Implication du microbiote intestinal dans l’insulino-résistance et les pathologies hépatiques associées à l’obésité, étude sur modèle murin - INRA - Institut national de la recherche agronomique Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Involvement of gut microbiota in diet-induced insulin resistance and Non Alcoholic Fatty Liver Disease, study on a mouse model

Implication du microbiote intestinal dans l’insulino-résistance et les pathologies hépatiques associées à l’obésité, étude sur modèle murin

Résumé

Obesity predisposes people to several severe pathologies, including type 2 diabetes and NAFLD (Non Alcoholic Fatty Liver Disease). Such pathologies are characterized by insulin resistance and systemic low grade inflammation. Recently, it has been established that such pathologies are associated to a gut microbiota dysbiosis. Moreover, recent studies in mice and human indicate that modulation of gut microbiota composition has beneficial effects on people suffering type 2 diabetes and/or NAFLD. Otherwise, it has been showed that germ-free mice remain lean, normo-glycemic and sensitive to insulin when fed a high-fat diet.The aim of this study was i) to decipher to what extent the pathogenesis of insulin resistance and NAFLD depends on the presence or absence of gut microbiota, ii) to determine if the predisposition to metabolic disorders in an obesity context can be transferred via gut microbiota transplantation.We first compared the response of germ-free and conventional mice to high fat diet. Indeed, germ-free mice appeared to be resistant to high-fat diet-induced obesity and insulin resistance. However, germ-freeness only partially protects against diet-induced steatosis, that is to say accumulation of triglycerides in hepatocytes. In conventional mice, high-fat diet induced an increase of the hepatic expression of genes involved in lipogenesis. The inverse phenomenon was observed in germ-free mice. In order to study the liver inflammation, we isolated and cultivated liver macrophages from the two groups of mice. As in conventional mice, high-fat diet induced an increased secretion of pro-inflammatory cytokines by germ-free mice liver macrophages. However, germ-free mice macrophages remained sensitive to LPS stimulation, which was not observed in the conventional mice group. This results demonstrates that being devoid of gut microbiota deeply alters the immunological and metabolic responses to high-fat diet. Therefore, differences in gut microbiota composition could explain the differences of susceptibility in diet-induced insulin-resistance and NAFLD.Then, we colonised two groups of germ-free mice with the gut microbiota of two conventional mice the responses of which to high-fat diet were discrepant. The two donors mice presented different levels of fasting glycemia and HOMA-IR index despite a similar body weight. Both groups of colonised mice developped comparable obesity but different degrees of fasting glycemia and insulin resistance. Levels of steatosis and hepatic expression of genes involved in lipogenesis were as well different in the two groups of colonised mice. Hence the results clearly show that the gut microbiota is the cause of the predisposition to diet-induced insulin resistance and hepatic steatosis. Gut microbiota analysis revealed a higher proportion of lactic acid bacteria, Atopobium, Bacteroides and Akkermansia muciniphila in receiver mice resistant to diet-induced insulin resistance and steatosis, which allow us to hypothesize a protective effect of these bacteria in diet-induced metabolic disorders.
L’obésité prédispose à un ensemble de pathologies sévères telles que le diabète de type 2 et les NAFLD (Non Alcoholic Fatty Liver Disease). Ces pathologies sont caractérisées par une insulino-résistance et une inflammation systémique de bas grade. Récemment, des éléments ont suggéré que ces pathologies sont associées à une dysbiose du microbiote intestinal. En effet, il a été montré que l’administration d’antibiotiques, de probiotiques ou de prébiotiques entraîne une diminution de cette inflammation et une amélioration des paramètres métaboliques. Par ailleurs, il a été constaté que les souris dépourvues de microbiote intestinal (axéniques) sont protégées contre le développement de l’obésité et de l’insulino-résistance. L’objectif de ce travail a donc été i) d’étudier dans quelle mesure l’absence de microbiote intestinal conditionne la réponse métabolique à un régime hyper-lipidique par rapport à un régime standard, ii) de déterminer s’il est possible de transférer la prédisposition aux troubles métaboliques associés à l’obésité par un transfert (transplantation de microbiote intestinal). Nous avons dans un premier temps comparé la réponse à un régime hyper-lipidique de souris conventionelles et de souris axéniques, dépourvues de microbiote intestinal. Nous avons constaté que les souris axéniques sont effectivement résistantes à l’obésité et l’insulinorésistance induites par un régime hyper-lipidiques. Toutefois, elles ne sont que partiellement protégées contre le développement d’une stéatose hépatique, c’est-à-dire une accumulation de triglycérides dans les hépatocytes. Chez les souris conventionelles, ce régime induit une augmentation de l’expression hépatique de gènes impliqués dans la lipogenèse et sa régulation, tandis que le phénomène inverse est observé chez les souris axéniques. Concernant la réponse du système immunitaire, tout comme chez les souris conventionelles, le régime hyperlipidique a induit chez les souris axéniques une augmentation de la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires par les macrophages hépatiques. Les macrophages des souris axéniques demeurent sensibles à la stimulation au LPS sous régime hyper-lipidique, contrairement à ce qui est observé chez les souris conventionelles. Ces résultats permettent de conclure que la réponse à un régime obésogène est profondément modifiée par l’absence de microbiote intestinal. Des différences de composition du microbiote pourraient donc potentiellement expliquer des différences de susceptibilité à l’insulino-résistance et aux NAFLD, ce qui fait l’objet de la deuxième partie de cette étude. Nous avons dans un deuxième temps colonisé des souris axéniques avec le microbiote de deux souris conventionelles ayant présenté des réponses métaboliques différentes à un régime hyper-lipidique. Les deux souris sélectionnées pour le transfert de microbiote présentaient une glycémie à jeun et un indice d’insulino-résistance (HOMA-IR) différents à poids égal. Les deux groupes de souris colonisées ont développé une obésité comparable mais des paramètres métaboliques différents. En effet, les différences de niveaux de glycémie et d’insulinorésistance des souris donneuses se retrouvent chez les deux groupes de souris colonisées. De même, les niveaux de stéatose et d’expression de gènes impliqués dans la lipogenèse sont différents chez les deux groupes de souris colonisées. Nous avons ainsi démontré qu’il était possible de transmettre la susceptibilité aux atteintes métaboliques et hépatiques induites par un régime hyper-lipidique par un transfert de microbiote. Ceci démontre que le microbiote intestinal est à l’origine des différences de prédisposition aux troubles métaboliques observés chez une partie des personnes atteintes d’obésité. ... (suite et fin du résumé dans la thèse)
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  • HAL Id : tel-04122630 , version 1

Citer

Tiphaine Le Roy. Implication du microbiote intestinal dans l’insulino-résistance et les pathologies hépatiques associées à l’obésité, étude sur modèle murin. Médecine humaine et pathologie. AgroParisTech, 2012. Français. ⟨NNT : 2012AGPT0016⟩. ⟨tel-04122630⟩
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