La Transcétolase Favorise la MAFLD en Limitant l'Activité Mitochondriale Induite par l'Inosine

Système hépatobiliaire Oncologie Sciences de la vie Médecine Biologie cellulaire Biochimie
Transcétolase MAFLD Activité mitochondriale Insuline Dysfonction métabolique

Introduction du contexte

La maladie du foie gras associée aux troubles métaboliques (MAFLD) est une maladie hépatique chronique répandue dans le monde entier, avec une prévalence d’environ 25%. Elle est particulièrement fréquente chez les personnes obèses et atteintes de diabète de type 2. La MAFLD est une maladie systémique complexe qui peut évoluer d’une simple stéatose hépatique métabolique (MAFL) à une stéatohépatite métabolique (MASH), puis à des états pathologiques plus graves comme la fibrose hépatique et le carcinome hépatocellulaire. Bien que certains médicaments tels que les agonistes des récepteurs activés par les proliférateurs de peroxysomes (PPAR), les agonistes des récepteurs X farnésoïdes (FXR), les sensibilisateurs à l’insuline et les analogues du peptide-1 de type glucagon (GLP-1) soient en phase d’essais cliniques, il n’existe actuellement aucun traitement approuvé efficace pour la MAFLD. Il est donc urgent de trouver de nouvelles approches thérapeutiques.

Cette étude vise à explorer si l’insuline influence la progression de la MAFLD en régulant l’expression de la transcétolase hépatique (TKT), et à identifier de potentielles stratégies thérapeutiques. La TKT est une enzyme clé de la voie des pentoses phosphates, jouant un rôle important dans le réarrangement des squelettes carbonés et la synthèse des nucléotides.

Source de l’article

Cet article a été rédigé par Lingfeng Tong et ses collègues, comprenant des chercheurs de l’École de médecine de l’Université Jiao Tong de Shanghai, du Département de biochimie et de biologie moléculaire cellulaire, et d’autres institutions. L’article a été publié dans la revue académique “Cell Metabolism” le 7 mai 2024.

Processus de recherche détaillé

a. Déroulement de la recherche

Cette étude a révélé, grâce à des analyses métabolomiques et protéomiques, une surexpression significative de la TKT dans les foies humains et murins atteints de MAFLD. L’expérience s’est déroulée en plusieurs étapes, comprenant des analyses métabolomiques et protéomiques d’échantillons de foie de patients sains et atteints de MAFLD ainsi que de souris, la construction de modèles de souris avec surexpression et knock-out de TKT spécifiques au foie, et l’utilisation d’analyses de flux métaboliques et lipidomiques pour étudier en profondeur l’influence de la TKT sur la progression de la MAFLD. De plus, des GalNAc-siRNA ont été utilisés pour inhiber de manière ciblée l’expression de la TKT dans le foie, évaluant son effet thérapeutique dans un modèle murin de MAFLD.

Étapes spécifiques de l’expérience :

  1. Analyses métabolomiques et protéomiques :

    • Analyse des métabolites hépatiques de personnes saines et de patients atteints de MAFLD, en se concentrant sur la voie des pentoses phosphates (PPP).
    • Découverte que l’enzyme de la voie non oxydative de la PPP - la transcétolase (TKT) - était particulièrement surexprimée dans les foies atteints de MAFLD. Vérification supplémentaire de la surexpression de la TKT dans la MAFLD par Western blot et qPCR.

  2. Construction de modèles murins :

    • Construction de modèles de souris avec surexpression et knock-out de TKT spécifiques au foie, en utilisant un système de transfert de gènes médié par adénovirus pour surexprimer spécifiquement la TKT dans le foie des souris.
    • Induction d’un modèle murin de MAFLD par un régime riche en graisses, observation des effets de la surexpression de TKT sur la stéatose hépatique, les niveaux de triglycérides (TG) hépatiques et sériques, et les niveaux d’enzymes hépatiques.

  3. Analyse des flux métaboliques :

    • Utilisation de glucose et de nucléotides marqués pour analyser l’effet de la TKT sur l’entrée des pentoses dérivés des nucléotides dans la voie de la glycolyse.
    • Découverte que la déficience en TKT entrave l’entrée des pentoses dérivés des nucléotides dans la glycolyse, entraînant une accumulation intracellulaire de pentoses et de nucléotides, augmentant finalement les niveaux hépatiques d’inositol.

  4. Analyse lipidomique :

    • Réalisation d’une analyse lipidomique sur des échantillons de foie de souris déficientes en TKT et normales, révélant que la déficience en TKT augmente significativement la synthèse de phosphatidylcholine (PC), l’un des phospholipides les plus abondants dans les membranes mitochondriales.
    • Vérification supplémentaire par des expériences de contrôle que la déficience en TKT augmente la synthèse de PC en renforçant la voie CDP-choline dans les hépatocytes murins, améliorant ainsi la fonction et le nombre des mitochondries.

  5. Stratégie thérapeutique avec GalNAc-siRNA :

    • Utilisation de GalNAc-siRNA ciblant spécifiquement le foie pour inhiber l’expression de TKT, administré par injection sous-cutanée.
    • Découverte que le GalNAc-siRNA peut efficacement réduire les niveaux de TKT dans le foie des souris, atténuant ainsi la progression de la MAFLD et de la MASH, réduisant la stéatose hépatique et la fibrose.

b. Résultats de la recherche

  1. Analyses métabolomiques et protéomiques :

    • Découverte d’une surexpression significative de l’enzyme clé TKT de la PPP non oxydative dans les foies atteints de MAFLD, avec des niveaux d’ARNm et de protéine TKT significativement plus élevés dans les foies de patients et de souris atteints de MAFLD par rapport aux contrôles sains.
    • Les expériences sur modèles murins ont également montré une augmentation des niveaux de TKT dans le foie des souris nourries avec un régime riche en graisses, accompagnée d’une stéatose hépatique et d’une élévation des niveaux de TG.

  2. Analyse fonctionnelle :

    • Les études comparatives fonctionnelles entre la surexpression et la déficience en TKT ont montré que la surexpression de TKT aggrave la progression de la MAFL, tandis que la déficience en TKT aide à atténuer la MAFLD.
    • L’analyse des flux métaboliques a confirmé le rôle crucial de la TKT dans la voie des pentoses phosphates, la déficience en TKT entravant l’entrée des pentoses dérivés des nucléotides dans la glycolyse.

  3. Analyse lipidique :

    • L’analyse lipidomique a révélé que la déficience en TKT régule à la hausse la synthèse de PC, cruciale pour la fonction des membranes mitochondriales.
    • Des expériences supplémentaires ont montré que la déficience en TKT améliore significativement la fonction mitochondriale dans les hépatocytes murins en renforçant la voie CDP-choline, y compris une augmentation du potentiel de membrane mitochondrial, de la production d’ATP et du taux de consommation d’oxygène (OCR).

  4. Effet thérapeutique :

    • Le ciblage de TKT par GalNAc-siRNA a efficacement réduit les niveaux de TKT dans le foie des souris, améliorant les caractéristiques pathologiques dans les modèles de MAFLD induits par régime riche en graisses et régime MCD, y compris une réduction des niveaux hépatiques et sériques de TG, TC, ALT et AST, ainsi qu’une atténuation de la stéatose hépatique et de la fibrose.

Conclusion et signification

Cette étude révèle pour la première fois le mécanisme par lequel l’insuline influence la progression de la MAFLD en régulant l’expression de TKT. La TKT, en tant qu’enzyme clé de la voie des pentoses phosphates, inhibe la fonction mitochondriale en régulant le métabolisme des nucléotides. L’étude a montré que le GalNAc-siRNA ciblant l’expression de TKT présente un effet thérapeutique significatif dans les modèles murins de MAFLD, offrant une nouvelle stratégie prometteuse pour le traitement de la MAFLD.

Points forts de la recherche

  1. Révélation du mécanisme : Cette étude a découvert que l’insuline régule à la hausse l’expression hépatique de TKT via la voie INR-CEBPA, affectant ainsi le métabolisme des nucléotides et la fonction mitochondriale, fournissant une nouvelle base théorique pour le mécanisme pathologique de la MAFLD.
  2. Stratégie thérapeutique : L’utilisation de GalNAc-siRNA pour inhiber de manière ciblée la TKT a montré un effet thérapeutique significatif dans les modèles murins de MAFLD, ouvrant de nouvelles perspectives pour le traitement clinique futur de la MAFLD.
  3. Conception expérimentale : La recherche a été conçue de manière rigoureuse, vérifiant le rôle clé de la TKT dans la MAFLD à travers de multiples expériences, de la métabolomique et la protéomique aux modèles animaux, révélant de manière complète le rôle régulateur de la TKT sur le métabolisme et la fonction hépatiques.

Discussion approfondie des références citées

L’examen des références citées permet de comprendre les progrès de la recherche sur les antioxydants, les régulateurs du métabolisme lipidique et d’autres voies métaboliques, fournissant des références pour le traitement ultérieur de la MAFLD. Les travaux de Friedman et al. (2018) et Younossi et al. (2018) ont fourni des indices précieux pour comprendre le mécanisme de la MAFLD. Par conséquent, combinés aux résultats de cette étude, ils contribueront à faire progresser la recherche fondamentale et la translation clinique de la MAFLD.

Conclusion

Cette étude, en identifiant le rôle important de la TKT dans la MAFLD, propose une nouvelle stratégie thérapeutique avec une grande valeur académique et des perspectives d’application clinique. Les recherches futures devraient continuer à explorer en profondeur les mécanismes spécifiques de la TKT dans différents états pathologiques et à vérifier davantage la sécurité et l’efficacité du traitement par GalNAc-siRNA.