Transport, captage, métabolisme et mobilisation des acides gras dans le tissu adipeux de l’homme. Max LAFONTAN Directeur de Recherches Inserm Inserm Unité 858 IFR-31, Institut Louis Bugnard, I2MR BP 84225 31432 TOULOUSE cedex 4, France Max.Lafontan@toulouse.inserm.fr

De l’adipocyte isolé…........ à la physiologie Etudes sur le métabolisme des acides gras dans l’adipocyte ont été effectuées in vitro sur: des adipocytes murins issus des lignées cellulaires 3T3-L1, 3T3-F442A ou ob17, des adipocytes matures isolés de rats, de souris et humains, des précurseurs adipocytaires murins et humains issus de la fraction stroma-vasculaire du tissu adipeux ou des cellules souches (hMADS) et différenciés en adipocytes in vitro. Apport majeurs des études de transgenèse et d’invalidation de gènes chez la souris. Travaux de physiologie beaucoup plus rares chez l’homme (bilans des différences artério-veineuses, microdialyse, études cinétiques avec des isotopes stables….).

(via voie lymphatique) glucides, micronutriments…) TG Foie AGNE AGNE Corps cétoniques et CO2 Tissu adipeux VLDL LPL TG AGNE AGNE ATGL/LHS Intestin grêle AGNE Chylomicrons (via voie lymphatique) Le tissu adipeux joue un rôle majeur dans l’homéostasie des acides gras libres plasmatiques Deux processus essentiels sont à prendre en compte: 1) Le captage des acides gras libérés à partir des triglycérides plasmatiques par l’action de la lipoprotéine lipase (modulé par l’insuline et ASP) 2) l’hydrolyse et la libération des TG stockés dans la gouttelette lipidique par stimulation de La lipolyse. Processus contrôlé en aigu par les catécholamines, les peptides natriurétiques et l’insuline Muscle, myocarde, cortex rénal, etc. LPL AG Nutriments (lipides, protéines, glucides, micronutriments…) CO2 TAG

Concentration des AGNE plasmatiques et veineux chez 14 sujets normaux avant et après la prise d’un repas mixte 4 3 2 1 - 5 AGNE plasmatiques , µmol/l Repas mixte Sang veineux du tissu adipeux Sang artériel Temps, min à jeûn

Insuline plasmatique et libération des AGNE par la tissu d’après Coppack et al., Clin. Sci. 1996 90: 09-15 Insuline plasmatique et libération des AGNE par la tissu adipeux (sang veineux) chez des sujets normaux. -40 60 120 180 240 300 360 Temps après le repas (min) 0.5 1.0 1.5 libération des AGNE par le TA µmol.100 ml -1 .min 20 40 80 Insuline plasmatique , mU/l Repas (3.1 MJ, 93 g CHO, 31 g graisse) jeûne n=13 INSULINE

(mobilisation des lipides) Flux transcapillaire des acides gras dans le tissu adipeux humain Efflux des acides gras (mobilisation des lipides) Influx des acides gras Changement rapide après le jeûne induit par la réalimentation Repas Mesure des différences artérioveineuses Frayn KN, Diabetologia, 2002, 45:1201-1210

Acides gras TG LIPASES Acides gras Glycérol Acides gras libres (AGNE) Albumine Dépôt de lipides (stimulé par l’insuline) Mobilisation des lipides (supprimée par l’insuline) Chylomicrons, Particules VLDL Lipoprotéine lipase Voies de stockage et de mobilisation des lipides dans le tissu adipeux humain LPL: Lipoprotéine lipase; HSL, lipase hormono-sensible; TG, triacylglycerol (triglycerides) Glucose estérification Stimulée par catécholamines et les peptides natriurétiques

Activités lipoproteine lipase (LPL) et lipase hormono-sensible 13 sujets normaux à jeûn depuis la veille. Frayn K. et al. 1995 Proc. Nutr. Soc. 54:177-189 Temps, min 300 -40 60 120 180 240 360 50 100 150 200 250 350 400 Activité LHS, nmol glycérol.100g-1.min-1 activité LPL, nmol glycérol.100g -1 .. min LPL Meal Repas LHS INSULINE Activités lipoproteine lipase (LPL) et lipase hormono-sensible (LHS) in vivo

stimulating protein) + AG AGNE-Albumine TG ATGL LHS/LMG ADIPOCYTES LPL - Insuline + ASP (Acylation stimulating protein) + Insuline – Catécholamines + Peptides natriurétiques + (ANP et BNP) Echanges lipides plasmatiques / tissu adipeux Lipoprotéine lipase TG lipase de l’adipocyte Lipase hormono-sensible Lipase des monoglycérides Chylomicrons Proteoglycans heparan sulfate (HSPG) Endothelium capillaire Lumière capillaire

Structure primaire du glycosylphosphatidylinositol-anchored high density lipoprotein binding protein 1 (GPIHBP1) Domaine chargé négativement (17-25 résidus sont des glutamates ou aspartates chez la souris Motif Ly6 UPAR contenant de multiples cystéines Motif hydrophobe carboxyterminal assurant l’ancrage avec un glycosylphosphatidylinositol UPAR:urokinase type plasminogen activator Young SG et al, Curr. Opin. Lipidol., 2007, 18: 389-396

Liaison de la lipoprotéine lipase et des particules de chylomicron par Young SG et al, Curr. Opin. Lipidol., 2007, 18: 389-396 Beigneux AP et al. Cell Metabolism, 2007, 5: 279-291 Liaison de la lipoprotéine lipase et des particules de chylomicron par GPIHBP1- à la surface luminale de la cellule endothéliale capillaire Domaines structuraux de GPIHBP1 liant la LPL ou les chylomicrons ne sont pas connus. Proteoglycans heparan sulfate (HSPG) peuvent aussi lier LPL. contribution respective des deux structures reste à définir.

Membranes intracellulaires (mitochondrie, RE, peroxysomes, env.nucl..) - H PLASMA Membranes intracellulaires (mitochondrie, RE, peroxysomes, env.nucl..) 3) flip-flop (état non ionisé) FABP 2) barrière de diffusion NEFAs Albumine Lipoprotéines Captage des acides gras par la cellule Transport médié par des protéines CYTOSOL 6) liaison et métabolisme 1) association 4) transport membranaire 5) dissociation - Solubilité dans eau des NEFAs est très réduite (pH élevé, micelles) - limite de solubilité d’u NEFA longue chaîne difficile à mesurer (mesures indirectes, dépend du pH, résultats disparates -0,1 nmol/l à 10 µmol/l?. Majorité des NEFA véhiculés par l’albumine qui est un tampon pour les NEFAs (3 sites de liaison de haute affinité pour les NEFAs) à condition qu’elle soit au moins à 0, 5µmol/l (à 0,5 mmol/l dans le plasma). NEFAs se lient aussi aux lipoprotéines. Equilibre de partition entre les NEFAs ionisés et la couche de phospholipides. Partition des NEFAs entre l’albumine et les membranes (effets du pH et de la température). Les étapes du captage des NEFAs incluent une cinétique courte décrite ci-dessous et un transport plus lent assuré par des protéines de transport: 1) dissociation de l’albumine ou des lipoprotéines, 2) adsorption dans la barrière de diffusion (espace entre l’espace extracellulaire et la couche aqueuse adjacente à la membrane plasmique (MP) et association au feuillet externe de la MP, 3) mouvement à travers la MP, 4) dissociation du feuillet interne de la MP pour gagner le cytosol, 5) diffusion comme monomères de NEFAs ou liés à FABP vers les sites intracytosoliques de liaison ou de métabolisation, 6) Mise en jeu des transporteurs d’acides gras: FAT (fatty acid transporter), FABPpm (fatty acid binding plasma membrane protein (n’est pas transmembranaire), FATP (fatty acid transport protein), FATP (Fatty acid transporter), UCP (Uncoupling proteins)

du signal - Expression gènes VLDL Chylo microns Albumine 3 2 AG 1 FABP pm FATP-1/4 FAT/ CD36 Membrane plasmique 4 Acyl-CoA CoA AG AG Acyl-CoA ALBP ACS ACBP AG CoA Transduction du signal - Expression gènes Oxydation/esterification/acylation D’après Koonen DPY et al. BBA, 2005, 1736:163

triglycerides) dans des adipocytes de rat Stump, D. D. et al. J. Lipid Res. 2001;42:509-520 Proportions relatives de [3H]OA non-estérifié et esters tritiés (mono-, di-, triglycerides) dans des adipocytes de rat Captage de l’acide oléique linéaire (20-30s) et estérification rapide Le captage s’effectue par un mécanisme saturable et un flip-flop passif. The relative proportions of unesterified [3H]OA and its tritiated mono-, di-, and triglyceride esters in extracts from adipocytes at 0, 15, 30, 60, and 300 s during the incubation of adipocyte cell suspensions in 250 µM OA:500 µM BSA at 37°C. At the indicated time of incubation, a further 1;–2 s was required to stop uptake and metabolism prior to lipid extraction. The values represent means ± SE. B: Total OA uptake by rat adipocytes at 37°C from 0 to 300 s and the calculated concentrations of free OA and its esters.

Localisation des protéines impliquées dans le captage des acides gras Pohl J. et al., Mol. Biol. Cell, 2005, 16: 24-31 Localisation des protéines impliquées dans le captage des acides gras à longue chaîne dans l’adipocyte. 4-7 membrane Plasmique 8-13: Golgi 14-18: reticulum endo. Fractionnement cellulaire

Captage des acides gras à longue chaîne (LCFA) et expression de FATP dans les préadipocytes et adipocytes 3T3-L1 Western blot FATP 1 et 4 Northern blot of Poly(A+) mRNA Captage de l’acide cis-parinaric adipocytes préadipocytes Stahl A. et al. Dev. Cell, 2002, 2:477-488 LCFA Uptake and FATP Expression of 3T3 L1 Fibroblasts and Adipocytes(A) Initial LCFA rates of uptake into 3T3 L1 fibroblasts (triangles) or differentiated 3T3 L1 adipocytes (squares) were measured in triplicate using cis-parinaric acid at the given concentrations. Linear and logarithmic curve fits are shown for fibroblasts and adipocytes, respectively.(B) Northern blot of poly(A)+ mRNA from mouse adipocytes hybridized with specific probes for either FATP1, -2, -3, -4, or -5 of similar specific activity and exposed for identical amounts of time.(C) Western blot of FATP1 and -4 proteins. Equal amounts of lysates (25 μg/lane) from 3T3 L1 fibroblasts or adipocytes were separated by denaturing gel electrophoresis on 8%–16% acrylamide gradient gels, blotted onto nitrocellulose, and probed with antibodies for either FATP1 or -4.

3T3-L1 Western blots FATP-1 et FATP-4 dans des fractions membranaires d’adipocytes 3T3-L1- Effet d’une stimulation insulinique PM: membrane plasmique LDM: membranes faible densité HDM: memebranes haute densité PEL: culot Membrane plasmique 3T3-L1 Adipocytes epididymaires PM- adipocytes FATP Western Blot of Adipocyte Membrane FractionsMembrane fractions were prepared by differential centrifugation, and equal amounts of protein were loaded per lane, blotted, and probed with the indicated antibodies. PM, plasma membrane; LDM, low-density membrane; HDM, high-density membrane; PEL, pellet.(A) Membrane fractions from 3T3 L1 cells serum-starved (−) or treated for 60 min with 50 ng/ml insulin (+) were probed with FATP1- and FATP4-specific anti-sera.(B) Membrane fractions from primary epididymal adipocytes, which were placed in tissue culture for 30 min with (+) or without (−) insulin (50 ng/ml), were subsequently probed with FATP1-specific antibody.(C) Plasma membrane fractions from primary epididymal adipocytes, which were placed in tissue culture for 30 min with (+) or without (−) insulin (50 ng/ml), were subsequently probed with either FATP1-, Glut4-, FATP4-, or insulin receptor (IR)-specific anti-sera.

Effet de l’insuline sur le captage des acides gras par les adipocytes 3T3-L1 Stahl A. et al. Dev. Cell, 2002, 2:477-488 [14C]oleate Effect of Insulin on LCFA Uptake into Adipocytes(A) Uptake of [14C]oleate (50 μM) into serum-starved (squares) or insulin-treated (diamonds) 3T3 L1 adipocytes was measured over 4 min. Lines indicate curve fits based on linear regression, yielding uptake constants of 3025 pmol/min (squares) and 5280 pmol/min (diamonds) per million cells, respectively.(B) Two minute uptake of C1-BODIPY-C12 FA into 3T3 L1 adipocytes serum starved (control) or treated for 1 hr with 50 ng/ml insulin (insulin) was quantitated by FACS. Bars indicate the arbitrary gate used to define positive cells.(C) C1-BODIPY-C12 FA uptake assays as shown in (B) were used to determine the effect of 50 ng/ml insulin over time. Values for the percentage of positive insulin-treated cells were matched for each time point to the percentage of positive control cells in serum-free medium.(D) C1-BODIPY-C12 FA uptake assays as shown in (B) were used to determine the effect of the indicated concentration of insulin on LCFA uptake after an 8 hr incubation. Note the logarithmic scale for the insulin concentration.(E) Initial rates of uptake (30 s) of cis-parinaric acid were determined for 3T3 L1 adipocytes, which were either serum starved (squares) or treated with 50 ng/ml insulin for 8 hr (diamonds). A double reciprocal plot of the data (Lineweaver-Burk diagram shown in insert) was used to determine Km and Vmax for control cells (squares; 160 mmol/s, 1.5 μM) and insulin-treated cells (diamonds; 330 mmol/s, 2 μM).

Topologie membranaire des FATP activité acyl-CoA synthase Lewis et al. JBC, 2001, 276: 37042-50 Influx couplé à l’estérification « metabolic trapping » AMP-binding site - Modèle décrit par Lewis et al. JBC, 2001, 276: 37042-50 -Segment extracellulaire N-terminal court et partie C-terminale dans le cytoplasme Portion 1-190 est intégralement associée à la membrane plasmique. les résidus aa 190-257 sont cytosoliques et contiennent un motif liant l’AMP qui est impliqué dans l’activité acyl-CoA synthase. Les résidus 258-475 sont associés des façon périphérique au feuillet interne de la MP

Effets de l’insuline sur la régulation de GLUT4 et FATP-1/4

- FAT/CD36 est localisée de façon exclusive dans les radeaux Pohl J. et al., Mol. Biol. Cell, 2005, 16: 24-31 - FAT/CD36 est localisée de façon exclusive dans les radeaux lipidiques (rad.lip.) (riches en sphingolipides et cholestérol). Destruction des rad. Lip. (cyclodextrine) ou inhibition CD36 perturbent le captage de l’oléate marqué. - FAT-CD36 est impliqué dans le captage AGL médié par rad.lip. Autres fractions membranaires intracellulaires Membrane plasmique Membranes résistantes aux détergents Membranes solubles par détergents Translocase des acides gras FAT/CD36

impliqués dans le transport Stahl et al, Trends in Endocrinol. Metab., 2001, 12:266 Acyl-CoA synthase (ligase) Acyl-CoA binding protéine Fatty acid binding protéine Systèmes protéiques impliqués dans le transport des AG à longue chaîne Radeaux lipidiques - cavéolines FAT/ CD36 FATP-1/-4

QUELQUES REMARQUES: Capacité lipogénique (néosynthèse d’AG) réduite dans le tissu adipeux humain – différence avec les rongeurs. Devenir des acides gras captés par l’adipocyte  Estérification rapide des acides gras selon les voies bien identifiées. Captage des AG dans l’adipocyte humain – Présence des mêmes transporteurs d’AG que ceux identifiés dans les adipocytes 3T3-L1

Western blot du précurseur SREBP-1c (A) et mature SREBP-1c (B), Letexier, D. et al. J. Lipid Res. 2003;44:2127-2134 Western blot du précurseur SREBP-1c (A) et mature SREBP-1c (B), (intensité relative / mg de tissu) humain Rat Bas niveau d’expression de fatty acid synthase (FAS), acetyl-CoA carboxylase 1 - ChREBP: “carbohydrate response element binding protein” Autres gènes: Results from a Western blot analysis of precursor SREBP-1c (A), mature SREBP-1c (B), and Sp1 (C) proteins (relative intensity/mg of tissue). Measurements were performed in adipose tissue of rats consuming either an HCHO (rHCHO, n = 5) or an HF diet (rHF, n = 5), of human control subjects (C, n = 7), and of obese human subjects (SC and Om adipose tissue, n = 7). Results are shown as mean and SEM. * P < 0.05 versus rHCHO.

Voies de biosynthèse des triacylglycerol glycerol-3-phosphate acyltransferase 1-acylglycerol-3-phosphate acyltransferase (AGPAT) phosphatidate phosphohydrolase diacylglycerol acyltransferase monoacylglycerol- Monoacylglycerol pathway Pathways for the biosynthesis of triacylglycerol. Glycerol-3-phosphate undergoes acylation at the sn-1 position by glycerol-3-phosphate acyltransferase (GPAT), to form 1-acylglycerol-3-phosphate or lysophosphatidic acid (LPA). LPA is then acylated at the sn-2 position by 1-acylglycerol-3-phosphate acyltransferase (AGPAT) to form phosphatidic acid (PA). In the next step, the phosphate group is removed by phosphatidate phosphohydrolase (PAP) to produce diacylglycerol (DAG). DAG is then acylated at the sn-3 position by diacylglycerol acyltransferase (DGAT) to produce triacylglycerol (TG). DAG kinase (DGK) can phosphorylate DAG to synthesize PA. TG can also be synthesized via the acylation of 2-monoacylglycerol by the enzyme monoacylglycerol-acyltransferase (MGAT), which is expressed at high levels in the small intestine. PA and DAG are also substrates for the synthesis of glycerophospholipids. PA is the substrate for synthesis of phosphatidylinositol and cardiolipin. Phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, and phosphatidylserine are synthesized from DAG. LPA and related lipid molecules are also involved in signal transduction and are ligands for G protein-coupled receptors. Monoacylglycerol

DGAT (acyl CoA:diacylglycerol acyltransferase ) est une enzyme-clé de la synthèse des TG, elle catalyse l’étape finale de la synthèse de TG dans l’adipocyte. DGAT DGAT catalyzes the final step in triglyceride synthesis. (A) Two major pathways of triglyceride synthesis have been described. In the glycerol phosphate pathway, two fatty acyl CoA molecules are sequentially added to glycerol-3-phosphate to form phosphatidate, which is subsequently dephosphorylated to form diacylglycerol. In the monoacylglycerol pathway, dietary monoacylglycerol undergoes acylation in enterocytes of the small intestine to form diacylglycerol. (B) DGAT (acyl CoA:diacylglycerol acyltransferase) catalyzes the joining of 1,2-diacylglycerol and fatty acyl CoA to form triglyceride at the surface of the endoplasmic reticulum (ER). Reproduced, with permission, from Farese et al. 2000 Chen HC et al.,Trends Cardiovasc. Med., 2000, 10: 188

Captage de l’ [3H]oleate par les adipocytes issus du tissu adipeux omental de femmes afro-méricaines et caucasiennes Bower, J. F. et al. Am J Physiol Endocrinol Metab 290: E87-E91 2006

Western blots représentatifs des protéines transporteurs d’acides gras FAT/CD36 et FATP-4 dans le tissu adiepux omental de femmes Afro-Americaines (AAW) et Caucasiennes (CAW) Bower, J. F. et al. Am J Physiol Endocrinol Metab 290: E87-E91 2006

Bower, J. F. et al. Am J Physiol Endocrinol Metab 290: E87-E91 2006

Différences dans le captage des AGNE dans le tissu adipeux selon la nature du dépôt et le sexe chez des patients normaux - Captage des NEFAs plus important chez la femme - Pas de différences selon le dépôt chez upper-body subcutaneous lower-body fat Sex and depot differences in adipose tissue FFA tracer uptake. The lipid specific activity of abdominal and femoral adipose tissue in nonobese men and women (A) and the percent of the tracer stored in upper-body subcutaneous and lower-body fat (B). In both depots, tracer uptake is greater in women than in men. *P < 0.05, ***P < 0.001, men vs. women; P < 0.05, upper-body subcutaneous (UBSQ) vs. leg fat. Captage des NEFAs différent selon le dépôt Shadid S. et al. Diabetes 56:1369-1375, 2007

Expression des gènes des transporteurs d’acides gras Shadid S. et al. Diabetes 56:1369-1375, 2007 Expression des gènes des transporteurs d’acides gras Expression plus importante des trois transporteurs dans le tissu abdominal que dans le fémoral chez l’homme. Expression plus importante de FAT/CD36 et FATP-4 dans le tissu abdominal et fémoral de la femme par rapport à l’homme. Pas de différences inter-dépôt. NOTE: CD36 facilitates a major fraction of fatty acid uptake by adipose tissue and myocardial and skeletal muscle. It is highly expressed in adipose tissue. Its role in other tissues where its expression is low and cell-specific could not be determined.

Régulation de la lipolyse et mobilisation des acides gras non estérifiés. Les lipases du tissu adipeux (ATGL, LHS, LMG…) Les protéines péri-gouttelette lipidique (périlipines,CGI-58) L’insuline active la phosphodiestérase3B  AMPc↓ Les systèmes lipolytiques (système nerveux orthosympathique et peptides natriurétiques) et antilipolytiques (insuline, adénosine, prostaglandines E1/E2, NPY/PYY, acide nicotinique…).

LA TG LIPASE DE L’ADIPOCYTE (ATGL) et LA LIPASE HORMONO-SENSIBLE (LHS) Triacylglycérol Diacylglycérol monoacylglycérol glycérol AGL ou (Acides gras non estérifiés) LHS LMG ATGL : triglycéride lipase de l’adipocyte LHS : Lipase hormono-sensible, LMG : Lipase des mono-acylglycérides, AGL : Acide gras libre (acide gras non estérifié) Elle sont responsables de l'hydrolyse des triglycérides dans l’adipocyte, l’ hydrolyse terminale est assurée par la LMG: ATGL

Cellules Cos7 transfectées La lipase des triglycérides (ATGL) récemment identifiée hydrolyse exclusivement les triglycérides de l’adipocyte  génère des diglycérides Triolein hydrolysis (%) 40 80 120 LHS Basal BAY ATGL P<0.05 Cellules Cos7 transfectées Structure chimique du BAY Inhibiteur spécifique de LHS Langin et al., Diabetes, 2005, 54:3190

Inhibition de la lipolyse dans l’adipocyte humain par le BAY 1 2 3 ANP Bay + ANP + Iso Iso Basal P<0.05 Glycerol release 4 6 Fatty acid release Inhibition de la lipolyse dans l’adipocyte humain par le BAY Langin et al., Diabetes, 2005, 54:3190

Données en faveur d’un rôle majeur de la LHS dans le tissu adipeux humain.  Purification d ’une seule lipase de triglycérides active à pH neutre: la LHS  Test d ’activité enzymatique en présence d ’anticorps anti LHS  Inhibition à 95 %  Forte corrélation entre la densité en LHS, l ’activité enzymatique et la lipolyse maximale

Phosphorylée par la PKA et la PKG: Périlipine : Rôle critique dans le métabolisme du tissu adipeux et la lipolyse Non phosphorylée par la protéine-kinase A (PKA): Nécessaire à la rétention des lipides stockés dans la gouttelette lipidique du tissu adipeux. Non phosphorylée, elle assure la rétention de la protéine CGI-58, régulatrice de l’activité de l’ATGL. Phosphorylée par la PKA et la PKG: Nécessaire pour mobiliser les réserves lipidiques lors d’une stimulation hormonale de la lipolyse: Permet l’accessibilité de la gouttelette lipidique à la LHS Libère la protéine CGI-58 activatrice de l’ATGL.

Effet d’une stimulation des bêta-récepteurs d’adipocytes 3T3-L1 Périlipine LHS Etat basal (non stimulé) 60 minutes après la stimulation Stimulation par isoproterenol Translocation de la LHS

Les signaux lipolytiques et antilipolytiques dans l’adipocyte humain 1, 2 2 cAMP ATP 5'AMP LHS Triacylglycerol LMG A C Noradrénaline et adrénaline Gs P FFA glycerol Membrane plasmique Insuline PDE3B IRS-1 PI3Kreg PI3Kcat PKB PKA Peptides Natriurétiques (ANP & BNP) GC cGMP ATGL Diacylglycerol Monoacylglycerol Les signaux lipolytiques et antilipolytiques dans l’adipocyte humain Gi Autres systèmes inhibiteurs: adénosine NPY/PYY, PGI2 PKG NPR-A Réc-Ins récepteurs

AGNE + glycérol ATP LHS AMPc PKA b1/2-RA NPR-A a2-RA GTP GMPc PKG catécholamines Peptides natriurétiques b1/2-RA NPR-A a2-RA ADIPOCYTE HUMAIN GC GC GTP AC GMPc Gi Gs ATP PKG LHS AMPc PDE-3B CGI-58 PKA ATGL ? CGI-58 P P P LHS P PERILIPINE P P PERILIPINE Triglycérides Triglycérides P AGNE + glycérol Gouttelette lipidique

Gouttelette lipidique ATGL Transport intracellulaire des acides gras par FABP-4 Membrane plasmique captage lipolyse Esterification métabolisme signalisation Insulino-résistance FABP4 Gouttelette lipidique LHS Appelations: FABP-4 ALBP aP2 P422 p15 FABP4 FABP4 ATGL D’après Vogel Hertzel A and Bernlohr DA, TEM, 2000, 11:175

et du niveau d’insaturation dans l’adipocyte humain Les acides gras sont mobilisés en fonction de la longueur de la chaîne carbonée et du niveau d’insaturation dans l’adipocyte humain Mobilisation des acides gras dans l’adipocyte humain Relations entre le niveau d’insaturation des acides gras et la longueur de la chaîne. Relations entre la longueur de la chaîne et le niveau d’insaturation des acides gras Raclot et al., Biochem J., 1997, 324:911-915

Raclot et al., Biochem J., 1997, 324:911-915

Taux d’apparition du palmitate (Ra) induite par 90 min d’exercice en fonction de la masse grasse. (comparé au repos) chez des sujets maigres et obèses Mittendorfer B. at al., 2004, AJP, 286:E354-E362

Nielsen S. et al., JCI, 2004, 113: 1582-1588 Provenance [%] des AGNE systémiques chez l’homme et la femme. (TA jambe, TA splanchnique et TA abdominal non splanchnique) * P<0.05 vs. maigres TAV n’est pas la source de la majorité des NEFA systémiques 20 40 60 80 100 % de la libération des AGNE jambe splanchnique dépôts adipeux sc non-splanchnique * Femmes maigres Hommes maigres Femmes obèses Hommes obèses

DG LHS MG Adipocyte humain AG ATGL DGAT MGAT LMG Enzymes TRIGLYCERIDES AG Synthèse? Synthèse glycérolipides Albumine DG MG Glycérol MGAT DGAT ATGL LHS LMG Glycérol + AG périlipine CGI-58 Adipocyte humain Enzymes estérification Lipases FABPpm FAT/CD36 FATP-1/-4 AQP7 FABP-4

Adipokines & cytokines Insulino-résistance Muscle-tissu adipeux-foie Bactéries, LPS Acides gras dérivés des bactéries (acide laurique) Alimentation et Acides gras saturés dérivés (acide palmitique) TLR4 Les acides gras seraient susceptibles de promouvoir l’insulino-résistance via l’activation de récepteurs « Toll-like » tels que TLR4 (importants dans la médiation de la réponse immunitaire innée aux pathogènes bactériens). Cytokines pro-inflammatoires Adipokines & cytokines Insulino-résistance Muscle-tissu adipeux-foie D’après Shi H et al. J. Clin. Invest. 2006, 116: 3015-25 MACROPHAGES Bactéries -Insaturés et ac. oléique moins d’effets -Polyinsaturés w3 sans effet

CONCLUSION: Perte de la réponse alpha2-adrénergique in vitro Effets spécifiques des acides gras saturés sur la réponse lipolytique induite par les catécholamines dans le tissu adipeux humain. PROTOCOLE : Adipocytes isolés incubés pendant deux heures avec des AG saturés (AGS) ou polyinsaturés  réponse lipolytique avant-après. Patients non-obèses ingérant ration hyperlipidique enrichie en AGS - Test de mobilisation des lipides induite par l’exercice - Analyse des effets alpha2-adrénergiques inhibiteurs avant/après. - Patients obèses ingérant ration hyperlipidique enrichie en AGS - CONCLUSION: Perte de la réponse alpha2-adrénergique in vitro et in vivo. Mécanismes restent à décrypter.

Effect of incubation of human fat cells for 2hours with 200µM FFA (µmol/100 mg lipid/90 min) Glycerol (µmol/100 mg lipid/90 min) log[epinephrine](M) -0.1 0.1 0.3 0.5 0.7 0.2 0.4 1.0 -7 -6 -5 log[Epinephrine](M) Basal 1.5 2.0 Unsaturated FFA Saturated FFA * 0.8 1.2 1.6 FFA change Glycerol change Effect of incubation of human fat cells for 2hours with 200µM saturated and unsaturated LCFA on lipolysis NS Epinephrine Epinephrine + RX821002

0.5 1.0 1.5 2.0 1 2.5 0.4 0.8 Glycerol change FFA change (µmol/100 mg lipid/90 min) Glycerol FFA -7 -6 -5 log[Epinephrine](M) Basal log[epinephrine](M) NS 3.0 basal Iso ANP A B * Epinephrine + RX821002 Effect 2 hours incubation of human fat cells without LCFA on in vitro lipolysis.

Dialysate glycerol concentration (DGC) in subcutaneous adipose tissue Ringer + Phentolamine 40 80 120 160 200 15 30 45 60 75 90 Time (min) DGC (µmol/l) Exercise * 20 100 P=0.04 Phentolamine DGC increase B Fast A NS High Fat Meal Dialysate glycerol concentration (DGC) in subcutaneous adipose tissue of lean subjects at rest, during exercise and recovery before A and after HFM

Dialysate glycerol concentration (DGC) in subcutaneous adipose tissue Ringer + Phentolamine DGC (µmol/l) Fast A High Fat Meal 40 80 120 160 200 15 30 45 60 75 90 Time (min) DGC ( µmol/l) Exercise 10 20 50 70 p=0.005 DGC increase Phentolamine B NS * Dialysate glycerol concentration (DGC) in subcutaneous adipose tissue of obese subjects at rest, during exercise and recovery before and after HFM