Role of 26RFa/GPR103 system in the regulation of glycemia in a mouse model of obesity and chronic hyperglycemia
Role du système neuropeptidergique 26RFa/GPR103 dans la régulation de la glycémie dans un modèle murin d'obésité et d'hyperglycémie chronique.
Résumé
Recent studies revealed that the neuropeptide 26RFa and its receptor, GPR103, are involved in the regulation of glucose homeostasis. Indeed, it was shown that 26RFa exerts an incretin effect. 26RFa is mainly secreted by the duodenum after an oral glucose challenge and it acts directly on the pancreas to stimulate the glucose-induced insulin secretion. Moreover, 26RFa can improve insulin sensitivity. Finally, a recent study from our team provided evidence that 26RFa is also involved in the central regulation of glycemia and relays the central effect of insulin. Indeed, central 26RFa induces a robust anti-hyperglycemic effect associated with an increase of peripheral insulin secretion. It is well known that the regulation of glycemia is altered in obesity and diabetes but the effect of 26RFa in this pathology remains unknown. The aim of this thesis was to evaluate the consequences of a high fat diet (HFD) on the gluco-regulatory effect of 26RFa. The first study aimed to evaluate the impact of a HFD on the incretin effect of 26RFa. The second study aimed to characterize the central effect of 26RFa in those pathophysiological conditions. Finally, the third study aimed to determine the effect of a chronic central administration of 26RFa on the obese/hyperglycemic phenotype of the HFD mice. Firstly, intraperitoneal injection of 26RFa in HFD mice revealed that the antihyperglycemic effect of 26RFa is totally lost in this model. Indeed, in the HFD mice, 26RFa is not able to increase the glucose-induced insulin secretion and the insulin sensitive effect of the peptide is dramatically impaired. These in vivo data were confirmed using beta cells cultured in lipotoxic conditions as, in this in vitro model, the insulinotropic effect of 26RFa is totally abolished. This loss of insulinotropic effect of 26RFa is probably due to a down regulation of GPR103 production in the beta cells whereas the loss of insulin sensitive effect may be caused by the down regulation of GPR103 expression in the insulin sensitive tissues such as the muscle and the adipose tissue. Secondly, we carried out intracerebroventricular (icv) injection of 26RFa in high fat mice while performing metabolic tests. This experiment revealed that the HFD does not alter the central effect of 26RFa as the neuropeptide is still able to induce an antihyperglycemic effect and to enhance glucose-induced insulin secretion. In this context in which 26RFa retains its central effects, we determined the effects of a chronic icv infusion of 26RFa in the obese/hyperglycemic mice. Using osmotic mini pumps, we found that chronic administration of 26RFa is unable to improve glucose homeostasis of the HFD mice. We hypothesize that the orexigenic effect of 26RFa is stronger that its antihyperglycemic effect and that, consequently, the gluco-regulatory effect of 26RFa may be masked by the increase of food intake and body weight. Altogether, these results support the view that the central and peripheral effects on glucose homeostasis of the 26RFa/GPR103 peptidergic system are differentially impacted by the HFD. Indeed, the peripheral effects of 26RFa are totally abolished in HFD conditions whereas the central effects are maintained. It appears now necessary to strengthen our knowledge on the communication between those two systems (peripheral and central). Finally, the chronic central treatment of the HFD mice seems ineffective to improve glucose homeostasis in this pathophysiological context.
Le neuropeptide 26RFa et son récepteur GPR103 constituent un système peptidergique impliqué dans la régulation de la glycémie. Il a récemment été montré que le 26RFa exerce une activité de type incrétine. Le 26RFa est sécrété par le duodénum après une charge orale en glucose et active son récepteur pancréatique afin de stimuler la sécrétion d’insuline induite par le glucose. Parallèlement, il augmente la sensibilité à l’insuline. Enfin, nous avons montré que le 26RFa était aussi impliqué dans la régulation centrale de la glycémie. En effet, ce peptide constitue un des relais de l’insuline centrale, il exerce un effet anti-hyperglycémiant associé à une augmentation de la sécrétion d’insuline. Alors que la régulation de la glycémie est fortement altérée dans certaines pathologies telles que l’obésité associée au diabète de type 2, aucune étude n’a évalué le fonctionnement du système 26RFa/GPR103 dans ces conditions. Dans ce contexte, nous avons voulu déterminer l’impact d’un régime riche en graisse (régime high fat diet – HFD) sur les effets du 26RFa dans la régulation de la glycémie. Dans un premier temps, nous avons soumis des souris à un régime HFD auxquelles nous avons injecté par voie ip du 26RFa durant différents tests métaboliques. L’ensemble des résultats obtenus nous a permis de mettre en évidence que les effets anti-hyperglycémiants du 26RFa sont totalement abolis chez les souris HFD. En effet, dans ce contexte, le 26RFa ne semble plus capable de stimuler la sécrétion d’insuline par le pancréas et l’effet insulino-sensibilisateur du peptide est fortement réduit. De plus, la perte de l’effet insulinotropique du 26RFa peut être expliquée par une diminution de l’immunomarquage du GPR103 dans les îlots pancréatiques tandis que la diminution des effets insulino-sensibilisateurs du 26RFa peut être en partie liée à une réduction de l’expression du GPR103 dans les organes cibles de l’insuline : le muscle et le tissu adipeux. En conclusion de ce premier travail, les effets périphériques du 26RFa semblent totalement abolis chez la souris HFD. Dans une seconde étude, nous avons effectué des injections icv de 26RFa chez la souris HFD. Cette étude nous a permis de mettre en évidence que les effets centraux du 26RFa ne sont pas impactés par le régime HFD. En effet, dans ces conditions, le 26RFa exerce toujours un effet anti-hyperglycémiant en stimulant la sécrétion d’insuline. Dans ce contexte où le 26RFa conserve ses effets centraux, nous avons souhaité déterminer les effets d’une infusion chronique icv de 26RFa sur le phénotype obèse et hyperglycémique des souris HFD. Ainsi, l’utilisation de mini-pompes osmotiques nous a permis d’injecter de façon continue durant 4 semaines du 26RFa dans le cerveau des souris HFD. Les résultats de cette étude ne nous ont pas permis de mettre évidence un effet bénéfique du 26RFa sur l’homéostasie du glucose chez les souris HFD. En effet, le 26RFa exerce un effet orexigène puissant qui pourrait masquer les effets du 26RFa sur la régulation de la glycémie observés lors d’injections aiguës. Finalement l’ensemble des travaux de cette thèse nous révèle que le système 26RFa/GPR103 central et périphérique ne sont pas impactés de la même façon par le régime HFD. En effet, tandis que le système périphérique perd totalement ses effets gluco-régulateurs, le système central quant à lui conserve ses effets anti-hyperglycémiants. Face à ce constat, il apparait aujourd’hui nécessaire d’évaluer les possibles communications/interactions entre ces systèmes central et périphérique dans ce modèle HFD. Enfin, le traitement chronique central que nous avons effectué ne semble pas améliorer la régulation glycémique chez les souris traitées. Toutefois, s’agissant de la première étude à avoir évalué les effets chroniques du 26RFa dans un contexte d’obésité associée à l’hyperglycémie, d’autres protocoles d’expérimentation sont nécessaires pour poursuivre l’analyse du système 26RFa en situation physiopathologique.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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