Métabolisme des rétinoïdes et facteurs d’influence dans l’obésité, la résistance à l’insuline et le diabète de type 2 : études chez l’animal et chez l’homme

Abstract

Introduction: La vitamine A et ses métabolites actifs (acide rétinoïque tout-trans et 9-cis), qui activent les récepteurs nucléaires (RARs et RXRs), sont essentiels pour la différentiation cellulaire, l’embryogénèse, la fonction immunitaire, la croissance et la prévention de maladies tel que le cancer et le diabète. La différentiation des adipocytes est largement dépendante des rétinoïdes. La RBP4, transporteur sérique du rétinol (ROL), est aussi une adipokine inversement corrélée à la sensibilité à l’insuline. L’obésité et le diabète de type 2 (T2DM) sont des conditions métaboliques ayant pris des proportions alarmantes à travers le monde. Plusieurs études se font dans ces domaines, mais il reste beaucoup à faire. Le syndrome métabolique et le T2DM corrèlent avec une plus grande proportion de gras viscéral versus gras sous-cutané et perturbent l’homéostasie des rétinoïdes. Les rétinoïdes et les molécules connexes (RBP4, TTR), de par leurs implications dans les processus métaboliques, peuvent constituer des cibles de choix dans l’étude et le traitement de ces troubles métaboliques. Hypothèses: Dans ce contexte, nous postulons que le métabolisme des rétinoïdes diffère entre les gras sous-cutané et viscéral à un stade précoce, et que les niveaux de ROL, de RBP4 et de TTR corrèlent avec les composants déclarés de l’obésité, résistance à l’insuline (RI) et T2DM et peuvent servir comme indicateurs physiologiques précoces de l’obésité, la RI et du T2DM. Objectifs: L’objectif général de cette étude est de caractériser l’homéostasie des rétinoïdes dans différents types de gras et d’établir les relations qui existent entre les rétinoïdes et les molécules connexes avec l’obésité, la RI et le T2DM dans une étude fondamentale et une clinique. Tout d’abord nous avons eu comme objectifs spécifiques: (1.1). La caractérisation des enzymes RALDHs 1-4 impliquées dans la formation d’AR dans les tissus adipeux viscéral et sous-cutané de souris C57BL/6; (1.2) L’identification et la mesure des isomères de la vitamine A dans les tissus adipeux viscéral et sous-cutané de souris C57BL/6; (1.3) La comparaison de l’expression des gènes du métabolisme des rétinoïdes dans le gras souscutané versus le gras viscéral. Nous avons poursuivi en : (2.1) Évaluant le ROL circulant, le taux de RBP4, le ratio ROL/RBP4 et d’autres molécules reliés aux rétinoïdes et nous avons évalué leur potentiel en tant que marqueurs physiologiques prédictifs de la RI dans une étude clinique et (2.2) par l’évaluation des corrélations existantes entre ces changements physiologiques et les facteurs traditionnels de la RI et du T2DM. Méthodologie : Pour atteindre ces objectifs, nous avons utilisé ces approches expérimentaux : 1. L’identification et la mesure de l’activité des RALDHs par des essais enzymatiques; 2. Mesure des isomères du ROL par HPLC; 3. Comparaison de l’expression des gènes du métabolisme de rétinoïdes par RT-q-PCR; 4. Étude clinique chez l’humain sur 4 groupes de sujets: groupe A, témoins minces et en santé; groupe B et C, diabétiques obèses avec diabète mal- et bien-contrôlé; groupe D, obèses non-diabétiques. Chez ces sujets, nous avons pris des mesures anthropométriques et biochimiques: IMC, tour de taille (TT), FSC, profil lipidique, biochimie générale, ACR, TSH, HbA1c, glycémies à jeun, insulinémie, TTR, vitamine E et D, ROL sérique par HPLC, RBP4 sérique par WB/ImageQuant; 5. Évaluation du potentiel du RBP4, ROL, et ratios ROL/RBP4 comme marqueurs physiologiques précoces dans la clinique de la RI et T2DM (corrélations avec marqueurs T2DM traditionnels) Conclusions: Notre étude montre une relation directe entre le type de gras et l’homéostasie des rétinoïdes et des corrélations entre le niveau de RBP4 et l’obésité, la RI, et le T2DM, ainsi qu’une corrélation entre le ROL et l’intolérance au glucose et le T2DM. On observe chez la souris mince et en santé des niveaux plus grands d’ARNm de l’adipokine RBP4 dans le gras viscéral par rapport au gras sous-cutané, ce qui suggère une contribution précoce du gras viscéral à la future résistance à l’insuline qui s’installe avec l’obésité. Globalement on peut conclure que la RBP4 est impliquée dans le développement de la RI et le diabète et que son niveau circulant influence et est influencé par la RI, tandis que le ROL augmente seulement dans des conditions de décompensation pancréatique et d’intolérance au glucose. Une RBP4 sérique élevée contribue à la diminution du HDL cholestérol et pourrait également refléter une dysfonction rénale précoce. On peut proposer ces molécules, impliquées dans le métabolisme des rétinoïdes, comme marqueurs biologiques précoces de la résistance à l’insuline et du diabète chez les sujets obèses. Nos résultats apportent une lumière nouvelle dans l’étude de l’obésité et le T2DM de par son approche novatrice qui implique les rétinoïdes. Plusieurs études, sur de plus larges cohortes, sont nécessaires pour déterminer le rôle précis de la RBP4 et du ROL dans l’obésité et le T2DM, ainsi que pour explorer des voies thérapeutiques ciblées.

Introduction: Vitamin A and its active metabolites (all-trans and 9-cis retinoic acid), which activate nuclear receptors (RARs and RXRs), are essential for cell differentiation, embryogenesis, growth and disease prevention such as cancer and diabetes. Differentiation of adipocytes is largely dependent on retinoid. Serum retinol (ROL) transporter, the RBP4, is also an adipokine inversely correlated with insulin sensitivity. Obesity and type 2 diabetes (T2DM) are diseases that have reached epidemic proportion worldwide. Many studies have tried to find a solution, but a clear cut treatment still strives to be found. Metabolic syndrome and T2DM are correlated with a higher proportion of visceral versus subcutaneous fat and disrupt retinoid homeostasis. The link between visceral fat, insulin resistance (IRe) and T2DM has been clearly established. Retinoid and related molecules (RBP4, TTR), may serve as metabolic targets in the study and treatment of these disorders. There is much to be done in this area, the links between these molecules and these pathologies being emergent. Hypothesis: In this context, we postulate that retinoid metabolism differs between subcutaneous and visceral fat and the levels of circulating ROL, RBP4, and TTR correlates with clinical descriptors of obesity, IRe and T2DM, as early physiological indicators of these conditions. Goals: The global goal of this study is to investigate retinoid homeostasis in visceral and subcutaneous fat and to establish the relationships between retinoid and related molecules with obesity, IRe and T2DM in a fundamental and in a clinical study. Our specific goals are: (1.1). The characterization of RALDHs 1-4 enzymes involved in RA formation in visceral and subcutaneous fat of C57BL/6 mice; (1.2) The identification and quantification of ROL isomers in visceral and subcutaneous fat of C57BL/6 mice; (1.3) A parallel in the expression levels (mRNA) for retinoid metabolism genes, in subcutaneous and visceral fat. Second step: (2.1) A clinical study, to evaluate serum ROL, RBP4, ROL/RBP4 and other retinoid-related molecules regarding their potential as physiological markers predicting IRe and (2.2) to assess the eventual correlations between these markers and clinical descriptors of IRe and T2DM. Methodology: Experimental approaches used to reach these goals are: 1. Identification and measurement of RALDH activity by enzymatic assays; 2. Measurement of ROL isomers by HPLC; 3. Evaluation of retinoid metabolism gene expressions by RT-q-PCR; 4. Clinical pilot study in humans using four groups of subjects: group A, normal weight and healthy controls; group B, obese diabetics with poorly-controlled diabetes; group C, well-controlled obese diabetics; and group D, non-diabetic obese. In this study we did anthropometric and biochemical measurements: BMI, waist circumference (WC), blood pressure, blood complete formula, lipids profile, general biochemistry, albumin-creatinine ratio, TSH, HbA1c, fasting glucose, insulinemia, TTR, vitamins E and D, serum ROL by HPLC, serum RBP4 by Western Blot/ImageQuant; 5.Evaluation of RBP4, ROL and ratio correlations with traditional IRe and T2DM markers. Conclusions: Our study shows a direct relationship of fat topography with retinoid homeostasis and correlations between RBP4 level and obesity, IRe, and T2DM, as well as between ROL, glucose intolerance and T2DM. In healthy and normal weight mice, higher levels of adipokine RBP4 (mRNA) are present in visceral versus subcutaneous fat, suggesting an early contribution of the visceral fat to future insulin resistance, which sets up with obesity. Overall it can be concluded that RBP4 is involved in the development of IRe and diabetes and that its circulating level influences and is influenced by IRe, whereas ROL only increases under conditions of pancreatic failure with glucose intolerance. High serum RBP4 contributes to decrease of HDL cholesterol and may also reflect early renal dysfunction. These molecules (RBP4 and ROL), originating from retinoid metabolism, can be proposed as early biological markers of insulin resistance and glucose intolerance respectively. Our findings highlight the retinoid innovative role in the study of obesity and T2DM. Several studies across larger cohorts are needed to determine the precise role of RBP4 and ROL in obesity, IRe and T2DM, as well as to explore targeted therapeutic pathways.