Role of the peripheral endocannabinoid system in the obesity-linked metabolic disorders genesis : Involvement of adipose tissue derived endocannabinoids.
Rôle du système endocannabinoïde périphérique dans l'apparition des désordres métaboliques liés à l'obésité : Implication des endocannabinoïdes produits par le tissu adipeux.
Résumé
Obesity is a pathology characterized by an excess of adipose tissue (AT) whose functions may be altered. Interestingly, strong evidence suggests that metabolic dysregulations linked to obesity is associated with an hyperactivation of the endocannabinoid system (ECS) in several organs including AT. This system, composed of cannabinoid receptors (CB1R and CB2R), their endogenous ligands (EndoCannabinoids - ECs) and their biosynthetic and degrading enzymes, is expressed both in the central nervous system and in various peripheral tissues.CB1R blockade with Rimonabant, the first antagonist marketed in 2006, has proven to be an effective therapeutic approach by reducing food intake, body mass and by significantly improving metabolic parameters. However, the associated severe centrally-mediated psychiatric disorders led to its market withdrawal 2 years later.Since then, the use of antagonists that do not cross the blood-brain barrier has demonstrated that inactivation of peripheral CB1R is sufficient to reduce the cardiometabolic risk in obese mice. Considering the central role played by AT in the etiology of obesity-associated pathologies, it appears important to clarify the existing relationship between ECS and adipocyte metabolism. In this context, these thesis objectives were to clarify the role of ECs on adipocyte lipolytic activity, to evaluate the secretory abilities of the different AT deposits and to study the impact of CB1R agonists and antagonists on adipogenesis. A last part is devoted to the characterization of the biological activity of new CB1R antagonists.First of all, studying the consequences of the ECS modulation on lipolytic activity allowed us to demonstrate that the activation of CB1R, by stimulating the PI3K/Akt signaling pathway, leads to a decrease in lipolysis. The results also suggest that AT-derived ECs could be the source of circulating ECs and be responsible for harmful exocrine effects.Studying ECs production in vitro, using visceral and subcutaneous AT explants from both obese mice and humans, confirmed the alteration of ECs secretory abilities. These preliminary results validated an original methodological approach that allows us to further explore the mechanisms of ECs production.In addition, the role of ECs on stem cells differentiation from the stroma-vascular fraction of healthy and pathological mice AT has been studied. Preliminary data are suggesting a link between adipocyte differentiation and CB1R activity.Finally, characterization studies of new CB1R antagonists have demonstrated interesting effects of the compounds JM-00266 and HR-0133 on body mass as well as on lipid and carbohydrate metabolism. Nonetheless, the optimization, development, and characterization of these new types of antagonists for therapeutic purposes is still incomplete and appears essential in the fight against obesity and obesity-associated disorders.Key words : Obesity, Endocannabinoid system, Adipose tissue, Lipid and carbohydrate metabolism
L’obésité est une pathologie dont la fréquence est en constante augmentation. Elle correspond à un excès de tissu adipeux (TA) dont les fonctions peuvent être altérées. Parmi les dérégulations métaboliques, il peut exister une hyperactivation du système endocannabinoïde (SEC). Ce système, composé de récepteurs aux cannabinoïdes (CB1R et CB2R), de leurs ligands endogènes (EndoCannabinoïdes – ECs) et des enzymes impliquées dans leur biosynthèse et leur dégradation, est présent dans le système nerveux central ainsi que dans divers tissus périphériques.Le blocage des CB1R par le Rimonabant, premier antagoniste commercialisé en 2006, s’est révélé être une approche thérapeutique efficace en réduisant la prise alimentaire, la masse corporelle et en améliorant significativement les paramètres métaboliques. Néanmoins, les troubles psychiatriques sévères associés, consécutifs aux effets centraux, ont valu à ce composé d’être retiré du marché 2 ans plus tard.Depuis, l’utilisation d’antagonistes ne franchissant pas la barrière hémato-encéphalique a permis de démontrer que l’inactivation des CB1R périphériques était suffisante pour diminuer le risque cardio-métabolique chez la souris obèse. Compte tenu du rôle central joué par le TA dans l’étiologie des pathologies associées à l’obésité, il apparait important de préciser la relation existante entre le SEC et le métabolisme adipocytaire. Dans ce contexte, ces travaux de thèse ont pour objectifs de préciser le rôle des ECs sur l’activité lipolytique adipocytaire, d’évaluer les capacités sécrétoires des différents dépôts de TA et d’étudier l’impact d’agonistes et d’antagonistes des CB1R sur l’adipogenèse. Une dernière partie, est consacrée à la caractérisation de l’activité biologique de nouveaux antagonistes des CB1R.Tout d’abord, l’étude des conséquences de la modulation du SEC sur l’activité lipolytique a permis de démontrer que l’activation des CB1R, en stimulant la voie de signalisation PI3K/Akt, conduit à une diminution de la lipolyse. Les résultats suggèrent également que les ECs produits par le TA, pourraient alimenter le pool d’ECs circulants et être à l’origine d’effets exocrines néfastes.L’étude de la production des ECs in vitro, par des explants de TA viscéral et sous-cutané chez la souris et chez l’Homme obèses, a confirmé la modification des capacités sécrétoires en ECs. Ces résultats préliminaires valident une approche méthodologique originale qui nous permet d’envisager une exploration plus poussée des mécanismes de la production des ECs.Par ailleurs, le rôle des ECs sur la différenciation de cellules souches issues de la fraction stroma-vasculaire de TA sain et pathologique de souris a été étudié. Des essais préliminaires ont permis de suggérer l’existence d’un lien entre différenciation adipocytaire et activité des CB1R.Enfin, les études de caractérisation de nouveaux antagonistes des CB1R ont démontré des effets intéressants des molécules JM-00266 et HR-0133 sur la masse corporelle et le métabolisme glucido-lipidique. Toutefois, l’optimisation, le développement et la caractérisation de ces nouveaux types d’antagonistes à des fins thérapeutiques apparait essentiel dans la lutte contre l’obésité et ses complications.Mots clés : Obésité, Système Endocannabinoïde, Tissu Adipeux, Métabolisme glucido-lipidique
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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