DS0407 - Exploration du système nerveux dans son fonctionnement normal et pathologique

Les tanycytes transportent la leptine dans le cerveau: identification des mécanismes et rôle dans la physiopathologie de l'obésité et du diabète – GlioShuttles4Metabolism

Les tanycytes véhiculent la leptine dans le cerveau métabolique : mécanismes moléculaires et rôle dans la physiopathologie de la résistance hormonale et l’obésité/diabète

Au cours de travaux antérieurs soutenus par l'ANR (GLIODIABESITY, 2009-2013), nous avons mis en évidence que les tanycytes, un type spécifique de cellules gliales hypothalamiques, agissent comme des «gardiens» qui régissent l'accès des signaux métaboliques circulants à l'hypothalamus (Langlet Cell Metab 2013), et en particulier son transport vésiculaire dans le liquide céphalo-rachidien, d'où ils accèdent aux autres régions cérébrales capables de percevoir ces signaux (Balland Cell Metab 2014).

Identifier les mécanismes moléculaires impliqués dans le transport de la leptine du sang vers l'hypothalamus, via les tanycytes sont encore largement inexplorés.

L'objectif global de cette proposition est de développer davantage ce concept de transport tanycytaire et d’en comprendre les mécanismes. A cette fin, nous souhaitons i ) caractériser les transporteurs de la leptine et la route trans - tanycytaire utilisée par la leptine périphérique pour entrer dans le cerveau métabolique ( Objectifs 1 et 2 ) , ii) évaluer si le stress du réticulum endoplasmique qui est impliqué dans la résistance à la leptine, modifie son transport ( Objectif 3 ) , et iii ) développer de nouveaux modèles et des outils de pointe pour sonder cette barrière tanycytaire in vitro ( Objectif 4 ) . Pour réaliser ce projet novateur dans un domaine hautement compétitif de la recherche biomédicale, nous avons assembler un groupe d'experts de renommée internationale dans la signalisation de la leptine et qui a contribué avec le Partenaire 1 à la découverte du transport de la leptine par les tanycytes ( Partenaire 2 : Ralf Jockers & Julie Dam ), et un deuxième partenaire expert dans le trafic vésiculaire intracellulaire ( partenaire 3 : Stéphane Gasman ).

Les prémisses de «GlioShuttles4Metabolism» sont que la conception de traitements réussis pour l'obésité et les troubles associés dépendra d'une meilleure compréhension de la façon dont les signaux métaboliques circulants entrent dans le cerveau pour déclencher des réponses homéostatiques. En outre, nous croyons que de véritables progrès dans l'élaboration de stratégies préventives et thérapeutiques efficaces pour lutter contre l'obésité et les maladies métaboliques associées nécessitent des idées novatrices et une approche à multiples facettes avec des technologies de pointe, seulement possible avec un consortium interdisciplinaire de scientifiques de base engagé à le même objectif qu'une seule unité fonctionnelle.
Le partenaire 1, en association avec le partenaire 2, délimite l'importance des récepteurs de la leptine et des co-récepteurs dans la transcytose de la leptine dans les cultures primaires des tanycytes et des tranches du cerveau et détermine l'effet du stress ER sur le transport et la signalisation de la leptine in vitro. Le partenaire 1 utilisera des modèles animaux pour valider les résultats obtenus in vitro et déterminer les conséquences fonctionnelles de l'invalidation sélective des récepteurs de la leptine et des co-récepteurs dans les tanycytes sur la régulation métabolique chez la souris. Le partenaire 3 interagira étroitement avec les partns 1 et 2 pour explorer le rôle de l'exocytose dépendante de l'activité dans la libération de la leptine endocytée au pôle apical des tanycytes, processus qui est entravé dans le DIO et constitue donc une cible thérapeutique potentielle pour le traitement de la résistance hormonale centrale. Enfin, les partns 1 et 2 interagiront pour concevoir un système de modèle in vitro de la barrière hypothétique du sang et du CSF qui promet d'être un outil extrêmement sensible pour l'étude du passage des signaux métaboliques transmis par le sang dans le cerveau à la fois sous forme physiologique et pathologique conditions.

Pour visualiser le transport de la leptine dans les tanycytes, les tanycytes d'éminence médiane ont été gonflés localement au niveau de leur extrémité avec une leptine bioactive fluorescente lointain rouge. De manière inattendue, cependant, les bouffées de leptine fluorescente n'ont pas permis leur capture par les extrémités bronchiques et les processus dans les tranches du cerveau vivant; ils ont provoqué un remodelage important des tissus et la leptine fluorescente s'est répandue et a rapidement accédé au tissu d'éminence médian.
En utilisant une approche alternative, nous avons pu démontrer que les tanycytes ont répondu à la leptine et que cette réponse a déclenché des ondes de calcium dans les tanycytes dans des tranches de cerveaux vivantes obtenues à partir de souris exprimant la protéine GCamp3 sous le promoteur de TPRM5, exprimée sélectivement dans les tanycytes (voir figure ci-dessous). Il est important de noter que la réalisation de la perfusion de bain du LAN de leptine à mutations ponctuelles avant de gonfler sélectivement la leptine sur les tanycytes a abrogé cette réponse.

Cette proposition nécessite une connaissance approfondie et une expertise méthodologique dans la neurobiologie de l'obésité et du diabète, de la physiologie, de la biochimie, de la biologie moléculaire et cellulaire et des modèles animaux, pas facilement disponibles dans un seul laboratoire. Parce que nous avons rassemblé une équipe compétente de scientifiques qui ont développé l'expertise nécessaire dans chacune des configurations expérimentales proposées, nous sommes confiants que nous pouvons atteindre les objectifs difficiles du projet «GlioShuttles4Metabolism«.

• Conférences:

1. Prevot V. «Tanycyte transport of leptin into the hypothalamus: Implications in leptin resistance«, 55th Annual Meeting of the European Society for Paediatric Endocrinology (ESPE), Symposium. Paris, France, September 2016. <b

L'obésité et ses conséquences métaboliques (diabète de type 2 , cardio-vasculaires , gastro-intestinaux et troubles de la reproduction , ainsi que certains cancers ) sont devenus les principales causes de morbidité et de mortalité dans les pays développés . En France, aujourd'hui , 50% des adultes ( 22 millions ) sont en surpoids , dont 7 millions sont obèses , et les 30 dernières années ont vu une augmentation de 7 fois alarmante de l'incidence de l'obésité infantile . Le développement de mesures préventives et thérapeutiques efficaces pour ces troubles et la réduction des coûts médicaux, familiaux et socio-économiques associés est impossible sans une meilleure compréhension des voies et les mécanismes menant à l'obésité. Parmi ces mécanismes figure le transport des hormones périphériques métaboliques dans le cerveau, une étape limitante critique dont la dérégulation conduit à ces pathologies.
Les données actuelles indiquent que le cerveau est un site clé de la perception des « signaux d'adiposité " tels que l'hormone leptine anorexigène, qui circule en proportion de la masse grasse corporelle et conduit l'individu à cesser de se nourrir. Les récepteurs à la leptine sont exprimés dans les régions de l'hypothalamus impliquées dans le contrôle de la prise alimentaire et de l'homéostasie énergétique, et les injections de leptine dans le cerveau des souris déficientes en leptine élimine leur suralimentation. Inversement, la suppression des récepteurs à la leptine ou le blocage de l'entrée de la leptine dans le cerveau conduit à l'obésité et à un phénomène de résistance « central » à cette hormone.
Au cours de travaux antérieurs soutenus par l'ANR (GLIODIABESITY, 2009-2013), nous avons mis en évidence que les tanycytes, un type spécifique de cellules gliales hypothalamiques, agissent comme des «gardiens» qui régissent l'accès des signaux métaboliques circulants à l'hypothalamus (Langlet et al., Cell Metab 2013), et en particulier son transport tanycytaire dans le liquide céphalo-rachidien, d'où ils accèdent aux autres régions cérébrales capables de percevoir ces signaux (Balland et al., Cell Metab 2014). Nous avons montré que ce transport tanycytaire de la leptine est aboli à la fois chez des individus génétiquement obèses et ceux rendus obèses par une alimentation riche en graisse (Balland et al., Cell Metab 2014). L’inversion de résistance à la leptine en rétablissant son transport par les tanycytes constitue un important potentiel thérapeutique (brevet WO 2014141124 A1, PI: V Prevot), comme indiqué par les critiques positives de notre lettre d’intention par l'ANR, ainsi que l’obtention auprès de l’Europe de deux bourses postdoctorales Marie Sklodowska Curie en 2015 pour poursuivre ce travail. Cependant, les mécanismes moléculaires impliqués dans le transport de la leptine du sang vers l'hypothalamus, via les tanycytes sont encore largement inexplorés.
L'objectif global de cette proposition est de développer davantage ce concept de transport tanycytaire et d’en comprendre les mécanismes. A cette fin, nous souhaitons i ) caractériser les transporteurs de la leptine et la route trans - tanycytaire utilisée par la leptine périphérique pour entrer dans le cerveau métabolique ( Objectifs 1 et 2 ) , ii) évaluer si le stress du réticulum endoplasmique qui est impliqué dans la résistance à la leptine, modifie son transport ( Objectif 3 ) , et iii ) développer de nouveaux modèles et des outils de pointe pour sonder cette barrière tanycytaire in vitro ( Objectif 4 ) . Pour réaliser ce projet novateur dans un domaine hautement compétitif de la recherche biomédicale, nous avons assembler un groupe d'experts de renommée internationale dans la signalisation de la leptine et qui a contribué avec le Partenaire 1 à la découverte du transport de la leptine par les tanycytes ( Partenaire 2 : Ralf Jockers & Julie Dam ), et un deuxième partenaire expert dans le trafic vésiculaire intracellulaire ( partenaire 3 : Stéphane Gasman ).

Coordinateur du projet

Centre de Recherche Jean-Pierre Aubert (Laboratoire public)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale
Centre de Recherche Jean-Pierre Aubert
Institut des Neurosciences cellulaires et intégratives (INCI)

Aide de l'ANR 611 377 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2015 - 48 Mois

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