• Langue : Anglais
• Discipline : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Identifiant : 2020LILUS048
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 25/11/2020

Résumé en langue originale

Les récepteurs nucléaires (NR) forment une sous-famille de facteurs de transcription, capables de se lier à l'ADN en réponse à leur ligand. Ils interviennent dans la régulation de l'expression génétique, en lien avec de nombreux processus tels que le métabolisme, la prolifération cellulaire, la réponse immunitaire, l'activation d'enzymes. La perte de leur régulation déclenche le développement de nombreuses maladies. Le récepteur nucléaire NR1D1 (Rev-Erbα) est exprimé dans différents organes métaboliques. C'est un élément clé de l'horloge moléculaire et un régulateur transcriptionnel du métabolisme des lipides, du cholestérol,des acides biliaires, de la voie de l'autophagie . Plusieurs travaux soutiennent le rôle important du NR1D1 dans les voies liées à l'homéostasie énergétique, ce qui suscite un grand intérêt pour les nouveaux traitements thérapeutiques contre les troubles métaboliques. L'intestin grêle joue un rôle clé dans le contrôle de l'homéostasie énergétique, au moins par le contrôle de l'absorption des lipides alimentaires et leur sécrétion dans la lymphe sous forme de chylomicrons (CM). Chez l'obèse et le diabétique, un retard dans l'élimination des remnants de CM par les hépatocytes entraîne une dyslipidémie postprandiale due à l'accumulation de lipoprotéines partiellement métabolisées, augmentant ainsi le risque de maladies cardiovasculaires dues à l'athérosclérose. Parallèlement, une exacerbation du processus de production des CM est également observée, ce qui permet d'identifier l'intestin comme un autre organe contribuant à cette dyslipidémie postprandiale athérogène. Les entérocytes sont des cellules polarisées qui permettent des échanges entre la lumière intestinale et les compartiments lymphatique et sanguin. L'assemblage des CM repose sur une machinerie dédiée impliquant des enzymes, des chaperones, des transporteurs et des organites spécialisés. Les gouttelettes lipidiques cytosoliques (CLD) sont des organites permettant le stockage transitoire des lipides dans les entérocytes et exerçant un effet majeur sur l'équilibre entre les apports lipidiques du côté luminal et leur sécrétion dans la circulation. Les acides gras générés par la remobilisation de ces stocks seraient majoritairement utilisés pour la lipidation des CM. Les études récentes plaident en faveur de la lipophagie pour la remobilisation des CLD lors de l'exposition aux lipides. Au cours de ce projet de thèse, nous nous sommes intéressés à comprendre le rôle de NR1D1 dans le contrôle du métabolisme des lipides dans les entérocytes. Nous avons montré, dans la lignée cellulaire humaine Caco-2/TC7, modèle entérocytaire, que la mise sous silence de NR1D1 augmente l'expression des gènes impliqués dans l'absorption des lipides, améliore l'activité lipophagique, réduit le volume du pool CLD et favorise la sécrétion de lipoprotéines riches en triglycérides et contenant de l'apolipoprotéine B (ApoB-TRL). L'inhibition de l'autophagie normalise la sécrétion d'ApoB-TRL et le volume du pool de CLD dans les cellules déficientes en NR1D1. IQGAP2 a été identifié dans ce modèle entérocytaire humain, comme un gène cible NR1D1. Il a été démontré que les souris Iqgap2-/- présentent une accumulation de lipides intestinaux, une réduction de la sécrétion de lipides et un défaut de réponse lipophagique lors du gavage lipidique. Enfin, la mise sous silence d'IQGAP2 abolit les effets de la déficience en NR1D1 sur le volume du pool de CLD et l'activité lipophagique dans les cellules Caco-2/TC7 exposées aux lipides. Nos résultats mettent en évidence à la fois un rôle de NR1D1 et de son gène cible IQGAP2 dans le contrôle du métabolisme lipidique intestinal et aussi, la place de la lipophagie dans la réponse métabolique aux lipides alimentaires. Des recherches plus approfondies dans d'autres modèles animaux et cellulaires permettraient de renforcer la pertinence de NR1D1 comme nouvelle cible thérapeutique contre les dyslipidémies post-prandiales.

Résumé traduit

Nuclear receptors (NR) form a large family of conserved DNA binding transcriptional factors. They are involved in the control of gene expression in many processes such as metabolism, cell proliferation, immune response, enzyme activation, among others. Their dysregulation triggers the development of numerous pathophysiological diseases. The nuclear receptor NR1D1 (Reverse erythroblastosis virus α; Rev-Erbα) is expressed in different metabolic organs. It is a key component of the molecular clock and also a transcriptional regulator of lipid, cholesterol and bile acid metabolism. Additionally, NR1D1 regulates autophagy to modulate different physiological and pathophysiological functions. Several evidences support an important role of NR1D1 in energy homeostasis-related pathways, holding great interest for new therapeutic treatments against metabolic disorders. The small intestine plays a key role in the control of energy homeostasis, at least through the absorption of dietary lipids and their secretion into the lymph as chylomicrons (CM). Delayed clearance of circulating CM remnants by hepatocytes leads to postprandial dyslipidemia due to the accumulation of partially metabolized lipoproteins, hence increasing the risk for cardiovascular disease due to atherosclerosis. Besides dysregulation of clearance, exacerbation in CM production has also been observed in humans with insulin resistance and obesity, identifying the intestine as a contributor to atherogenic postprandial dyslipidemia. Enterocytes are polarized cells that allow exchanges between the intestinal lumen and the lymphatic and blood compartments. CM assembly relies on dedicated machinery involving specialized enzymes, chaperone proteins, transporters and organelles. Cytosolic lipid droplets (CLD) are organelles allowing transient lipid storage in enterocytes and exerting a major effect on the balance between lipid supply at the luminal side and lipid secretion into the circulation. CM lipidation and further secretion have been growing as the most conceivable fate for CLD-derived fatty acids. Latest studies argue in favor of lipophagy as a major process sustaining CLD remobilization upon lipid exposure. During this PhD project, we were interested in deciphering the role of NR1D1 in the control of lipid metabolism in enterocytes. We showed in the human enterocytic cell model Caco-2/TC7, that NR1D1 knock-down increases the expression of lipid absorption-related genes, enhances lipophagic activity, reduces the CLD pool volume and promoted the secretion of ApoB triglyceride-rich lipoproteins (ApoB-TRL). Autophagy inhibition normalizes ApoB-TRL secretion and CLD pool volume in NR1D1-deficient cells. IQGAP2 was identified as a human NR1D1 target gene in enterocytes. Iqgap2-/- mice were shown to display increased intestinal lipid accumulation, reduced lipid secretion and lipophagic response upon lipid gavage. Finally, IQGAP2 silencing abolishes the effects of NR1D1-deficiency on CLD pool volume and lipophagic activity in lipid-exposed Caco-2/TC7 cells. Our results identify a role for NR1D1 and its target gene IQGAP2 in dietary lipid handling through the regulation of lipophagy. Further investigations in animal and cellular models would allow strengthening the relevance of NR1D1 in the intestine as a new therapeutic target against dyslipidemia.