M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006 L’obésité L’obésité se caractérise par une augmentation excessive de la masse de tissu adipeux, qui est due essentiellement à une augmentation de la taille des cellules adipeuses L’obésité se mesure par l’indice de masse corporelle: IMC ( kg / m2 ) > 25 = sur-poids > 30 = obésité > 40 = obésité morbide La prévalence de l’obésité est en constante augmentation L’obésité s'accompagne de pathologies graves et invalidantes: dyslipidémies, diabète de type II, maladies cardiovasculaires, etc.. Chez l’homme, l’obésité résulte de la conjonction de divers facteurs, sociaux, environnementaux et génétiques M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006

Les fonctions du tissu adipeux Stockage des lipides Mobilisation des lipides Glucose Acides gras Lipides circulants GLUT4 FAS Cellules de la fraction stroma vasculaire HSL Triglycerides LPL Cellule adipeuse Sécrétion M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006

Altérations cellulaires du tissu adipeux dans l’obésité Cellules adipeuses isolées Hypertrophie adipocytaire Témoin Obèse Infiltration macrophagique Tissu adipeux humain anti-Ham56 Altération de la sécrétion Hématoxyline/éosine anti-CD68 Conséquences pathologiques Obèse M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006

Produits sécrétés par le tissu adipeux Métabolisme des lipides et lipoprotéines Lipoprotein lipase (LPL) Cholesterol ester transfer protein (CETP) Acylation stimulating protein (ASP) Autotaxin (phospholipase D) Retinol binding protein (RBP) Prostaglandines Métabolisme et homéostasie énergétique Leptine IL6, TNFa, Résistine Adiponectine Homéostasie vasculaire/Angiogenèse VEGF Leptine Angiopoiétines, ANGPTL4 Angiotensinogène Tissue factor (TF) Plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1) Inflammation-Immunité TNFa Interleukines 1b, 6, 8, 10 … Leptine, Adiponectine CRP, SAA, Haptoglobine Facteurs du complément (B, D) MCP-1, MIP-1a, MIF, … NGF, VEGF As shown on this slide, the list of adipose tissue secreted proteins is long and might be not yet closed. Adipose secreted proteins are implicated in several functions including … Today, I will focus my talk on the proteins involved in enregy and glucose homeostasis, leptin,,,Collectively, these proteins have been named adipokines since they are bioactive peptides produced by the adipose tissue. Matrice extracellulaire Collagènes Métalloprotéases, TIMPs ... Cathepsines (S, K) M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006

Effet du traitement à la leptine sur le poids corporel chez trois enfants déficients Avant Après 2 ans de traitement Farooqi et al, JCI, 2002 M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006

Contrôle homéostatique de la masse grasse Hypothalamus LepR Neuropeptides LEPTINE Prise alimentaire mutations ob Tissu adipeux blanc M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006

La leptine: du gène à la thérapeutique 1950 - Description d’un phénotype d’obésité génétique chez la souris. 1953 - Hypothèse du mécanisme homéostatique de contrôle du poids corporel. 1958 - Hypothèse de l’existence d’un facteur satiétogène circulant. 1994 (Décembre) - Clonage du gène de la leptine. 1995 (Juillet) - Succès du traitement à la leptine des souris déficientes. 1995 (Décembre) - Clonage du gène du récepteur de la leptine. 1997 - Première mutation dans le gène humain de la leptine. (2 patients) 1998 - Deuxième mutation dans le gène humain de la leptine. (3 patients) 1998 - Mutation dans le gène humain du récepteur de la leptine. (3 patients) 1999-2000 - Succès du traitement à la leptine des patients déficients. 1999-2000 - Echec du traitement à la leptine dans les autres obésités. M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006

La leptinémie est corrélée positivement à l’IMC Femmes: n = 306; r = 0.68 Hommes: n = 53; r = 0.67 IMC (Kg/m2) 0 10 20 30 40 50 60 70 100 80 60 40 20 Les obèses sont résistants à la leptine Leptinémie ng/mL J-M Oppert Service de Nutrition Hôtel-Dieu, Paris M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006

Résistance à la leptine Totale Absence de signal leptinique Partielle et progressive Diminution du signal leptinique - Mutation dans le récepteur (exceptionel) - Altération du passage vers le LCR ? - Perte d’activité du récepteur ? Maturation Apparition sur la membrane plasmique Liaison du ligand Signalisation (SOCS-3) Niveau relatif des différentes isoformes M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006

Inhibition du signal leptinique Leptine Inhibition du signal leptinique Expression de SOCS-3 LFD HFD SHP-2 Jak-2 Jak-2 SOCS-3 PTP1B CIS Marquage dimères Stat-3 Stat-3 Stat-3 Stat-3 Stat-3 Stat-3 PIAS-3 HFD = 16 semaines de régime gras M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006 Münzberg, Endocrinology, 2004

Contrôle homéostatique de la masse grasse mutations db mutations fa Hypothalamus LepR Obésité Régime gras Neuropeptides LEPTINE Prise alimentaire mutations ob Tissu adipeux blanc M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006

Inflammation dans le tissu adipeux chez l’obèse Nombre de gènes (%) VLCD (very low calorie diet) Classes fonctionnelles Plus de 1000 gènes sont affectés par la perte de poids Adipocytes Cellules de la fraction stromale 170 gènes de l’inflammation (Clément et al, FASEB J, 2004 ) (Cancello et al, Diabetes 2005) Ob C 5 10 15 20 25 30 * L’infiltration macrophagique diminue après perte de poids 3 mois Nombre de macrophages (%) Gastroplastie this kind of study paves the way to future clinical and cellular studies that aimed at determining the impact of these molecular adaptations on the development of obesity and associated insulin resistance

HIF-1a est surexprimé dans le tissu adipeux de l’obèse 40 43 47 36 36 48 38 43 38 34 3 mo FOS antigen 1 arachidonate 5-lipoxygenase-activating protein interleukin 6 chemokine (C-X-C motif) ligand 1 colony stimulating factor 3 superoxide dismutase 2. chemokine (C-C motif) ligand 2/ MCP-1 prostaglandin-endoperoxide synthase 2 interleukin 6 receptor Fc fragment of IgG. high affinity Ia. receptor for (CD64) chemokine (C-X-C motif) ligand 6 ATP-binding cassette. sub-family E (OABP). member 1 hypoxia-inducible factor 1 alpha inducible T-cell co-stimulator ligand myeloid cell nuclear differentiation antigen Plasminogen activator urokinase receptor lymphocyte cytosolic protein 2 formyl peptide receptor-like 2 glutathione S-transferase A3 H factor 1 (complement) colony stimulating factor 2 receptor beta toll-like receptor 8 ARNm dans le tissu adipeux sous-cutané 1,8 HIF-1a * 1,2 * 0,6 La seconde raison qui nous conforte dans l’hypothèse de l’hypoxie est que HIF-1a fait partie d’un cluster de gène dont l’expression est régulée négativement par l’amaigrissement. En étendant ces observations aux sujets témoins, on voit ici que l’expression de HIF-1a est environ 4 fois plus élevée dans le TA des obèses et qu’elle revient pratiquement à la normale après amaigrissement. Donc, le tissu adipeux de l’obèse est en quelque sorte prêt à répondre à un stimulus hypoxique. Il faut noter que des gènes cibles de HIF-1, comme ici MCP-1 puissant chemoattractant des macrophages sont augmentés chez l’obèse et diminué après amaigrissement. Voir poster Raphaella C Ob 3 mois gastroplastie (Cancello et al, Diabetes 2005)

L’hypoxie augmente la production de leptine Sécrétion de leptine Adhésion des monocytes + Leptine Cellules adipeuses humaines PAZ 6 8 * Monocytes 6 * ng / 106 cell / 24h * 4 + Leptine 2 Par ailleurs, nos travaux antérieurs ont montré que des cellules adipeuses humaines PAZ6 sont sensibles à lhypoxie et que l’une des réponses à un stimulus hypoxique est l’augmentent la production de leptine. Cet effet passe par l’activation du promoteur par le facteur HIF-1. Plus récemment, nous avons repris ces expériences et montré que la sécrétion de CTTS est également augmentée par l’hypoxie dans les cellules PAZ6. Basal DFO CoCl2 6% O2 ICAM-1 Hypoxie HIF-1a HIF-1b Promoteur leptine Luciférase Cellules endothéliales de tissu adipeux humain HRE (Grosfeld et al, Diabetologia, 2002) (Grosfeld et al, JBC, 2002) (Curat, Diabetes, 2004)

M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006 Adiponectine Activation Adhésion Transmigration Cellules endothéliales vasculaires VCAM, PECAM ICAM-1 Monocytes circulants MCP-1 Leptine, Résistine TNFa MCP-1 Protéases VEGF MIF, Acides gras Différenciation Adiponectine HIF-1a HIF-1b Adipocyte Activation Hypoxie Macrophages M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006

Production glucose AMPK M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006 Effets bénéfiques Effets délétères Prise alimentaire Muscles AMPK Leptine Muscles TZD TZD Adiponectine IL-6, TNFa, Résistine Foie Production glucose AMPK Artères M Guerre-Millo, Cours Intensif ALFEDIAM 2006