercie également Monsieur le Docteur Stéphane Dalle d avoir accepté de participer à ce jury en temps qu examinateur. Je remercie Monsieur le Docteur Jean-François Peyron d avoir accepté de présider ce jury, ainsi que pour son soutien et sa gentillesse. Maintenant tout se complique, comment remercier juste en quelques lignes les personnes qui m ont accompagnée tout au long de ma thèse? Jean-François, mon directeur de thèse, je te remercie pour tout ce que tu m a apporté durant ces quatre années. Je te remercie pour ta gentillesse, ta disponibilité sans faille, ton savoir, les discussions scientifiques et techniques, et aussi les discussions non scientifiques avec ton humour tranchant! J ai pris beaucoup de plaisir à travailler avec toi et les membres de l équipe, sur des projets passionnants qui me confortent pleinement dans l idée de continuer à travailler dans ce domaine. Je suis très heureuse que ces années de travail ensemble nous aient permis de concrétiser certains des projets par des articles scientifiques. Je te remercie beaucoup pour ce dernier point, pour ton implication, ton aide à tous les niveaux, et ta capacité à rebondir lorsque des projets ne s avèrent pas aussi prometteurs qu on l aurait espéré. Tu m as également initiée aux collaborations scientifiques, ce qui m a permis de rencontrer et de travailler avec d autres scientifiques. Enfin, je te remercie pour ton aide dans la recherche d un stage postdoctoral, tes conseils, tes lettres de recommandation et ton soutien. Je te souhaite plein de bonnes choses pour la suite, aussi bien dans ta vie scientifique que personnelle. Je remercie Yannick pour m avoir accueillie au sein de l unité Inserm U568 devenue U895. Je n ai jamais réussi à vous tutoyer malgré vos nombreuses demandes, mais là je me lance Merci de m avoir toujours suivie et conseillée dans toutes les étapes de ma thèse et de recherche de stage postdoctoral. Malgré toutes tes obligations, déplacements, réunions, rendez-vous etc tu as toujours trouvé du temps à m accorder pour faire le point, se poser les bonnes questions au bon moment, et réfléchir à l avenir. Je te remercie pour tout cela. Je remercie Thierry, c est avec toi et Jean-François que j ai quasiment tout appris. Merci pour ton aide, ta patience, ton soutien, ta gentillesse, ton second degré, et ton humour «so british» que j adore. Merci d avoir accepté ma candidature en tant que membre du comité d organisation des paris sportifs. Je tiens à rappeler que Jean-François, toi et moi avons réussi à terminer 1 er, 2 ème et 3 ème au tournoi de rugby en 2008 et sans tricher, quel trio de choc! Je ne sais pas où je serai fin 2011, mais je ferai en sorte d être présente pour ton pot de départ à la retraite, enfin si je suis invitée bien sûr Mireille, je te remercie tout d abord pour le rôle crucial que tu as eu avec Philippe, quant à mon arrivée au labo en stage M2 sous la direction de Jean-François. Je te remercie également pour ton aide, ton soutien, ton œil critique, tes remarques judicieuses, et ta gentillesse.

Teresa, ma sœur de paillasse Merci pour toute ton aide, surtout avec la culture des adipocytes humains, et notre expédition à Toulouse. Je garde plus particulièrement en mémoire notre balade en «vélo Toulouse» et surtout la montée des escaliers avec les vélos dans les bras Merci pour ton soutien, ta gentillesse, et toutes les petites histoires avec Amélie. Je te souhaite beaucoup de bonheur pour la suite. Fred, merci pour ta gentillesse, ton soutien notamment avec tes «you re the best» (ça fait toujours du bien de l entendre!). Merci de m avoir donné l opportunité de travailler sur les souris ERK1 KO. Merci pour tes jeux de mots qui, je peux l avouer maintenant, me font mourir de rire. Sophie, je te remercie pour tous tes conseils et notamment ceux que tu m as donnés en début de Master! Merci pour ta gentillesse et ta bonne humeur. Roland, merci pour ton soutien, et les discussions de fin de journée. Je te souhaite beaucoup de réussite et un bel avenir à ton Avenir. Philippe, merci pour ton aide, ton soutien, tes conseils, les discussions de fin de journée, ton humour enfin ton rire! On a partagé un temps le même bureau et la même paillasse, puis tu m a fais changer de bureau et pour finir tu as changé d étage, en fait je réalise que tu essayais peut être de m éviter? Rassure-moi, le déménagement à l Archet : tu n y es pour rien? Dominique, merci pour ton aide surtout ces derniers jours! Merci de toujours répondre à mon éternelle question : et le tampon je le met de quel côté? Merci pour ta gentillesse et ton soutien. Véro, les souris ERK1 KO nous ont rapprochées et c est ainsi que tout a commencé Merci pour ton aide notamment dans la gestion des élevages, tes conseils, ta gentillesse, ton amitié, les pauses café, et tes expressions suisses et les autres aussi! Je te souhaite plein de bonnes choses pour la suite. Marion, merci pour ton soutien, ta gentillesse et ton amitié, pour les fous rires et tes théories parfois étranges, et les «une ptit pause?» qui ont ponctué mes journées. Je te souhaite beaucoup de bonheur et de réussite pour la suite que ce soit ici ou ailleurs Issam, merci pour ta gentillesse et ton humour, les discussions et les débats de fin de journée en culture. Ce fut un plaisir de partager quelques années de thèse avec toi. Je te souhaite beaucoup de réussite, bien que je n en doute pas, et beaucoup de bonheur. Bon courage pour la fin de thèse. Claire, merci pour ta gentillesse, je te souhaite beaucoup de réussite et de courage pour ta thèse. Laura, ma copine/voisine de paillasse, merci pour ta gentillesse et tes conseils thèse/après thèse. Je te souhaite beaucoup de réussite et de bonheur pour la suite à Nice, Bordeaux, ou ailleurs qui sait? Kathiane, merci pour ton aide lors de ma prise en possession de l élevage ob/ob-erk1-/-. Merci pour ta gentillesse. Je te souhaite beaucoup de bonheur avec ton petit Quentin.

Merci à l équipe des NASH pour leur gentillesse, Stéphanie, Vanessa, Béatrice, Déborah, Rodolphe et Albert. Merci plus particulièrement à Stéphanie pour tes conseils et ton soutien, et bon courage à Vanessa pour la fin de ta thèse. Une pensée et un grand merci aux anciens, Vincent, tu as été un soutien et une oreille attentive au cours de ces années partagées au labo. Merci pour ta gentillesse, ton humour, et ton amitié. Je te souhaite beaucoup de réussite pour ton postdoc, et beaucoup de bonheur avec Marie. Rosanna, merci pour ta gentillesse, ton humour, et ton soutien. Je te souhaite beaucoup de réussite pour la suite de tes projets, et beaucoup de bonheur à la petite famille qui s agrandie. Myriam, merci pour tous les conseils et le soutien que tu me donnes régulièrement et ce malgré que tu sois loin. Tu es un exemple de réussite pour moi, alors continue comme ça. Je te souhaite beaucoup de bonheur. Romain, j ai repris le flambeau après ton départ. On ne s est pas beaucoup côtoyés, mais en peu de temps tu as réussi à me donner des conseils, je te remercie pour cela et aussi pour ta gentillesse. Nadia, on s est suivie tout au long de ces années d études, du DEUG au Doctorat, ça en fait des années! Je te remercie pour ton amitié, ta présence, tes conseils et ton aide. Je te dois beaucoup, tu as toujours été une épaule solide et un soutien pour moi, ne change rien, t es géniale. Je te souhaite vraiment beaucoup de bonheur et de réussite au niveau professionnel et personnel. Merci à Charlotte, Isabelle et Nadine, c est avec vous que j ai découvert et pris goût au monde de la recherche scientifique et à la vie en labo. Je vous remercie pour votre gentillesse et votre aide. Merci à mes amis de Master, Malika, Thierry, Carole, Abdel, Akila, Samah, c est avec vous que tout a commencé... Je vous souhaite beaucoup de réussite et de bonheur. Je n oublie pas Adeline qui m a accompagnée durant le Master et également pendant les années de thèse. Merci pour ton aide et bon courage, c est bientôt fini! Je te souhaite aussi beaucoup de réussite et de bonheur pour la suite. Merci à mes amis, Mallorie, Céline, Florence, Ambre, Franck, Guillaume, Jérémy, David, Thamilla, Greg, Raph, Jean-Luc, Nadir, Saïda et Marc pour votre soutien et votre amitié. Un très grand merci et des gros bisous à mes parents, ma sœur et mon frère pour leur aide, leur soutien et leur amour. Merci également à toute ma famille qui n est pas à Nice et qui me manque.

SOMMAIRE LISTE DES ABBREVIATIONS... 5 TABLE DES ILLUSTRATIONS...8 INTRODUCTION... 9 CHAPITRE I : OBESITE, INFLAMMATION, ET INSULINORESISTANCE... 10 1. La pathologie de l obésité... 10 1.1 Définition... 10 1.2 Les complications associées à l obésité... 11 1.3 Le tissu adipeux... 12 2. Le phénomène inflammatoire associé à l obésité... 14 2.1 L inflammation systémique associée à l obésité... 14 2.2 Le rôle du tissu adipeux dans l inflammation associée à l obésité... 15 2.2.1 Le rôle des macrophages du tissu adipeux dans l inflammation... 15 2.2.2 Le rôle des lymphocytes du tissu adipeux dans l inflammation... 17 2.2.3 Le rôle des cellules vasculaires du tissu adipeux dans l inflammation associée à l obésité... 19 2.2.4 Le rôle des adipocytes du tissu adipeux dans l inflammation... 20 3. Inflammation et développement de l insulinorésistance... 21 3.1 Implication de l inflammation et des cytokines dans l insulinorésistance associée à l obésité... 21 3.1.1 Implication du TNF-α... 22 3.1.2 Implication de l IL-1β... 23 3.1.3 Implication de l IL-6... 25 3.1.4 Implication du MCP-1... 26 3.1.5 Implication du CXCL5 (chemokine C-X-C motif ligand 5)... 26 3.2 Implication des Acides Gras et du récepteur TLR4 dans l insulinorésistance lors de l obésité... 27 CHAPITRE II : LA SIGNALISATION DE L INSULINE... 29 1. Rôle physiologique de l insuline... 29 2. La transmission du signal insulinique... 29 2.1 Le récepteur de l insuline... 30 2.1.1 Structure et fonction du récepteur de l insuline... 30 1

2.1.2 Invalidation génétique du récepteur de l insuline... 31 2.2 Les protéines adaptatrices IRS (insulin receptor substrate)... 33 2.2.1 Structure et fonction des IRS... 33 2.2.2 Invalidation génétique des IRS... 35 2.3 Les PI3-K (Phosphatidylinositol 3-kinase) de classe 1... 36 2.3.1 Structure et fonction des PI3-K de classe 1... 36 2.3.2 Invalidation génétique des PI3-K de classe 1... 38 2.4 La PDK-1 (phosphoinositide-dependent-kinase-1)... 39 2.5 Les PKB (protein kinase B)... 39 2.5.1 Structure et fonction des PKB... 39 2.5.2 Invalidation génétique des PKB... 40 2.6 Les PKC atypiques (protein kinase C)... 41 2.6.1 Structure et fonction des PKC atypiques... 41 2.6.2 Invalidation génétique des PKC atypiques... 42 2.7 Le transport de glucose et les transporteurs GLUT... 43 2.7.1 Les transporteurs de glucose GLUT... 43 2.7.2 Invalidation génétique du transporteur de glucose GLUT4... 44 3. Les mécanismes de régulation négative du signal insulinique... 45 3.1 Les tyrosine phosphatases et la déphosphorylation du récepteur de l insuline et des IRS... 45 3.2 La phosphorylation des IRS sur des résidus sérine... 46 3.3 La glycosylation et la nitrosylation des IRS... 49 3.4 Les lipides phosphatases PTEN et SHIP-2... 49 3.5 Les protéines inhibitrices... 50 3.5.1 Les protéines SOCS... 50 3.5.2 Les protéines Grb 10 et 14 (growth factor receptor-bound poteins)... 51 CHAPITRE III : IMPLICATION DES KINASES DE STRESS DANS LA PHYSIOPATHOLOGIE DE LA RESISTANCE A L INSULINE ET DU DIABETE DE TYPE 2... 54 1. Les différentes familles des Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK)... 54 1.1 Généralités... 54 1.2. La famille des Extracellular signal-regulated Kinase (ERK1/2)... 56 1.3 La famille des c-jun amino-terminal Kinases (JNK1/2)... 58 1.4 La famille des p38 MAP Kinases... 60 2. Rôle des MAP kinases dans la physiopathologie de l insulinorésistance et du diabète de type 2... 62 2.1 Implication des MAP kinases dans les altérations des effets cellulaires de l insuline 62 2

2.1.1 MAP kinases et phosphorylation des IRS sur des résidus sérine... 62 2.1.2 Implication des MAP kinase dans la régulation négative de l expression d IRS-1 et GLUT4... 65 2.1.3 Implication des MAP kinase dans la régulation de l expression de la lipide phosphatase PTEN... 66 2.2 MAP kinases et altération du métabolisme hépatique... 67 2.3 MAP kinases et modifications du métabolisme adipocytaire... 68 2.4 Implication des MAP kinases dans l inflammation associée à l obésité et au diabète 70 2.5 MAP kinases et apoptose des cellules β-pancréatiques... 71 2.6 Rôle des MAP kinases dans la physiopathologie de l insulinorésistance : apports des animaux génétiquement modifiés... 73 2.6.1 Les souris génétiquement modifiées pour la voie ERK... 73 2.6.2 Les souris génétiquement modifiées pour la voie JNK... 74 2.7 Rôle des MAP kinases dans la physiopathologie de l insulinorésistance : apports des inhibiteurs pharmacologiques... 78 3. La voie de signalisation IKK/NF-κB... 80 3.1 Structure du complexe IKK (Inhibitor κb Kinase)... 80 3.2 Mécanismes d activation et fonction du complexe IKK... 81 3.2.1 La voie classique dite canonique... 81 3.2.2 La voie alternative dite non canonique... 83 4. Rôle de la voie IKK/NF-κB dans la physiopathologie de l insulinorésistance... 83 4.1. La voie IKK/NF-κB et les anomalies de fonctions des IRS... 83 4.2. Implication de la voie IKK/NF-κB dans les modifications du métabolisme adipocytaire... 85 4.3 La voie IKK/NF-κB dans l inflammation associée à l obésité et au diabète... 86 4.4 Rôle de la voie IKKβ/NF-κB dans la physiopathologie de l insulinorésistance : apports des animaux génétiquement modifiés... 87 4.5 Rôle de la voie IKKβ/NF-κB dans la physiopathologie de l insulinorésistance : apports des inhibiteurs pharmacologiques... 90 RESULTATS... 93 Article n 1... 94 Interleukin-1β-induced Insulin Resistance in Adipocytes through Down-Regulation of Insulin Receptor Substrate-1 Expression... 94 Article n 2... 94 The inflammatory receptor CD40 is expressed on human... 94 3

adipocytes : contribution to crosstalk between lymphocytes and adipocytes... 94 Article n 3... 98 Involvement of TNF-α in abnormal adipocyte and muscle sortilin expression in obese mice and humans... 98 Article n 4... 101 ERK1 Deficiency Improves Insulin Resistance of Leptin-Deficient... 101 Mice (ob/ob mice)... 101 Article n 5... 104 The Tpl2 Kinase is Up-Regulated in Adipose Tissue in Obesity and may mediate IL-1β and TNF-α Effects on ERK Activation and Lipolysis... 104 Revue... 107 Cellular mechanisms of insulin resistance : role of stress-regulated serine kinases and insulin receptor substrates (IRS) serine phosphorylation... 107 DISCUSSION GENERALE... 108 CONCLUSION ET PERSPECTIVES... 108 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES... 118 ANNEXES... 154 Article n 6... 155 p38map Kinase activity is required for human primary adipocyte differentiation... 155 4

LISTE DES ABBREVIATIONS AGNE: acides gras non estérifiés apkc: atypical protein kinase C AS160: Akt substrate of 160 kda APS: adaptator protein with a PH and SH2 domain ATP: adenosine triphosphate CHO: chinese hamster ovary CRP : C-reactive protein CXCL5 : chemokine C-X-C motif ligand 5 ERK: extracellular signal-regulated kinase FOXO: forkhead box protein transcription factor GLUT: glucose transporter Grb: growth factor receptor bound protein GS: glycogen synthase GSK3: glycogen synthase kinase 3 IGF1: insulin-like growth factor 1 IκB: inhibitor of nuclear factor-kappab IKK: inhibitor of nuclear factor-kappab kinase IL-1β: interleukin-1beta IL-1Ra: interleukin-1 receptor antagonist IL-1RI: interleukin-1 receptor type 1 IL-6: interleukin-6 IMC: indice de masse corporelle IR: insulin receptor IRS: insulin receptor substrate JIP1: JNK-interacting protein-1 JNK: c-jun amino terminal kinase kda: kilodalton KRLB: kinase regulatory loop binding LAR : leukocytes antigen-related LPS: lipopolysaccharides 5

MAPK: mitogen activated protein kinase MAP2K: MAP kinase kinase MAP3K: MAP kinase kinase kinase MCP-1: monocyte chemotactic protein-1 MEK: MAPK/ERK kinase MK : MAPK-activated protein kinases MKP : MAPK phosphatases mtor: mammalian target of rapamycin NEMO: NF-κB essential modulator NF-кB: nuclear factor kappa B p38mapk: p38 mitogen activated protein kinase p85: adaptor subnit of PI3K p110: catalytic subunit of PI3K PAI-1: plasminogen activator inhibitor-1 PDK-1: Phosphoinositide-dependent protein kinase 1 PGC1α: PPARγ coactivator 1α PH domain: pleckstrin homology domain PI3-K: Phosphatidylinositol 3-kinase PIP: phosphatidylinositol phosphate PKA: protein kinase A PKB/Akt: protein kinase B PKC: protein kinase C PPAR: peroxisome proliferator activated receptor PTB domain: phosphotyrosine binding domain PTEN: phosphatase and tensin homolog PTP : phosphotyrosine phosphatases PTP1B: phosphotyrosine phosphatase 1B PtdIns: phosphatidylinositol S6K1: ribosomalprotein S6 kinase 1 SH2 domain: Src homology 2 domain SHP2: SH2-containing phosphatase 2 SOCS: supressor of cytokine signalling 6

TIR: Toll/IL-1 receptor TLR4 : Toll-like receptor 4 TNF-α: Tumor necrosis factor alpha Tpl2: tumor progression locus 2 UCP1: uncoupling protein 1 VLDL: very low density lipoprotein 7

TABLE DES ILLUSTRATIONS Chapitre I : Obésité, inflammation, et insulinorésistance. Figure n 1: Mécanismes de recrutement et d activation des macrophages. Figure n 2 : Distribution des différentes populations de lymphocytes dans le tissu adipeux de souris. Figure n 3 : Les voies de signalisation des principales cytokines pro-inflammatoires. Figure n 4 : Relation entre la lipotoxicité et l inflammation. Chapitre II : La signalisation de l insuline Figure n 5 : La signalisation de l insuline et ses principales actions métaboliques. Figure n 6: Représentation schématique du récepteur de l insuline. Figure n 7 : Structure des différentes protéines IRS. Figure n 8A : Structure des sous-unités régulatrices de la phosphatidylinositiol 3-kinase. Figure n 8B : Structure des sous-unités catalytiques de la phosphatidylinositiol 3-kinase. Figure n 9 : Schéma des étapes de la translocation du transporteur de glucose GLUT4 à la membrane plasmique stimulée par l insuline. Figure n 10 : Les mécanismes de régulation négative du signal insulinique. Figure n 11 : Les sites de sérine/thréonine phosphorylation d'irs1/2 et les sérine/thréonine kinases impliquées. Chapitre III : Implication des kinases de stress dans la physiopathologie de la résistance à l insuline et du diabète de type 2 Figure n 12 : Schéma général des mécanismes d action et de régulation des voies de signalisation des MAP kinases. Figure n 13 : Les différentes voies de signalisation des MAP kinases et leurs activateurs. Figure n 14 : Les dix variants d'épissage des MAP kinases JNK. Figure n 15 : Schéma général de la régulation de la lipolyse. Implication des MAP kinases dans l activation de la lipolyse par le TNFα. Figure n 16 : Les membres du comlexe IKK. Figure n 17 : Mécanisme d activation de la voie IKK/NF-κB. Figure n 18 : A- Les 5 sous-unités composant les homodimères ou hétérodimères des différents facteurs de transcription NF-κB. B- Les différentes protéines IκB Figure n 19 : La voie IKKβ/NF-κB et les anomalies de fonctions d IRS-1. Figure n 20 : Schéma général de la régulation de la lipolyse. Implication de la voie IKKβ/NF-κB dans l activation de la lipolyse par le TNFα. RESULTATS : Figure n 21 : Phénotype métabolique des souris ob/ob-erk1 -/- versus souris ob/ob. Figure n 22 : Schéma récapitulatif des effets délétères des cytokines sur les fonctions adipocytaires via l activation de la voie de signalisation IKKβ/Tpl2/ERK. Figure n 23 : Schéma général de la régulation de la lipolyse. Hypothèses d implication de la voie ERK dans l activation de la lipolyse par les cytokines pro-inflammatoires. TABLES : Table n 1 : Classification du degré de surpoids ou d obésité des adultes selon l indice de masse corporelle. Table n 2 : Phénotype des souris génétiquement modifiées pour l étude des voies de signalisation des MAP kinases. Table n 3 : Phénotype des souris génétiquement modifiées pour l étude de la voie de signalisation IKKβ/NF-κB. 8

INTRODUCTION 9

Chapitre I : Obésité, inflammation, et insulinorésistance Chapitre I : Obésité, inflammation, et insulinorésistance 1. La pathologie de l obésité 1.1 Définition Le surpoids et l obésité résultent d un déséquilibre entre les apports et les dépenses énergétiques. L énergie excédentaire est alors stockée au niveau du tissu adipeux entraînant un développement excessif de la masse grasse. L apparition et le développement de l obésité sont très souvent multifactorielles, il existe des prédispositions génétiques, et surtout des facteurs environnementaux tels que les aspects qualitatif et quantitatif de l alimentation et l activité physique. Afin d estimer et de classer les différents degrés de l obésité un indice a été créé, il s agit de l indice de masse corporelle (IMC). Cet indice correspond au quotient du poids (en kg) sur le carré de la taille (m), exprimé en kg/m 2. L OMS définit le surpoids comme un IMC supérieur ou égal à 25 kg/m 2, et l obésité comme un indice supérieur ou égal à 30 kg/m 2. Plusieurs degrés d obésité ont été définis à partir de l IMC (Tableau 1). Indice de masse corporelle Degré d obésité (selon l OMS) IMC (kg/m 2 ) < 18,5 poids insuffisant 18,5-24,9 poids normal 25,0-29,9 excès de poids 30,0-34,9 obésité modérée (Classe I) 35,0-39,9 obésité sévère (Classe II) > 40 obésité morbide (Classe III) Table n 1 : Classification du degré de surpoids ou d obésité des adultes selon l indice de masse corporelle. L IMC est une mesure simple et utile, mais doit toutefois être considéré comme une indication approximative car bien qu il soit fortement corrélé au degré d obésité, il ne permet pas de déterminer la masse grasse. 10

Chapitre I : Obésité, inflammation, et insulinorésistance L obésité touche toutes les classes sociales et plus particulièrement les classes les plus défavorisées et les pays en voie de développement. Les dernières estimations mondiales de l OMS réalisées en 2005, chiffrent la population adulte en surpoids à 1,6 milliards d individus (âgés de 15 ans et plus), la population obèse adulte à 400 millions d individus, l OMS estime qu en 2005 il y avait au moins 20 millions d enfants de moins de cinq ans en surpoids. L OMS prévoit que d ici 2015, la population mondiale en surpoids devrait atteindre les 2,3 milliards, et la population obèse devrait atteindre les 700 millions d individus. Enfin, une donnée très préoccupante est l augmentation importante de la prévalence de l obésité chez les enfants. 1.2 Les complications associées à l obésité Le surpoids et l obésité favorisent l apparition de nombreuses pathologies telles que les maladies cardiovasculaires, respiratoires et métaboliques, et plus récemment des études épidémiologiques ont mis en évidence une corrélation positive entre le degré d obésité et l apparition et/ou l agressivité de certains cancers (sein, colon, prostate). Ainsi, il paraît évident que l obésité, via le développement des complications qui lui sont associées, soit un problème de santé publique majeur, augmentant la mortalité et la morbidité. Une des complications métaboliques majeures de l obésité est la résistance à l insuline ou insulinorésistance qui se définit par une diminution de la capacité des tissus cibles à répondre physiologiquement à l insuline, et notamment les muscles squelettiques, le tissu adipeux, le foie et le cerveau. L insulinorésistance se caractérise principalement par une diminution de la captation de glucose par les muscles squelettiques et le tissu adipeux, et par une augmentation de la production hépatique de glucose. Dans un premier temps, l insulinorésistance va être compensée par une augmentation de la sécrétion d insuline par les cellules β du pancréas (Doria et al., 2008). Néanmoins au fur et à mesure du temps, sous l influence de facteurs génétiques et environnementaux, les cellules β s épuisent et ne sont plus capables de compenser l insulinorésistance, conduisant au développement du diabète de type 2 ou diabète non insulino-dépendant (Doria et al., 2008). L insulinorésistance est associée à des modifications des métabolismes glucidique et lipidique constituant le syndrome métabolique, anciennement appelé syndrome d insulinorésistance ou syndrome X. 11

Chapitre I : Obésité, inflammation, et insulinorésistance Le syndrome métabolique est diagnostiqué lorsque trois ou plus des facteurs de risque suivant sont présents : - une obésité abdominale, c'est-à-dire un tour de taille >102 cm chez les hommes et >80 cm chez les femmes. - une glycémie à jeun >1,1 g/l - une pression artérielle >130/80 mm Hg - un HDL cholestérol <0,4 g/l chez l homme et <0,5 g/l chez la femme - un niveau circulant de triglycérides >1,5 g/l L insulinorésistance est une complication majeure de l obésité, et un élément central du syndrome métabolique. De plus l insulinorésistance est un facteur de risque important pour le développement du diabète de type 2 qui est la principale cause de cécité, d amputation et de déficiences rénales chroniques. La compréhension des mécanismes suceptibles d entraîner cet état de résistance à l insuline est un enjeu essentiel. Ainsi dans la suite de ma thèse je vais m intéresser à l insulinorésistance, et plus particulièrement au lien existant entre l obésité et le développement de la résistance à l insuline. L apport excédentaire d énergie est stocké dans le tissu adipeux, mais lors de l obésité le tissu adipeux peut rencontrer des problèmes de stockage et de développement entraînant des anomalies de fonction du tissu adipeux qui pourraient être associées au développement de l insulinorésistance. 1.3 Le tissu adipeux Il existe différents types de tissu adipeux caractérisés par leur localisation, leur structure et leurs fonctions. Le tissu adipeux brun est surtout retrouvé chez les mammifères hibernants, on le retrouve également dans l espèce humaine mais surtout chez les nouveau-nés car il tend à disparaître dans les semaines suivant la naissance. Très récemment, du tissu adipeux brun fonctionnel et actif a été mis en évidence chez l humain adulte, notamment la région couvrant la partie antérieure du cou jusqu au thorax. Sa présence chez l adulte est inversement corrélée au BMI, suggérant un rôle de ce tissu dans le métabolisme chez l humain adulte (Cypess et al., 2009). Ce tissu est localisé dans la région interscapulaire, autour des gros vaisseaux, et autour des reins et du cœur. La principale fonction du tissu adipeux brun est de réguler la thermogenèse, notamment induite par une prise alimentaire. Le tissu adipeux brun est constitué d adipocytes ayant un noyau central et un cytoplasme rempli de nombreuses 12

Chapitre I : Obésité, inflammation, et insulinorésistance vacuoles lipidiques. Ces adipocytes contiennent également de nombreuses mitochondries exprimant la protéine découplante UCP1 (uncoupling protein 1) qui va permettre de convertir l énergie fournie par l oxydation des acides gras en chaleur alors que dans les adipocytes du tissu adipeux blanc cette énergie est couplée à la phosphorylation oxydative permettant la production d ATP (Cypess et al., 2009). Le tissu adipeux blanc est le tissu adipeux le plus abondant chez l Homme adulte, il représente 15 à 20% du poids d un adulte. Pendant longtemps, le tissu adipeux blanc été considéré comme un simple organe à partir duquel les lipides peuvent être stockés sous forme de triglycéride via la lipogenèse et l estérification des acides gras ou libérés via la lipolyse en fonction des besoins énergétiques (Hauner, 2004). Il est maintenant établi que le tissu adipeux blanc est également un organe endocrine sécrétant de nombreuses protéines collectivement appelées adipokines, qui ont une action paracrine, autocrine et endocrine, et jouent un rôle important dans la régulation de la signalisation insulinique, du métabolisme glucido-lipidique, et dans le contrôle du métabolisme énergétique. Nous allons nous intéresser au tissu adipeux blanc dans la suite du manuscrit. Il existe différents dépôts adipeux blanc, le tissu adipeux sous-cutané et le tissu adipeux viscéral, ce dernier ayant une implication plus importante dans le développement de l insulinorésistance. On peut diviser le tissu adipeux blanc en une fraction adipocytaire et une fraction stromavasculaire. La fraction adipocytaire est bien évidemment constituée d adipocytes, ces adipocytes possèdent un noyau aplati repoussé en périphérie contre la membrane plasmique dû à la présence d une volumineuse vacuole lipidique. Le diamètre normal des adipocytes blanc se situe entre 70 et 100 µm. Lors de l obésité, l expansion accrue du tissu adipeux est possible grâce aux phénomènes d hyperplasie et d hypertrophie du tissu adipeux. L hyperplasie correspond à l augmentation du nombre d adipocytes constituant le tissu adipeux, elle nécessite l engagement de précurseurs (préadipocytes) et de cellules souches présents dans le tissu adipeux vers la différenciation adipocytaire. L hypertrophie correspond à une augmentation importante du volume des adipocytes due à un déséquilibre entre le stockage et l utilisation des triglycérides, ces adipocytes peuvent atteindre jusqu à 200 µm de diamètre. Ces adipocytes hypertrophiés présentent des altérations des fonctions métabolique et endocrine participant au développement des complications associées à l obésité et notamment à l insulinorésistance. La fraction stroma-vasculaire quant à elle, comprend des préadipocytes, des fibroblastes, des cellules vasculaires telles que des cellules endothéliales, et des cellules immunitaires telles 13

Chapitre I : Obésité, inflammation, et insulinorésistance que des macrophages et des lymphocytes T (fraction stroma-vasculaire), dont l expression est augmentée lors de l obésité. Nous allons nous intéresser à ces différents types cellulaires dans la suite de ce chapitre. 2. Le phénomène inflammatoire associé à l obésité 2.1 L inflammation systémique associée à l obésité Depuis quelques années, une inflammation chronique de bas grade a été mise en évidence chez les patients obèses, cette inflammation est caractérisée par une augmentation des niveaux plasmatiques de nombreux médiateurs de l inflammation. En effet, chez les patients obèses on observe une augmentation des concentrations plasmatiques des protéines de la phase aigüe de l inflammation (Antuna-Puente et al., 2008; Berg and Scherer, 2005; Juge-Aubry et al., 2005). En effet, les personnes obèses présentent une augmentation des niveaux circulants du fibrinogène, de la CRP (C-reactive protein), de la protéine amyloïde sérique de type A (SAA), du PAI-1 (Plasminogen activator inhibitor-1), de l antagoniste du récepteur de l IL-1 (IL- 1Ra), et des cytokines pro-inflammatoires telles que le TNF-α (tumor necrosis factor alpha), l IL-6 (interleukin-6), l IL-1β (interleukin-1-β), l IL-8 (interleukin-8), le CD40-L et le MCP-1 (Monocyte chemotactic protein-1). Les niveaux plasmatiques des formes solubles des récepteurs des cytokines comme le TNF-R ou l IL-R sont également augmentés chez les patients obèses. On note également une augmentation plasmatique de la leptine, de l ostéopontine, et de molécules d adhésion E-selectine. Bien évidemment cette liste n est pas exhaustive et ne cesse d augmenter depuis quelques années. A l inverse, la perte de poids est associée à une diminution et normalisation des niveaux plasmatiques de ces médiateurs inflammatoires notamment le MCP-1, l IL-6, le TNF-α, le PAI-1 et le CD40-L (Forsythe et al., 2008). L association entre l obésité et l inflammation a également été mise en évidence dans différents modèles d obésité chez la souris. Toutes ces données ont suggéré un rôle du tissu adipeux dans le phénomène inflammatoire, et ont conduit à étudier le tissu adipeux et son implication dans l inflammation. 14

Chapitre I : Obésité, inflammation, et insulinorésistance 2.2 Le rôle du tissu adipeux dans l inflammation associée à l obésité De nombreuses études ont mis en évidence une inflammation du tissu adipeux lors de l obésité. Le tissu adipeux produit des cytokines pro-inflammatoires en grandes quantités participant à l inflammation locale du tissu adipeux et au développement de l inflammation systémique. Nous avons vu précédemment que le tissu adipeux est constitué d une fraction adipocytaire et d une fraction stroma-vasculaire, nous allons nous intéresser à ces différents types cellulaires et leur implication dans l inflammation. 2.2.1 Le rôle des macrophages du tissu adipeux dans l inflammation Lors de l obésité, le nombre de macrophages infiltrant le tissu adipeux augmente chez l homme et la souris. Ces macrophages proviennent majoritairement de cellules dérivées de la moelle osseuse, des monocytes circulants attirés par des facteurs chimioattractants (Weisberg et al., 2003; Xu et al., 2003 ). Les macrophages infiltrant le tissu adipeux se disposent en couronne autour des adipocytes, plus particulièrement autour des adipocytes hypertrophiés et des adipocytes en sénescence (Cypess et al., 2009). Au sein du tissu adipeux, les macrophages peuvent avoir différents phénotypes, ils peuvent être polarisés en macrophages de type M2 anti-inflammatoires, ou en macrophages de type M1 pro-inflammatoires. Chez les souris minces les macrophages présents dans le tissu adipeux expriment des gènes caractéristiques des macrophages de type M2 ou «d activation alternative» tels que Ym1, arginase 1 et surtout Il10 qui protègeraient les adipocytes de l insulinorésistance induite par le TNF-α. L obésité induite par un régime riche en graisse diminue l expression de ces gènes dans les macrophages du tissu adipeux, et augmente l expression de gènes codant pour le TNF-α et l inos caractéristiques des macrophages de type M1 ou «d activation classique» (Lumeng et al., 2007a; Lumeng et al., 2007b ). Les macrophages M1 possèdent les marqueurs de surface F4/80, CD11b et CD11c (Strissel et al., 2007). L origine des macrophages M1 dans le tissu adipeux est sujette à de nombreux questionnements. Les macrophages M2, qui protègeraient les adipocytes des effets délétères de l inflammation, pourraient subir un changement d état d activation vers un profil M1 pro-inflammatoire qui contribuerait à l insulinorésistance. Mais l hypothèse la plus vraisemblable serait le recrutement de monocytes de la circulation vers le tissu adipeux, et une différenciation de ces monocytes en macrophages de profil M1 (Lumeng et al., 2008). 15

Chapitre I : Obésité, inflammation, et insulinorésistance L identification des mécanismes impliqués dans l augmentation du nombre de macrophages M1 dans le tissu adipeux serait une étape cruciale dans la connaissance des mécanismes régulant l initiation de l inflammation au cours de l obésité. Il existe plusieurs mécanismes facilitant l infiltration macrophagique du tissu adipeux. De nombreuses molécules dont la production est augmentée lors de l obésité participent au recrutement des macrophages, notamment MCP-1, IL-8, IP-10 et RANTES. Le recrutement des macrophages dans le tissu adipeux serait partiellement dépendant de CCR2, le récepteur de la chémokine MCP-1 (Weisberg et al., 2006). Les souris Ccr2 -/- (C-C motif chemokine receptor 2) expriment les marqueurs M2 à des niveaux similaires aux souris minces (Lumeng et al., 2007a). De même, les souris déficientes pour MCP-1 présentent une diminution de l infiltration macrophagique (Kanda et al., 2006), et à l inverse les souris surexprimant MCP-1 présentent une augmentation de l infiltration macrophagique du tissu adipeux (Kamei et al., 2006). Des études ont montré que les facteurs de transcription PPARγ et PPARβ/δ jouaient un rôle important dans le phénotype M1 et M2 des macrophages. En effet, chez la souris la production de cytokines de type T H 2 telles que l IL-13 et l IL-4, notamment par les adipocytes, induit l activation de PPARδ/β dans les macrophages, ayant pour conséquence une différenciation des monocytes en macrophages de phénotype M2. Ces résultats mettent en avant l importance de la communication paracrine entre les adipocytes et les macrophages du tissu adipeux. L invalidation de PPARδ/β empêche la différenciation des macrophages vers un profil M2, entraînant l inflammation et des désordres métaboliques dans les adipocytes. De même, les souris invalidées pour PPARδ spécifiquement dans les cellules myéloïdes développent une sévère insulinorésistance et une sévère stéatose hépatique (Kang et al., 2008 ; Lumeng et al., 2008). Plus récemment, il a été montré que l activation de PPARδ/β et de PPARα n influençait pas la différenciation des monocytes humains en macrophages M2, par contre l activation de PPARγ induit la différenciation des monocytes humains et de souris en macrophages de types M2 (Bouhlel et al., 2009). De plus le traitement de souris sous régime riche en lipides avec la rosiglitazone (un agoniste de PPARγ) entraîne une repolarisation des macrophages du tissu adipeux vers un phénotype M2 (Stienstra et al., 2008). Ces résultats suggèrent que l effet anti-inflammatoire des thiazolidinediones pourrait être exercé par ce mécanisme. La littérature compte beaucoup moins d études sur le phénotype des macrophages du tissu adipeux chez l humain. Néanmoins, il a été montré que les macrophages du tissu adipeux humain expriment à la fois des marqueurs des phénotypes M1 et M2, et que l obésité est 16

lymphocytes MCP-1 (ou CCL2) INF-γ Adipocytes hypertrophiés RANTES (ou CCL5) Acides gras cytokines hypoxie adiponectine mort des adipocytes Leptine Recrutement et activation des macrophages ICAM-1 MCP-1 (ou CCL2) ROS Cellules endothéliales Figure n 1: Mécanismes de recrutement et d activation des macrophages. Le tissu adipeux des sujets obèses est caractérisé par une hypertrophie des adipocytes, ayant pour conséquence une augmentation du flux d acides gras, une modification de la sécrétion des adipokines (cytokines, leptine, adiponectine), une augmentation de l hypoxie, et une augmentation de la mort des adipocytes. Tous ces phénomènes pourraient contribuer à l initiation du recrutement des macrophages dans le tissu adipeux. Le tissu adipeux des sujets obèses présente également une augmentation du nombre de cellules endothéliales et de lymphocytes, qui sécrètent de nombreuses molécules impliquées dans le processus inflammatoire et notamment l initiation du recrutement et l activation des macrophages dans le tissu adipeux. RANTES ou CCL5 : regulated upon activation normal T cell expressed and secreted ou chemokine (C-C motif) ligand 5 : MCP-1 ou CCL2 : Monocyte chemotactic protein-1 ou chemokine (C-C motif) ligand 2 ; INF-γ : interferon-gamma ; ICAM-1 : Inter-Cellular Adhesion Molecule 1 ; ROS : reactive oxygen species.

Chapitre I : Obésité, inflammation, et insulinorésistance caractérisée par une accumulation de cellules portant les marqueurs M2 (Bourlier et al., 2008). Une étude allant dans le même sens, a montré que les macrophages du tissu adipeux humain ont un phénotype anti-inflammatoire (M2) mais possèdent la capacité de produire des médiateurs pro-inflammatoires (Zeyda et al., 2007). Ces données suggèrent que dans le tissu adipeux humain, les macrophages ne sont pas strictement polarisés en phénotype M1 ou M2, mais possèderaient à la fois des caractéristiques M1 et M2 pouvant sécréter des cytokines proet anti-inflammatoires (Bourlier and Bouloumie, 2009). La principale conséquence de l infiltration macrophagique lors de l obésité est l augmentation de la production de cytokines pro-inflammatoires. En effet, bien que les adipocytes participent à cette production, les macrophages sont les principaux producteurs de ces cytokines dans le tissu adipeux (Xu et al., 2003) et notamment les macrophages de type M1. Ces cytokines vont alors activement participer au développement de la résistance à l insuline en altérant la signalisation permettant la transmission du signal insulinique. De manière très intéressante, l invalidation des macrophages M1 CD11c + (les macrophages les plus pro-inflammatoires) chez les souris obèses entraîne une diminue l expression des marqueurs de l inflammation au niveau du tissu adipeux et systémique et une normalisation de la sensibilité à l insuline (Patsouris et al., 2008). Ces résultats mettent bien en avant la relation entre l inflammation et le développement de l insulinorésistance lors de l obésité. Un point important qui reste à déterminer, est l identification des mécanismes impliqués dans l initiation du recrutement des macrophages au sein du tissu adipeux. Nous savons que le tissu adipeux des sujets obèses est caractérisé par une hypertrophie des adipocytes, ayant pour conséquence une augmentation du flux d acides gras, de la sécrétion de leptine, de l hypoxie, de la vascularisation, et de la mort des adipocytes. Tous ces phénomènes pourraient contribuer à l initiation du recrutement des macrophages (Figure n 1). Dans les parties qui suivent je développerai certains de ces phénomènes. 2.2.2 Le rôle des lymphocytes du tissu adipeux dans l inflammation Il est admis que l obésité est caractérisée par une infiltration macrophagique du tissu adipeux. Plus récemment il a été mis en évidence que le tissu adipeux pouvait être infiltré par d autres cellules immunitaires telles que les lymphocytes T, et leur infiltration est augmentée dans le tissu adipeux de souris obèses. Dans le but de déterminer les fonctions des lymphocytes T dans le tissu adipeux, des études ont cherché à caractériser le profil CD4 + ou CD8 + de ces cellules. Chez les souris minces, les 17

Figure n 2 : Distribution des différentes populations de lymphocytes dans le tissu adipeux de souris (Lumeng et al., 2009). A- Tissu adipeux de souris minces. Les cellules T régulatrices (CD4 + Foxp3 + ) et les cellules T T H 2 (proinflammatory T helper type 2) (CD4 + ) sont majoritaires dans le tissu adipeux des souris minces. Ces cellules sont capables de sécréter de l IL-10, et de stimuler la sécrétion d IL-10 par les macrophages du tissu adipeux, cette cytokine joue un rôle important dans le blocage de l inflammation du tissu adipeux B- Tissu adipeux de souris obèses. Il y a une modification de la population de cellules T présente dans le tissu adipeux des souris obèses, caractérisée par une augmentation du ratio CD8/CD4 des cellules T. Les cellules retrouvées majoritairement dans ce tissu sont les cellules T T H 1 (CD4 + ) et les cellules T effectrices (CD8 + ). Cette redistribution cellulaire précède l infiltration des macrophages dans le tissu adipeux, et pourrait activer le recrutement des macrophages via la sécrétion de chémokines, telles que CCL2 (ou MCP-1) par les cellules T effectrices, et l INF-γ par les cellules T T H 1.

Chapitre I : Obésité, inflammation, et insulinorésistance cellules T régulatrices (CD4 + Foxp3 + ) et les cellules T T H 2 (proinflammatory T helper type 2) (CD4 + ) sont majoritaires dans le tissu adipeux, ces cellules permettent de maintenir une faible activité inflammatoire dans le tissu adipeux (Feuerer et al., 2009 ; Winer et al., 2009). En effet, les souris Rag-1 -/- qui n ont pas de lymphocytes présentent une aggravation de l insulinorésistance induite par un régime riche en lipides. Le transfert de cellules T CD4+, mais pas CD8+, normalise la tolérance au glucose des souris Rag-1 -/-, suggérant un rôle protecteur des lymphocytes contre les effets délétères de l obésité (Winer et al., 2009). Ces cellules sont capables de sécréter de l IL-10, et de stimuler la sécrétion d IL-10 par les macrophages du tissu adipeux, cette cytokine joue un rôle important dans le blocage de l inflammation du tissu adipeux. En effet l IL-10 diminue la production de cytokines proinflammatoires induite par le TNF-α dans les adipocytes (Feuerer et al., 2009) et protège les adipocytes des altérations de la signalisation insulinique induite par le TNF-α (Lumeng et al., 2007a) (Figure n 2). Chez les souris obèses, il y a une modification de la population de cellules T présente dans le tissu adipeux. Dans différents modèles de souris obèses le ratio CD8/CD4 des cellules T augmente dans le tissu adipeux des souris obèses (Feuerer et al., 2009; Nishimura et al., 2009 ; Rausch et al., 2008 ; Winer et al., 2009 ). Ainsi les cellules retrouvées majoritairement dans ce tissu sont les cellules T T H 1 (CD4 + ) et les cellules T effectrices (CD8 + ). Cette redistribution cellulaire précède l infiltration des macrophages dans le tissu adipeux, et pourrait activer le recrutement des macrophages via la sécrétion de chémokines, telles que CCL2 par les cellules T effectrices, et l INF-γ par les cellules T T H 1. De plus des expériences de cocultures ont montré que les cellules CD8 + et les adipocytes coopèrent pour recruter les macrophages (Nishimura et al., 2009) (Figure n 2). La présence de lymphocytes a également été mise en évidence dans le tissu adipeux humain (Wu et al., 2007) et plus particulièrement dans le tissu adipeux de sujets atteints d obésité morbide (Henegar et al., 2008). Le niveau de lymphocytes T CD8 présents dans le tissu adipeux de patients atteints de diabète de type 2 est modéré. En revanche, le niveau de lymphocytes T CD4 + est important et corrèle positivement avec le poids des patients (Kintscher et al., 2008), ces cellules sécrètent de l IFN-γ impliqué dans le recrutement et l activation des macrophages (Kintscher et al., 2008). L accumulation de lymphocytes T précèderait l infiltration et l accumulation de macrophages dans le tissu adipeux. Ainsi les lymphocytes T pourraient contribuer à l activation locale des cellules inflammatoires avant l apparition des macrophages, suggérant que les lymphocytes T 18

Chapitre I : Obésité, inflammation, et insulinorésistance pourraient jouer un rôle important dans l initiation et le maintien de l inflammation du tissu adipeux, et par conséquence dans le développement de la résistance à l insuline (Kintscher et al., 2008). Néanmoins les mécanismes initiant l activation et l infiltration des cellules T dans le tissu adipeux restent à définir. Il est proposé que l augmentation de l expression de RANTES et de son récepteur CCR5 dans le tissu adipeux de souris obèses (Kintscher et al., 2008 ; Rausch et al., 2008; Wu et al., 2007 ), ainsi que des expériences de migration in vitro, suggèrent que la sécrétion de RANTES par les adipocytes pourrait contribuer au recrutement des lymphocytes T dans le tissu adipeux (Wu et al., 2007). L expression de RANTES et de CCR5 est également augmentée dans le tissu adipeux humain (Wu et al., 2007). Une nouvelle question se pose désormais, quels sont les mécanismes impliqués dans le recrutement et l activation des lymphocytes? Dans la partie résultats nous verrons également que les adipocytes et les lymphocytes sont capables d interagir via le complexe CD40/CD40-L et que cette interaction est impliquée dans l initiation et le maintien de la réponse inflammatoire dans le tissu adipeux. 2.2.3 Le rôle des cellules vasculaires du tissu adipeux dans l inflammation associée à l obésité Les vaisseaux sanguins et les cellules endothéliales jouent un rôle très important dans le phénomène d infiltration des tissus par les cellules immunitaires. Le tissu adipeux est richement vascularisé et les cellules endothéliales vont donc participer au processus inflammatoire de ce tissu lors de l obésité. En effet, le tissu adipeux murin exprime des molécules d adhésion telles que ICAM-1 (intercellular adhesion molecule) (Robker et al., 2004), et son expression dans le tissu adipeux est augmentée après un régime riche en graisse. La forme soluble circulante d ICAM-1 est également augmentée et corrèle positivement avec le poids et la masse grasse des souris (Brake et al., 2006). Plus récemment il a été montré chez les souris obèses une augmentation des interactions entre les cellules immunitaires et les cellules endothéliales dans la microcirculation du tissu adipeux. Et l administration d anticorps dirigés contre ICAM-1 normalise ces interactions (Nishimura et al., 2008). Par contre les souris génétiquement invalidées pour ICAM-1 ne présentent pas de diminution de l infiltration des macrophages dans le tissu adipeux (Robker et al., 2004). Malgré ces études contradictoires, les nombreuses études in vivo et in vitro suggèrent un rôle des cellules endothéliales dans l initiation du recrutement des macrophages dans le tissu adipeux, mais le rôle précis de ces cellules et des molécules d adhésion reste à être défini. Il a été montré que 19

Chapitre I : Obésité, inflammation, et insulinorésistance la leptine jouait un rôle positif dans la migration des monocytes via l action des cellules endothéliales, la leptine entraîne également une augmentation de la production de MCP-1 et de ROS par les cellules endothéliales, suggérant que les cellules endothéliales sont également capables de produire des molécules impliquées dans l inflammation (Bouloumie et al., 1999). 2.2.4 Le rôle des adipocytes du tissu adipeux dans l inflammation Les adipocytes sécrètent de nombreuses molécules et hormones communément appelées adipokines. Les hormones sécrétées les plus connues sont la leptine et l adiponectine. La leptine est une hormone majoritairement exprimée par le tissu adipeux sous-cutané que viscéral. Chez l homme et la souris, le niveau plasmatique de leptine est augmenté chez les sujets obèses, corrèle positivement avec la masse grasse, et diminue avec la perte de poids (Considine et al., 1996). Cette hormone régule la prise de poids et l homéostasie énergétique en diminuant la prise alimentaire et la dépense énergétique. Les souris déficientes pour la leptine (ob/ob) ou son récepteur (db/db) sont hyperphages, elles développent une obésité et une insulinorésistance (Pelleymounter et al., 1995). Les sujets obèses présentent un niveau élevé de leptine suggérant une résistance à l action de la leptine. En plus de son rôle sur la régulation de l homéostasie énergétique, la leptine est impliquée dans la régulation du système immunitaire et notamment dans la régulation des lymphocytes T et des monocytes/macrophages. La leptine favoriserait l expression des molécules d adhésion des cellules endothéliales (Curat et al., 2004), et aurait également un rôle chémoattractant pour les monocytes et les macrophages (Gruen et al., 2007). Ainsi la leptine pourrait contribuer à l initiation du recrutement des macrophages dans le tissu adipeux. L adiponectine est une hormone insulinosensibilisatrice, et contrairement à la leptine, elle possède des actions anti-inflammatoires, notamment via l inhibition de la voie NF-κB (Ouchi et al., 2000). L adiponectine stimule l expression de cytokines anti-inflammatoires par les monocytes, les macrophages et les cellules dendritiques. Cette hormone inhibe l activation et la prolifération des lymphocytes T, ainsi que l activation des cellules endothéliales et des macrophages (Ouchi et al., 2000). L expression de l adiponectine est diminuée lors de l obésité, suggérant une diminution de l effet protecteur de cette hormone favorisant la mise en place de l inflammation. De plus, l activation accrue de la lipolyse dans les adipocytes lors de l obésité, augmente la libération d acide gras. Les acids gras libérés sont capables d induire une réponse inflammatoire dans les macrophages via la fixation au récepteur TLR4 (Shi et al., 2006). 20