Rôle d’un canal ionique permettant la production de chaleur par certaines cellules graisseuse pour l’adaptation au froid et pour limiter le développement de l’obésité

Il existe dans notre organisme deux grands types de cellules graisseuses appelées adipocytes : les adipocytes blancs qui stockent les graisses que nous mangeons et les adipocytes bruns et beiges qui brulent ces graisses. L’activation de ces adipocytes bruleurs de graisse contribue au maintien de la température corporelle lors d’une exposition au froid et permet de dissiper l’excédent calorique après un repas. Ainsi favoriser la fonction de ces adipocytes bruleurs de graisse diminuerait la prise de poids. Nous avons récemment découvert que ces adipocytes bruns et beiges bruleurs de graisse expriment en grande quantité d’un canal ionique donc l’activation est contrôlée par des forces mécaniques qui s’excersent sur les cellules. Elle fait partie de la famille des protéines dites mécano-sensible. L’objectif de ce projet est de déterminer si cette protéine mécano-sensible contrôle la capacité des adipocytes bruns et beiges à bruler des graisses lors de l’exposition au froid et après la prise d’un repas et si elle joue un rôle dans ces adipocytes pour moduler le développement de l’obésité induite par un régime riche en graisse.

L’ensemble des expériences décrites dans ce projet permettront de mieux comprendre le rôle de cette protéine mécano-sensible dans les mécanismes d’activation des adipocytes bruns et beiges bruleurs de graisse et ainsi pourrait permettre de proposer cette protéine comme une future cible pour des médicaments visant à augmenter la fonction et/ou le nombre de ces adipocytes bruleurs de graisse. Cela permettra de favoriser la dépense énergétique et de réduire la masse grasse et ainsi lutter contre l’obésité et ses complications métaboliques comme le diabète de type 2 ou les maladies cardiovasculaires.

Les souris (48) seront soumises à un régime riche en lipides pendant 16 semaines. La masse maigre et la masse grasse sera mesurée sur des souris vigiles (96) par un appareil à raisonnance magnetique nucléaire (RMN) qui est une procédure non invasive un peu comme un scanner, la mesure dure 2 min/souris. Pour les mesures en cage métabolique, les souris (96) seront en hébergement individuel pendant 48 h. Des souris vigiles (96) seront soumises à 3 tests d’explorations métaboliques nécessitant une injection intrapéritonéale par test. Pour ces 3 tests, ces souris seront soumises à 7 prélèvements d’une goutte sang d’environ 1µl (soit environ 7µL de sang prélevé par test) pour mesurer la glycémie. Le prélevement nécessitera de faire une petite incision sur la queue de la souris au début du test. Les tests seront espacés de 2 semaines. Des souris vigiles recevront une injection intrapéritonéale pendant 7 jours d’un composé activant le tissu adipeux brun (144 souris) ou de NaCl en contrôle (144 souris). A la fin de certaines procédures, des souris (448) seront immédiatement mise à mort après un prélevement d’un volume de sang d’environ 200 µl à la veine temporale. Pour les experiences à thermoneutralité, des souris (144 souris) seront hébergées à 30 °C pendant 5 semaines maximimum. Des souris seront hébérgées à 5°C pendant 6h (192 souris) ou 10 jours (80 souris) et seront pour ces durées soit en hébergement individuel (5°C 6h) soit 2 dans la cage (5 °C 10 jours) afin d’éviter ou de limiter le comportement de thermorégulation sociale qui consiste au regroupement d’animaux les uns contre les autres afin de se réchauffer, comportement qui pourrait fausser les résultats de la mesure de la variation de température corporelle par mesure de la température rectale. Une mesure de la température rectale sera faite sur des souris vigiles (352 souris) comme dans l’espèce humaine à l’aide d’un thermomètre dont la sonde à un diamètre adapté à la souris pour une insertion sans trop d’inconfort dans son anus. 7 mesures espacées d’1h seront faites sur les souris hébérgées à 5°C pendant 6h et 1 mesure par jour sera faite sur les souris hébérgées à 5°C pendant 10 jours. 2 mesures espacées de 10 j seront faites sur des souris hébergées à 21 C °(80 souris).

Les injections intrapéritonéales sur animaux vigile entrainent une douleur légère et de courte durée. Le prélevement d’une goutte de sang lors des tests d’exploration métabolique necessite de faire une petite incision à la queue au debut du test qui peut engendrer une légère douleur de courte durée. Le prélevement de sang à la veine temporale immédiatement avant la mise à mort entraine une douleur de courte durée car une piqure avec une aiguille de 20-23G est réalisée pour provoquer le saignement. La mesure de la masse grasse/maigre nécessite une contention de l’animal d’environ 2 minutes, pouvant induire un stress modéré et transitoire. La mesure de la dépense energétique en cage métabolique nécessite que les souris soient en hébergement individuel pouvant induire un stress modéré qui sera atténué par une periode d’adaptation. Lors de l’exposition au froid la mesure de la température rectale s’effectue à l’aide d’une sonde de petit diamètre mais son insertion dans l’anus de la souris vigile peut être inconfortable pour l’animal et donc susceptible de générer un stress supplémentaire en plus de celui lié à la contention. L’exposition au froid dans les conditions que nous utiliserons induit un stress modéré et une baisse d’environ 2 °C de la température corporelle mais sans entrainer d’hypothermie sevère car les souris comme tous les animaux à sang chaud (homéothermes) sont capables de mettre en jeux différents processus pour maitenir leur température corporelle interne stable, dans certaines limites, indépendamment de la température extérieure. Nous surveillerons cependant ces souris pour détecter tous signes d’hypothermie sévère comme une perte du réflexe de redressement, une prostration ou une léthargie et une température réctale inférieure à 32°C.

A l’issue de chaque procédure, tous les animaux seront mis à mort pour récuperer des organes et du sang pour différentes analyses moléculaires

L’utilisation de souris se justifie par le fait que cette espèce a beaucoup d’adipocytes bruns et beiges bruleurs de graisse qui contribuent à la dépense énergétique et à la capacité d’adaptation au froid. Les souris sont donc un modèle de choix pour identifier de nouvelles protéines régulant la fonction de ces adipocytes et la dépense énergétique. Cette espèce est aussi très utilisée dans les études sur le développement de l’obésité et de ses complications métaboliques car lorsque des souris adultes mais relativement jeunes (age 7-8 semaines) sont nourries avec un régime riche en lipide, elles deviennent rapidement obèses. Ce temps relativement court par rapport à d’autres espèces permet d’étudier facilement l’impact de modifications génétiques ou de composés pharmacologiques sur l’obésité. L’obésité des souris est assez proche de celle de l’homme permettant de tirer des informations pertinentes pour l’obésité humaine. Enfin, la souris est l’espèce de mammifère de choix pour réaliser des modifications génétiques (surexpression ou invalidation d’une protéine, globale ou ciblée dans un tissu). Les animaux seront étudiés au stade adulte (âge 12-23 semaines selon les procédures).