Impacts métaboliques et thérapeutiques de la vitamine A, sous forme d’acide rétinoïque, dans l’obésité, la résistance à l’insuline et le diabète de type 2 chez la souris ob/ob = Metabolic and Therapeutic Impacts of Vitamin A as Retinoic Acid on Obesity, Insulin Resistance, and Type 2 Diabetes in ob/ob Mice

Résumé  Introduction : L’obésité et le diabète de type 2 (T2DM) sont associés à des perturbations des métabolismes énergétiques, de l’insuline et de la vitamine A (ROL-rétinol ; RE-rétinyl esters; AR-acide rétinoïque) ainsi qu’aux maladies cardiovasculaires. La RBP4 (« retinol binding protein ») hépatique est le transporteur équimolaire du ROL dans le sérum. Elle est également sécrétée comme adipokine. La RBP4 sérique est augmentée dans l’obésité, la résistance à l’insuline (RI) et le T2DM, mais il n’avait pas été établi si le transport de ROL dans le sang était subséquemment augmenté dans ces maladies. Réduire la RBP4 sérique diminue la RI. Le défi est d’éviter une hypovitaminose A, par perte de ROL circulant, associée à la réduction artificielle de son transporteur sanguin, la RBP4. Notre laboratoire avait démontré qu’un traitement à l’AR diminuait le taux sanguin de ROL chez des rats normaux. Les risques d’hypovitaminose A étaient exclus car l’AR est le métabolite actif principal de la vitamine A. Il avait été suggéré que l’AR influence le poids, la RI et le cœur chez divers rongeurs obèses et RI, avec des résultats variables. Il n’existe pas encore de protocole standardisé de traitement à l’AR pour la RI et le T2DM. Les mécanismes sont à l’étude pour l’optimisation des doses, de la durée et des voies d’administration de l’AR. Les variations du ROL et de la RBP4 sériques et tissulaires n’avaient pas été évaluées, dans ces contextes. Il était pertinent de vérifier ces concentrations de ROL et de RBP4 dans un modèle murin obèse et diabétique certifié, peu ou pas étudié pour ces aspects, ainsi que l’effet d’un traitement à petite dose d’AR sur leurs variations en association avec la RI, le T2DM et les possibles améliorations post-traitement.  Hypothèse : Les concentrations sériques du ROL et de la RBP4 sont élevées chez la souris ob/ob, un modèle animal sévèrement obèse et diabétique. Elles s’accompagnent de concentrations tissulaires élevées de ROL et réduites de RBP4. Un traitement à court terme avec une petite dose d’AR diminuera le ROL circulant et subséquemment la RBP4 sérique, normalisera leurs taux tissulaires et diminuera la masse adipeuse et le poids corporel. Tous ces effets contribueront à la diminution de la RI, de l’intolérance au glucose et à l’insuline, et de la glycémie. Ces améliorations du métabolisme des rétinoïdes et de l’état diabétique seront associées à des profils tissulaires spécifiques d’expression de gènes du métabolisme de la vitamine A, et à des indices génomiques, histologiques et physiologiques d’amélioration du métabolisme énergétique. Un effet cardioprotecteur direct de l’AR est envisageable également.    Objectifs : Évaluer chez les souris ob/ob l’impact d’un traitement à l’AR sur : A) les taux sériques et tissulaires de vitamine A et de RBP4, la glycémie, la RI, l’intolérance au glucose et à   l’insuline, le poids corporel et la taille des adipocytes; B) l’expression des gènes (mRNA) du métabolisme de la vitamine A dans le gras sous-cutané (SF), le gras viscéral (VF), les muscles (SM) et le foie (LIV); l’expression des gènes PGC1α  et UCP1 impliqués dans le métabolisme énergétique du gras beige/brun (BAT); l’expression des gènes du système protecteur des peptides natriurétiques (NP) et de ceux associés à l’apoptose et à la fibrose des cardiomyocytes; C) la morphologie de tissus adipeux SF et VF et musculaire cardiaque (HT).    Méthodes : Seize souris B6.V-Lep/J ob/ob provenant de Jackson Labs USA et certifiées - avec des cages métaboliques et protocoles moteurs – comme étant hypométaboliques, léthargiques, sous-fertiles, hyperphagiques, obèses, RI, intolérantes au glucose et sévèrement hyperglycémiques (≥ 20 mmol/L), âgées de 9 semaines, ont été divisées en deux groupes égaux. Pendant 16 jours, la moitié des souris (n=8) furent traitées par intubage gastrique avec 100 μg at-RA/jour (2 μg/g poids corporel/jour) dans 100 μl d’huile de maïs (véhicule), et l’autre moitié (n=8) seulement avec le véhicule, servant ainsi de témoins diabétiques. Des souris de poids normal et en santé (n=5-9) ont servi de témoins sains. Toutes les souris ont reçu la diète standard internationale No.2018 pour les rongeurs de Harlan Teklad-USA, avec une valeur énergétique de 13.7 kJ/g, et un accès à l’eau ad libitum.  Le poids corporel et la consommation alimentaire furent mesurés et documentés quotidiennement, avec une balance de précision. Les glycémies à jeun (4h) furent mesurées les jours 9 et 16. Les tests de tolérance au glucose (IPGTT) et à l’insuline (IPITT) furent faits par injection intrapéritonéale, les jours 15 et 16. La concentration de la RBP4 dans le sang et dans les gras SF et VF, les SM et le LIV, ainsi que celle des protéines du système NP dans le HT, ont été mesurées par immuno-buvardage (WB). Les taux de vitamine A circulante et tissulaires ont été quantifiés par chromatographie HPLC. Dans ces tissus, l’extraction de l’ARN a été faite par la méthode TRIZOL, et l’expression génique a été évaluée par RTqPCR semi-quantitative. La morphologie tissulaire fut évaluée par colorations et par histologies. Les réflexes moteurs ont été évalués avec des stimuli du protocole standard SHIRPA et un minimum de deux observations directes quotidiennes.     Résultats : Le présent traitement à l’AR fut associé à : 1) une  baisse du poids corporel en conditions d’apports alimentaires et réflexes  moteurs semblables aux souris non traitées; 2) une baisse des  taux sériques de ROL et de RBP4, de la glycémie, de la RI et de l’intolérance au glucose et à l’insuline; 3) des changements tissu-spécifiques dans l’expression des gènes : a) du métabolisme de la vitamine A; b) du métabolisme énergétique, augmentant les UCP1 et PGC1α dans SF et VF); c) du système cardio-NP, normalisant les antiapoptotiques, antifibrotiques et les NP; 4) une normalisation des taux tissulaires de RBP4, de ROL et de RE ; 5) une réduction de la taille des adipocytes ; 6) une réduction de la fibrose et de l’apoptose des cardiomyocytes; 7) une présence accrue d’acides gras polyinsaturés (PUFA) dans les tissus adipeux traitées, documentée par cryoséparation de phases liquide et solide à -20ºC; 8) des histologies évoquant (sous toute réserve) l’angiogenèse et l’autophagie adipocytaires.    Conclusion : Notre traitement à l’AR : 1) diminue le poids corporel, le ROL et la RBP4 sériques, la glycémie, la RI et l’intolérance au glucose et à l’insuline; 2) réduit l’expression (mRNA) de l’adipokine RBP4; 3) module l’expression des gènes du métabolisme de la vitamine A, améliorant son homéostasie; 4) normalise les taux tissulaires de RBP4 et de vitamine A; 5) augmente l’expression adipocytaire des UCP1 et PGC1α, gènes associés au BAT ; 6) améliore le métabolisme énergétique, réduisant la taille des adipocytes et la masse adipeuse; 7) induit un effet cardioprotecteur, antiapoptotique et antifibrotique; 8) est associé à une présence accrue d’acides gras PUFA dans les  tissus adipeux de souris traitées à l’AR. Traditionnellement majoritaires dans les gras beiges/bruns, ces UFA suggèrent aussi que l’AR stimule la formation de BAT; 9) est associé à des structures évoquant l’angiogenèse et l’autophagie dans les tissus adipeux, ce qui suggère (sous réserve d’une vérification approfondie) une contribution à l’augmentation du métabolisme; 10) démontre que des améliorations de profils cardiométaboliques sont possibles en dehors des voies de signalisation strictement contrôlées par la leptine et/ou par les hormones sexuelles. Bien que bénéfiques pour le métabolisme énergétique, ces hormones sont diminuées chez les patients obèses, RI et diabétiques, avec l’âge et davantage après la ménopause. Ainsi, l’AR suggère des effets antidiabétiques conjugués, lorsque ces hormones restent partiellement fonctionnelles !

Keyphrases: Acide rétinoïque, Vitamine A, Résistance à l’insuline, Diabète, Adipocytes, Gras beige, Métabolisme énergétique, Peptides natriurétiques, Fibrose, Apoptose, Autophagie., Adipocytes