• Langue : Français
• Discipline : Biologie cellulaire
• Identifiant : 2024ULILS018
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 21/05/2024

Résumé en langue originale

Le foie est un organe multifonctionnel jouant un rôle essentiel dans l'homéostasie énergétique notamment en contrôlant à la fois les voies de production du glucose ainsi, que celles d'utilisation du glucose. Cet organe est constitué d'unités fonctionnelles appelées lobules présentant en leur périphérie une triade portale et en leur centre une veine centrale. La zonation métabolique du foie est un concept selon lequel les hépatocytes, en fonction de leur position dans les travées, exercent des fonctions métaboliques différentes mais complémentaires. Les hépatocytes périportaux (PP (proches de la triade portale)) sont plus spécialisés dans la gluconéogenèse, la bêta-oxydation des acides gras, la synthèse du cholestérol et la dégradation des acides aminés, tandis que les hépatocytes périveineux (PV (proches de la veine centrale)) sont plus spécialisés dans la glycolyse, la lipogenèse, la synthèse des acides biliaires et de la glutamine, ainsi que la détoxification des xénobiotiques. Jusqu'à présent, la voie canonique Wnt/β-caténine semble être le principal acteur moléculaire de l'établissement de cette zonation métabolique hépatique.Une interférence fonctionnelle a été décrite entre la voie Wnt/β-caténine et la super famille des récepteurs nucléaires, dont FXR (Farnesoid X Receptor). Les acides biliaires sont des ligands naturels de FXR. Au niveau hépatique, FXR régule le métabolisme des acides biliaires, du glucose et des lipides.Dans le cadre de ma thèse, deux études ont été menées. La première étude avait pour objectif d'étudier l'impact du statut nutritionnel sur la zonation métabolique hépatique chez la souris. Cette étude a été réalisée dans des populations d'hépatocytes PP et PV de foies de souris soumises à une période de jeûne de 12h et suivie ou pas d'une période de réalimentation de 4h et collectées par microdissection par capture laser (LCM). L'analyse différentielle de l'expression des gènes a identifié un total de 3032 gènes dont l'expression est zonée avec 1784 gènes et 1248 gènes respectivement dans les hépatocytes PP et PV. La zonation de 1464 gènes n'est pas impactée par le statut nutritionnel tandis que celle de 1568 gènes dépend du statut nutritionnel. De manière intéressante, nous montrons que des gènes clés des voies de la glycolyse, gluconéogenèse et lipogenèse ont présenté une zonation dynamique en fonction du statut nutritionnel. Cette étude a montré pour la première fois que le statut nutritionnel impacte la zonation métabolique hépatique en particulier celle des enzymes clés des voies du glucose.La deuxième étude avait pour objectif de caractériser le rôle de FXR dans l'établissement et le maintien de la zonation métabolique hépatique. Nous montrons que le déficit systémique de FXR perturbe in vivo la zonation de l'expression des marqueurs de zonation, ainsi que celle des enzymes-clés des voies métaboliques du glucose le long de l'axe porto-central au cours de la période de jeûne et de réalimentation. De plus, le déficit spécifique de FXR dans l'hépatocyte n'a que peu d'impact sur l'expression des marqueurs de zonation le long de l'axe porto-central suggérant un rôle de FXR extra hépatique dans la régulation de la zonation hépatique. Enfin in vitro nous montrons que la modulation de l'expression de FXR régule la zonation de l'expression des gènes des voies métaboliques du glucose au cours de la période de jeûne et de réalimentation. Cette étude suggère un rôle de FXR dans le maintien de la zonation métabolique hépatique dont celle des gènes clés des voies métaboliques du glucose.L'ensemble de ces résultats permettent dans un premier temps d'approfondir notre compréhension de la zonation métabolique hépatique et des réponses adaptatives aux changements nutritionnels (étude 1), et dans un second temps, de comprendre le rôle de FXR dans l'étude de la zonation (étude 2).

Résumé traduit

The liver is a multifunctional organ that plays an essential role in energy homeostasis, in particular by controlling both glucose production and glucose utilisation pathways. This organ is organised into functional units called lobules, with a portal triad at its periphery and a central vein at its centre. The metabolic zonation of the liver is a concept that proposes that hepatocytes, depending on their position in the trabeculae, perform different but complementary metabolic functions. Periportal hepatocytes (PP (close to the portal triad)) are more specialised in gluconeogenesis, beta-oxidation of fatty acids, cholesterol synthesis and amino acid degradation. Perivenous hepatocytes (PV (close to the central vein)) are more specialised in glycolysis, lipogenesis, synthesis of bile acids and glutamine, and detoxification of xenobiotics. Currently, the canonical Wnt/β-catenin pathway appears to be the main molecular player in establishing this hepatic metabolic zonation.In addition, interference has been observed between the Wnt/β-catenin pathway and the super family of nuclear receptors, including FXR (Farnesoid X Receptor). Bile acids are natural ligands of FXR. In the liver, FXR regulates the metabolism of bile acids, glucose and lipids.Two studies were conducted in my thesis. The aim of the first study was to investigate the impact of nutritional status on hepatic metabolic zonation in the mice. This study was performed on populations of PP and PV hepatocytes from mouse livers subjected to a 12h fasting period followed, or not by a 4h refeeding period and collected by laser capture microdissection (LCM). Differential analysis of gene expression identified a total of 3032 genes which expression is zonated, with 1784 and 1248 were zoned in PP and PV hepatocytes respectively. The zonation of 1464 genes is not affected by nutritional status, while that of 1568 genes depends on nutritional status. Interestingly, we show that key genes of the glycolysis, gluconeogenesis and lipogenesis pathways showed dynamic zonation according to the nutritional status. This study showed for the first time that nutritional status has an impact on hepatic metabolic zonation, particularly that of key enzymes of the glucose regulated pathways.The aim of the second study was to characterise the role of FXR in the establishment and maintenance of hepatic metabolic zonation. We show that systemic FXR deficiency disrupts in vivo the zonation of the expression of zonation markers and key enzymes of glucose metabolic pathways during fasting and refeeding along the portocentral axis. Moreover, the specific deficiency of FXR in the hepatocyte has little impact on the expression of zonation markers along the porto-central axis, suggesting a role for FXR extrahepatic in the regulation of the hepatic zonation. Finally, in vitro, we showed that modulation of expression of FXR regulates the zonation of glucose metabolic pathway gene expression during fasting and refeeding. This study suggests that FXR plays a role in maintaining hepatic metabolic zonation and especially this of key genes of the glucose metabolic pathways.Taken together, these results will enable us to further our understanding of hepatic metabolic zonation and adaptive responses to nutritional changes (Study 1), and secondly to understand the role of FXR in the study of zonation (Study 2).