Transport de glucose via la glucose-6-phosphatase – TransGlucoPase

Pour démontrer le rôle de la G6Pase dans le transport du glucose, il était nécessaire de suivre en temps réel son déplacement et son interaction éventuelle avec la Cavéoline-1. Des formes fluorescentes des deux protéines ont été exprimées dans les cellules de foie et suivies par microscopie en temps réel, avec des techniques permettant de visualiser uniquement les protéines à la membrane plasmique de la cellule. Pour démontrer l’importance de la Cavéoline-1 dans la production de glucose, nous avons utilisé des souris génétiquement modifiées qui n’expriment plus cette protéine puis déterminé si la localisation de la G6Pase et la production de glucose dans le foie étaient modifiées par l’absence de Cavéoline-1. Pour étudier si la diminution de la Cavéoline-1 pouvait diminuer la production de glucose hépatique et protéger du diabète, nous avons induit cette pathologie par un régime hypercalorique chez des souris qui n’expriment plus la Cavéoline-1 uniquement dans le foie. Enfin, nous avons étudié si la G6Pase pouvait également participer au transport de glucose dans d’autres tissus, en étudiant son rôle dans l’absorption intestinale chez de souris génétiquement modifiées.

Nous avons ainsi démontré que la production de glucose par le foie est réalisée par deux voies : une production dans la cellule et un export par un transporteur membranaire et une production directement hors de la cellule, réalisée par la G6Pase par un mécanisme contrôlé par la Cavéoline-1. Nos résultats soulignent une nouvelle fonction de la G6Pase, capable de produire et transporter le glucose. Cette fonction de transport permet aussi à la G6Pase de participer à l’absorption intestinale de glucose.

Diminuer cette voie directe de production de glucose pourrait protéger du diabète de type 2.

Ces résultats ont abouti à une publication majeure qui modifie les connaissances académiques de la production de glucose par le foie. Détaillés dans une thèse, les résultats complémentaires à cette publication souligneront l’importance physiologique de ce nouveau mécanisme dès leur publication.

L’obésité et le diabète de type 2 et sont actuellement considérés comme des épidémies mondiales. Afin de prévenir ou traiter ces pathologies, il est nécessaire de caractériser les fonctions biologiques qui les contrôlent. Parmi ces fonctions, la production endogène de glucose (PEG) joue un rôle déterminant. Alors qu’une production hépatique de glucose excessive est associée au développement du diabète de type 2, la production intestinale de glucose exerce des effets bénéfiques sur l’homéostasie énergétique et glucidique. La faible quantité de glucose produite par l’intestin, en dehors des périodes d’alimentation, est détectée dans la veine porte, initiant un message nerveux ciblant principalement l’hypothalamus. L’induction de ce message glucose portal protège du développement de l’obésité et du diabète en diminuant la prise alimentaire et la production hépatique de glucose et en augmentant la dépense énergétique.
Dans le contexte de l’homéostasie énergétique, la caractérisation de la fonction de production de glucose et de ses mécanismes de régulations spécifiquement hépatiques et intestinaux est donc essentielle.

La PEG est restreinte au foie, au rein et à l’intestin, car seuls ces organes expriment son enzyme clé la glucose-6-phosphatase (G6Pase). La G6Pase catalyse la production de glucose, qui est ensuite exporté hors de la cellule par le transporteur facilité Glut2 et par une voie dépendante de mouvements membranaires, dont les mécanismes restent à élucider.
L’objectif de ce projet est de caractériser ces mécanismes et démontrer l’implication de la G6Pase dans le transport de glucose.

Les mécanismes impliqués dans l’export vésiculaire de glucose seront tout d’abord caractérisés dans le foie. Réalisés in vivo dans des modèles d’invalidation génique et in vitro dans des hépatocytes primaires, nos résultats préliminaires suggèrent l’implication de la Cavéoline-1 (Cav-1, protéine nécessaire à la formation de cavéoles) et des dynamines (protéines impliquées dans les fissions de vesicules) dans l’export de glucose. Les mécanismes de transport impliquant ces protéines et leur part vis à vis du transport canonique de glucose dépendant de Glut2 seront déterminés.

Nos récentes publications montrent que l’activité de production de glucose est étroitement liée au transport vésiculaire de glucose. Je questionnerai donc le rôle de la G6Pase dans la voie vésiculaire de transport de glucose et ses interactions éventuelles avec les acteurs de la voie de transport de glucose identifiés précédemment. Je préciserai ensuite si ces interactions sont dérégulées dans les situations pathologiques telles que le diabète de type 2.

J'étendrai ensuite cette caractérisation dans les autres tissus producteurs de glucose (rein et intestin). En plus de ces études moléculaires, j'étudierai en particulier l’absorption intestinale de glucose pour démontrer formellement que la G6Pase peut directement participer à une fonction de transport de glucose. En effet, la G6Pase semble participer à l'absorption de glucose en absence de Glut2. J'étudierai donc si la suppression de la G6Pase spécifiquement dans l'intestin (I.G6pc-/-) diminue l'absorption intestinale de glucose.

Ce projet fournira la preuve de concept d’une nouvelle fonction de la G6Pase liant sa capacité de production à celle de transport vésiculaire de glucose. En parallèle, la caractérisation de cette fonction, et notamment des différences hépatiques et intestinales, permettront de proposer des stratégies thérapeutiques innovantes pour le traitement des maladies métaboliques.