Chapitre 5 - Les adipocytes PDF

Communication et signalisation en nutrition P. Gueirard Les adipocytes I. Généralités Le tissu adipeux - 15 à 20% du poids total chez une personne maigre, jusqu’à 50% dans les cas graves d’obésité Tissu conjonctif spécial Réservoir d’énergie En constant remaniement Importante plasticité Fonctions :...

Communication et signalisation en nutrition P. Gueirard Les adipocytes I. Généralités Le tissu adipeux - 15 à 20% du poids total chez une personne maigre, jusqu’à 50% dans les cas graves d’obésité Tissu conjonctif spécial Réservoir d’énergie En constant remaniement Importante plasticité Fonctions : Tissu de soutien et de protection Métaboliques : stockage et dégradation des TG Sécrétoires : statut d’organe « endocrine » car sécrète des adipokines ( ce sont les molécules de signalisation ). - - 2 principaux types de TA avec des propriétés biochimiques et fonctionnelles distinctes : tissu blanc et tissu brun Tissu adipeux blanc : formé d’adipocytes blancs, plus grand réservoir d’énergie chez les mammifères : accumule l’énergie en excès dans l’organisme sous forme de graisses. Il a une fonction de stockage. Tissu adipeux brun : formé d’adipocytes bruns, présent chez l’adulte, rôle dans le contrôle de la T°C interne - Partie adipocytaire avec pour type cellulaire majeur l’adipocyte - Partie non adipocytaire avec des cellules progénitrices/souches, des cellules vasculaires et des cellules immunoinflammatoires (macrophages). - Coupe histologique du TA : La vacuole lipidique prend toute la place de l’adipocyte, elle pousse le noyau sur la périphérie de la cellule. La différenciation adipocytaire: - Origine mésenchymateuse Même origine que les fibroblastes du tissu conjonctif Communication et signalisation en nutrition P. Gueirard - Pré-adipocyte = lipoblaste Les précurseurs sont multipotents ( ils se différencient en plusieurs types cellulaires ). Cela permet d’obtenir un adipocyte mature ( cellule spécialisée ). On passe d’un adipoblaste à un préadipocyte. Les PPARalpha ou récepteurs activés par les proliférateurs de peroxysomes Rappel : - Proliférateurs de peroxysomes : origine endogène (hormones stéroïdes, hormones thyroïdiennes, certains AG) ou exogène (arômes en cosmétologie, phatalates dans les emballages agroalimentaires, herbicides) - Action par l’intermédiaire de récepteurs nucléaires appelés PPAR - 3 isotypes différents de PPAR chez les mammifères (alpha, bêta et gamma chez l’Homme) - Les différentes formes présentent une expression tissulaire spécifique : PPARalpha dans le foie, les reins, les muscles squelettiques, le cœur, la paroi vasculaire PPARbêta : expression faible dans de nombreux tissus dont le TA PPARgamma : tissu adipeux, tractus gastro intestinal (colon) Ils peuvent augmenter en nombre en fonction des xéniobotiques ( comme des antibiotiques ). Beta et gamma joue un rôle dans le TA. Conséquences biologiques de l’activation des PPARs Rôle des PPARgamma dans le contrôle de la différenciation des adipocytes : - Rôle dans la régulation de l’expression des gènes codant pour l’acyl-CoA synthase et la LPL ⇨ Essentiel au maintien de la fonction lipidique des adipocytes matures - Rôle moins connu de PPARbêta ⇨ Implication dans les étapes précoces de la différenciation adipocytaire II. Les adipocytes blancs - Ils forment le TA blanc Forme sphérique, 100-150 micromètres Adipocytes monoloculaires car le cytoplasme contient une seule volumineuse inclusion lipidique ou « vacuole lipidique », non limitée par une membrane biologique - Mince couche cytoplasmique contenant de nombreuses mitochondries, du RER et surtout du REL - Un noyau unique - Forme polyédrique du tissu - Séparés par des vaisseaux sanguins et des fibres nerveuses Ce sont des cellules plutôt grande comparée aux globules blancs ( 10 à 15 µm ). Ce sont des cellules qui sont métaboliquement actives donc présence d’un système endomembranaire important. Mitochondrie : source énergétique majeure qui permet la respiration cellulaire, sous forme d’ATP. Le tissu adipeux blanc - Localisation 1 : tissu de réserve sensible aux conditions nutritionnelles (hypertrophie ou hypotrophie) Les couches profondes de la peau Diffus et régulier chez le fœtus et le nouveau-né Prédominant chez l’adulte Communication et signalisation en nutrition o Nuque, épaule chez l’homme o Poitrine, hanches, cuisses, fesses chez la femme P. Gueirard - Localisation 2 : tissu de réserve sensible aux conditions nutritionnelles Cavité abdominale : mésentère et épiploons ( enveloppes conjonctives dans la cavité abdominale ). - Localisation 3 : tissu de structure, peu sensible aux conditions nutritionnelles Orbites, paume, face palmaire de la main, des doigts, plantes des pieds et face plantaire des orteils III. - Les adipocytes bruns Plus petite taille (50 micromètres) Forme polygonale Un noyau central Un cytoplasme rempli de nombreuses petites inclusions lipidiques Adipocytes multiloculaires Nombreuses mitochondries conférant un caractère acidophile très marqué et une couleur particulière Le tissu adipeux brun - Surtout abondant chez le mammifère hibernant Chez l’homme, présence chez le fœtus et le nouveau né autour du cœurs, des reins, au niveau du cou et des aisselles Chez l’homme adulte, persistance (tissu diffus) et rôle dans la thermogenèse et la maintien de la température à 37°C IV. Physiologie des adipocytes blancs - Rôle dans la synthèse, le stockage et la libération des lipides Leur volume cellulaire peut atteindre 150 micromètres (grand) Au-delà, une nouvelle cellule est formée : le pré-adipocyte Le stockage des lipides a lieu sous forme de TG - Fonction endocrine Sécrétion d’adipokines o L’hormone leptine qui régule principalement l’appétit o L’adiponectine o Cytokines o Facteurs proangiogéniques Le stockage des lipides : la lipogenèse et la synthèse des TG - 2 voies de stockage des lipides Capture directe ( via l’alimentaion ) des TG à partir des lipoprotéines sanguines : chylomicrons et VLDL Lipogenèse Le LPL se fixe sur les vaisseaux sanguins. Les AGNE vont pouvoir aller dans les adipocytes. Communication et signalisation en nutrition - P. Gueirard Coopération entre le compartiment capillaire (sang) et les adipocytes blancs ❖ Capture directe des TG à partir des LPL sanguins - Chylomicrons : petites particules synthétisées dans l’intestin à partir de la digestion des aliments lipidiques - VLDL (very low density lipoprotein) : synthétisées au niveau du foie à partir de TG endogènes excédentaires ❖ Synthèse et sécrétion de la lipase des lipoprotéines (LPL) par les adipocytes ❖ Ancrage des LPL par des protéoglycanes à héparane sulfate à la surface endothéliale ❖ La LPL hydrolyse les lipoprotéines et libère les AG non essentiels ❖ La lipogenèse : synthèse des TG - Le glycérol vient essentiellement du glucose présent dans le sang via la glycolyse - Diffusion facilitée du glucose grâce aux transporteurs GLUT1 et GLUT4 GLUT4 : transporteur insulino-dépendant - Le glycérol doit être préalablement activé en glycérol-3-phosphate G3P ❖ La lipogenèse : synthèse de novo - Dégradation du glucose en pyruvate par la glycolyse Formation des AG à longue chaine saturée à partir du pyruvate, grâce à l’acétyl-CoA carboxylase (ACC) et à la synthase des ZG (FAS, « fatty acid synthase) Ré-estérification des AG pour donner des TGs Lipogenèse majoritairement hépatique chez l’homme, accessoire dans le tissu adipeux, excepté suite à un régime alimentaire riche en glucides La mobilisation des lipides : la lipolyse - Dégradation des TG contenus dans les vacuoles lipidiques de l’adipocyte en glycérol et AG non estérifiés - 3 lipases interviennent de façon séquentielle L’ATGL (adipcyte triacyglycéride lipase) ou phospholipase A2 indépendante du calcium LHS (lipase hormonosensible) LMG (lipase des monoglycérides) La régulation principale se fait au niveau de la lipase hormono-sensible. La voie des RCPG avec les PKA et la voie des récepteurs couplés aux enzymes avec les PKG permettent d’activer la LHS. La LHS doit être phosphorylé sur un résidu sérine. Les ligands vont permettre soient d’activer une protéine stimulatrice soit inhibitrice. Activation de la LHS : Phosphorylation réversible par une PKA ou une PKG Communication et signalisation en nutrition P. Gueirard La phosphorylation active l’enzyme, en démasquant le site catalytique La phosphorylation permet une redistribution de la lipase du cytoplasme vers la vacuole lipidique PKA et PKG phosphorylent les périlipines (famille : LHS en fait partie) Activation ou inhibition de la LHS : Les voies d’inhibitions sont réalisées avec l’insuline ( récepteurs couplés aux enzymes : RTK ). Phosphorylation de la PI3K, de l’Akt et de la phosphodiesterase. Quand ces kinases seront phosphorylées, elles vont aller inhiber la production d’AMPc. Sous la dépendance des catécholamines (adrénaline, noradrénaline) Action des catécholamines au niveau membranaire de récepteurs membranaires alpha2, beta1,2,3 adrénergiques qui modulent – et + l’activité de l’adénylcyclase ; Alpha 2 : stimule la lipolyse Beta 1, 2, 3 : inhibition de la lipolyse La réponse de la cellule aux catécholamines dépend : - De la densité relative des 2 types de récepteurs dans la MP des adipocytes - De l’affinité relative de ces récepteurs pour les catécholamines - Du niveau fonctionnel des voies de transduction du signal en aval des récepteurs Activation de la LHS (2) Sous la dépendance des facteurs natriurétiques ANP (Atrial) et BNP (Brain Natriuretic Peptide) Action sur des récepteurs enzymes NPR-A activité guanylyl cyclase La GMPc active la PKG La PKG phosphoryle la LHS Inhibition de la LHS Sous la dépendance de l’insuline Récepteur enzyme à activité TK Voies de transduction ⇨ PI3K ⇨ PKB/Atk ⇨ PDE 3B Communication et signalisation en nutrition Le système lipolytique est riche en dispositifs redondants, stimulants ou inhibiteurs. Le glycérol est expulsé par un canal membranaire : aquaporine adipose AQP7. P. Gueirard Les fonctions sécrétoires du tissu adipeux Capacité sécrétoire multiple de l’adipocyte blanc ⇨ Sécrétion d’adipokines = ensemble des facteurs bioactifs produits et sécrétés par le tissu adipeux Action locale de façon autocrine / paracrine Action de façon endocrine Environ 50 adipokines synthétisées et sécrétées. - La LPL - La leptine - L’adiponectine - Hormones - Cytokines - Facteurs de croissance - Protéases - Anti-protéases contexte dans le tissue qdipeux m les cellules proinflamatoire proiinflamatoire Rôle de la leptine dans le contrôle de la prise alimentaire - Hormone de nature protéique codée par le gène Ob Produite par le TA lorsque l’accumulation des TG devient importante ou excessive 🡺 pouvoir amaigrissant Action sur l’hypothalamus en provoquant une diminution de l’appétit Transduction du signal dans les neurones Activation de cascades de protéine-kinases Production de neuropeptides inhibiteurs de l’appétit Le développement excessif du tissu adipeux : l’obésité Augmentation du nombre et de la taille des adipocytes dans le cas d’une obésité sévère = hyperplasie. On obtient plus de cytokines pro-inflammatoires lors d’une obésité. - Obésité = surcharge pondérale résultant d’un dvp excessif du tissu adipeux - Calcul de l’IMC - De nbreux évènements cellulaires et biochimiques sont responsables de la croissance excessive du tissu adipeux adulte Communication et signalisation en nutrition P. Gueirard Les adipocytes : 2 phases o Hypertrophie adipocytaire o Hyperplasie adipocytaire dans les cas d’obésité sévères ⇨ Origine : altération des activités métaboliques (lipogenèse et lipolyse) des adipocytes Les cellules endothéliales ⇨ Evolution parallèles du réseau vasculaire avec néovascularisation : le % de cellules endothéliales des capillaires sanguins reste constant avec l’augmentation de l’IMC Macrophages : (monocyte = dans le sang et macrophage = dans les tissus) - État pro-inflammatoire au sein du tissu adipeux au cours de l’obésité - Accumulation de macrophages due à l’infiltration de monocytes sanguins circulants Modifications des fonctions métaboliques du TA - Augmentation de la lipogenèse et diminution de la lipolyse Activation soutenue des récepteurs apha2A-adrénergiques (en surnombre dans les adipocytes hypertrophiés) Diminution des réponses B-adrénergiques (résistance aux catécholamines) Diminution de l’activité et de l’expression de la LHS, ou expression majoritaire d’une isoforme catalytiquement inactive - Modification des fonctions sécrétoires du tissu adipeux 2 éléments clés dans le développement de l’insulino-résistance et de la dysfonction endothéliale = événements précoces impliqués dans le diabète de type II et les pathologies cardiovasculaires V. Physiologie des adipocytes bruns Cellules thermogènes Localisation au contact immédiat des vaisseaux sanguins : facilite la diffusion de la chaleur Mitochondries : o Absence d’ATP synthase : découplage entre les mécanismes d’oxydation Et de phosphorylation : dissipation énergie sous forme de chaleur o Présence de thermogénine au niveau de la membrane interne = transporteur de protons ⮚ Court-circuit de l’ATP-synthase : fonction majeure chez le nouveau-né et mammifères aquatiques (baleines)