Le NAD+ protège les hépatocytes contre la lipotoxicité induite par le palmitate en empêchant l’inhibition de PARP-1 et l’activation de la voie mTORC1-p300

Contexte de l’étude

La maladie du foie gras associée aux dysfonctions métaboliques (MAFLD) englobe un large spectre de maladies hépatiques allant de la stéatose simple à la stéatohépatite, la fibrose/cirrhose et même le carcinome hépatocellulaire. En tant que manifestation hépatique du syndrome métabolique, la MAFLD est étroitement liée à l’obésité et à la résistance à l’insuline, en particulier à l’augmentation des niveaux d’acides gras libres (FFAs) circulants. Les acides gras saturés (SFAs), comme le palmitate, sont cytotoxiques pour les hépatocytes et peuvent induire la mort cellulaire. Par conséquent, le palmitate est souvent utilisé comme modèle in vitro pour étudier la lipotoxicité hépatique. Cependant, les mécanismes sous-jacents à la lipotoxicité induite par le palmitate ne sont pas encore entièrement élucidés.

Récemment, des preuves croissantes suggèrent que les niveaux intracellulaires de NAD+ (nicotinamide adénine dinucléotide) jouent un rôle clé dans le métabolisme cellulaire et les réponses au stress. La PARP-1 (poly(ADP-ribose) polymérase 1) est une enzyme impliquée dans la réparation des dommages à l’ADN, dont l’activité dépend du NAD+. De plus, le mTORC1 (complexe 1 de la cible de la rapamycine chez les mammifères), régulateur central de la croissance et du métabolisme cellulaire, joue également un rôle important dans la lipotoxicité. Cependant, la manière dont le palmitate régule les voies PARP-1 et mTORC1 pour induire la mort des hépatocytes reste à explorer davantage.

Origine de l’étude

Cette recherche a été réalisée par Rui Guo, Yanhui Li, Qing Song, Rong Huang, Xiaodong Ge, Natalia Nieto, Yuwei Jiang et Zhenyuan Song, issus de diverses institutions telles que l’Université de l’Illinois à Chicago et l’Université Purdue. L’étude a été publiée le 28 janvier 2025 dans la revue American Journal of Physiology-Cell Physiology, avec le DOI : 10.1152/ajpcell.00946.2024.

Protocole expérimental et résultats

1. L’exposition au palmitate inhibe l’expression et l’activité de PARP-1 dans les hépatocytes

L’étude a d’abord exposé deux lignées d’hépatocytes, AML12 et HepG2, à 0,4 mM de palmitate pendant 16 heures pour évaluer l’expression et l’activité de PARP-1. Les résultats montrent que le palmitate réduit significativement les niveaux d’ARNm et de protéines de PARP-1 (Fig. 1A, B, D) et inhibe son activité enzymatique, comme en témoigne la diminution des protéines poly(ADP-ribosyl)ées (Fig. 1C, E). Ces résultats indiquent que le palmitate pourrait participer à la lipotoxicité hépatique en inhibant l’expression et l’activité de PARP-1.

2. L’inhibition de PARP-1 aggrave la mort cellulaire induite par le palmitate

Pour vérifier le rôle de PARP-1 dans la lipotoxicité induite par le palmitate, les chercheurs ont prétraité les cellules AML12 avec des inhibiteurs spécifiques de PARP-1, PJ34 et Talazoparib, avant l’exposition au palmitate. Les résultats montrent que l’inhibition de PARP-1 aggrave significativement la mort cellulaire induite par le palmitate (Fig. 2A) et réduit davantage les niveaux de protéines poly(ADP-ribosyl)ées (Fig. 2B). À l’inverse, le prétraitement avec un inhibiteur de PARG (poly(ADP-ribose) glycohydrolase), PDD00017273, atténue la cytotoxicité induite par le palmitate (Fig. 2C) et restaure les niveaux de protéines poly(ADP-ribosyl)ées (Fig. 2D). Ces résultats montrent que l’inhibition de PARP-1 joue un rôle crucial dans la mort cellulaire hépatique induite par le palmitate.

3. L’épuisement intracellulaire de NAD+ est lié à l’inhibition de PARP-1

Les chercheurs ont ensuite exploré le rôle du NAD+ dans l’inhibition de PARP-1. En utilisant des précurseurs de NAD+ (comme le NR et le NMN) ou des inhibiteurs de NNMT (nicotinamide N-méthyltransférase, tels que II399 et JBSNF) pour prétraiter les hépatocytes, ils ont réussi à augmenter les niveaux intracellulaires de NAD+ et à restaurer l’expression et l’activité de PARP-1 (Fig. 4A-C). Ces traitements ont également significativement atténué la mort cellulaire induite par le palmitate (Fig. 4D-F). Cela montre que la restauration des niveaux de NAD+ peut protéger les hépatocytes de la lipotoxicité en activant PARP-1.

4. L’inhibition de PARP-1 active la voie mTORC1-p300 pour médier la lipotoxicité

Les chercheurs ont découvert que l’exposition au palmitate active la voie mTORC1, comme en témoigne l’augmentation des niveaux de la protéine p-S6, une cible en aval de mTORC1 (Fig. 5A). L’inhibiteur de PARP-1, PJ34, aggrave encore l’activation de mTORC1 induite par le palmitate (Fig. 5B), tandis que l’inhibiteur de PARG, PDD00017273, inhibe ce processus (Fig. 5C). De plus, les précurseurs de NAD+ NR et les inhibiteurs de NNMT atténuent également l’activation de mTORC1 induite par le palmitate (Fig. 5B, F). Ces résultats montrent que l’inhibition de PARP-1 joue un rôle clé dans l’activation de mTORC1 induite par le palmitate.

Des recherches supplémentaires ont révélé que mTORC1 active p300 (une histone acétyltransférase) pour médier la lipotoxicité. L’exposition au palmitate augmente significativement l’activité de p300, comme en témoigne l’augmentation des niveaux de la protéine H3-K27 acétylée (Fig. 6A). L’inhibiteur de mTORC1, Rapamycin, inhibe ce processus (Fig. 6A), tandis que l’inhibiteur de p300, C646, ou le knockdown génétique atténue significativement la mort cellulaire hépatique induite par le palmitate (Fig. 6E, F). Ces résultats montrent que la voie mTORC1-p300 joue un rôle important dans la lipotoxicité induite par le palmitate.

5. La voie TLR4-NF-κB médie l’inhibition de PARP-1 induite par le palmitate

Les chercheurs ont également exploré comment le palmitate réduit l’expression de PARP-1. En utilisant un antagoniste de TLR4 (Toll-like receptor 4), CLI-095, et un inhibiteur de NF-κB, Bay11-7082, pour prétraiter les hépatocytes, ils ont découvert que l’activation de la voie TLR4-NF-κB joue un rôle clé dans l’inhibition de PARP-1 induite par le palmitate (Fig. 7B, D). Ces résultats montrent que le palmitate abaisse l’expression de PARP-1 en activant la voie TLR4-NF-κB, entraînant ainsi la mort des hépatocytes.

Conclusions et implications de l’étude

Cette étude révèle pour la première fois le rôle clé de PARP-1 dans la lipotoxicité hépatique induite par le palmitate. Les résultats montrent que le palmitate abaisse l’expression et l’activité de PARP-1 en activant la voie TLR4-NF-κB, activant ensuite la voie mTORC1-p300, ce qui conduit à la mort des hépatocytes. L’augmentation des niveaux intracellulaires de NAD+ peut restaurer l’activité de PARP-1, protégeant ainsi les hépatocytes de la lipotoxicité. Ces découvertes fournissent de nouveaux mécanismes moléculaires pour comprendre la pathogenèse de la MAFLD et offrent des cibles potentielles pour développer des stratégies thérapeutiques contre la lipotoxicité.

Points forts de l’étude

1. Révélation inédite du rôle de PARP-1 : L’étude montre que l’inhibition de PARP-1 est un mécanisme clé de la mort cellulaire hépatique induite par le palmitate.
2. Rôle protecteur du NAD+ : L’augmentation des niveaux intracellulaires de NAD+ peut restaurer l’activité de PARP-1, atténuant ainsi la lipotoxicité.
3. Régulation de la voie mTORC1-p300 : L’étude révèle un nouveau mécanisme par lequel mTORC1 active p300 pour médier la lipotoxicité.
4. Implication de la voie TLR4-NF-κB : L’étude montre que le palmitate abaisse l’expression de PARP-1 en activant la voie TLR4-NF-κB.

Valeur de l’étude

Cette recherche approfondit non seulement la compréhension des mécanismes de la MAFLD, mais propose également de nouvelles pistes pour développer des stratégies thérapeutiques contre la lipotoxicité. Augmenter les niveaux intracellulaires de NAD+ ou inhiber la voie mTORC1-p300 pourrait devenir une méthode efficace pour traiter la MAFLD. De plus, l’étude met en lumière le rôle important de la voie TLR4-NF-κB dans la lipotoxicité, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour les recherches futures.