– MetUCP3

Modifications métaboliques associées à l'expression de la protéine découplante UCP3 dans le muscle squelettique 1 – Contexte scientifique et objectifs du projet La protéine découplante UCP3 est un transporteur localisé dans la membrane interne de la mitochondrie et est exprimée préférentiellement dans le muscle squelettique. UCP3 interviendrait dans la dissipation du gradient de proton produit par la chaîne respiratoire mitochondriale sous forme de chaleur. Elle pourrait également promouvoir l'oxydation des acides gras en agissant en tant que transporteur mitochondrial. UCP3 contribuerait donc à la dissipation de l'énergie au niveau mitochondrial et jouerait un rôle important dans la thermogenèse, le maintien de la masse corporelle et le métabolisme énergétique. Etant donné le rôle potentiel de la protéine UCP3 dans le métabolisme basal, il serait intéressant d'étudier sa fonction physiologique dans le cadre d'une approche intégrative in vivo. Ce domaine reste très peu documenté. Des études in vivo par spectrométrie de résonance magnétique du phosphore 31 (SRM du P31) ont montré que l'efficacité de la synthèse mitochondriale d'ATP augmentait chez des souris invalidées pour le gène UCP3, mais n'ont pas mis en évidence de modifications au niveau de la thermogenèse et du métabolisme basal. Parallèlement aux approches transgéniques, des travaux visant à élucider l'importance physiologique du métabolisme découplant ont eu recours à des modifications du régime alimentaire, de la température environnante ou ont utilisé une approche pharmacologique afin de modifier l'activité des processus découplants. En ce qui nous concerne, nous avons choisi d'induire chimiquement une forte modification du niveau d'expression d'UCP3 par l'ingestion de capsiate, un composé extrait d'un piment doux connu sous le nom de 'CH-19 sweet'. Dans une étude préliminaire, nous avons démontré que l'ingestion aiguë de capsiate induisait une forte diminution de l'expression du gène UCP3 dans le muscle squelettique de rat et une activation du métabolisme énergétique oxydatif au cours d'un protocole de stimulation (Faraut et al., Am J Physio Endocrinol Metab, Jan 30 Epub ahead of print, 2007). Compte tenu de l'absence de modifications au niveau de la force musculaire produite, nous avons suggéré l'existence de processus additionnels consommateurs d'ATP dont l'étude plus avant fait l'objet du projet de recherche présenté ici. 2 – Description du projet, méthodologie Le but de ce projet de recherche est de déterminer chez le rat et la souris les effets de l'ingestion aiguë et chronique de capsiate grâce à une approche intégrative permettant l'exploration du métabolisme énergétique musculaire, des performances musculaires, du métabolisme des acides gras, de l'expression du gène UCP3 et de la chaîne mitochondriale de transfert d'électrons dans le muscle squelettique au repos et pendant un protocole standardisé induisant une activité musculaire. Pour cela, nous allons utiliser un dispositif expérimental original permettant l'exploration strictement non invasive de la fonction musculaire. Ce dispositif permet en particulier d'explorer le métabolisme énergétique musculaire par SRM du P31, de mesurer le volume musculaire par imagerie de résonance magnétique (IRM) ainsi que les performances musculaires. Ces expérimentations permettront de quantifier les vitesses de production d'ATP par les différentes voies métaboliques, dont la respiration mitochondriale, et d'évaluer l'efficacité de la contraction musculaire. Le métabolisme des acides gras sera étudié par le biais de la mesure de l'accumulation de tissus adipeux par IRM et la concentration plasmatique en acides gras libres. L'expression du gène UCP3 sera mesurée par PCR quantitative en temps réel. L'activité de la chaîne de transport mitochondriale d'électrons sera mesurée par oxymétrie sur des biopsies musculaires. Ces mesures d'activité seront comparées avec la vitesse de synthèse oxydative d'ATP mesurée par SRM du P31 afin d'évaluer l'efficacité de la synthèse mitochondriale d'ATP. Par ailleurs, des dosages par HPLC réalisés sur biopsies musculaires permettront de déterminer les concentrations basales absolues en composés phosphorylés. Dans un second temps, et ce à des fins comparatives, nous conduirons le même type d'analyse sur des souris transgéniques soit invalidées pour le gene UCP3 soit le surexprimant. Deux groupes de recherche possédant des compétences complémentaires et un industriel seront associés à ce projet. 3 – Résultats attendus Cette étude multiparamétrique apportera des informations de première importance à la compréhension du contrôle de la dépense énergétique en relation avec l'expression du gène UCP3 et à la détermination précise des effets provoqués par l'ingestion de capsiate. A termes, des applications pourraient être envisagées dans le cadre du contrôle de la charge pondérale et de la physiopathologie de l'obésité.