Les isoformes de la T-cadhérine et les modifications post-traductionnelles

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Variations des concentrations d’adiponectine plasmatique

L’adiponectine est abondamment exprimée par le tissu adipeux mais, paradoxalement, les niveaux plasmatiques d’adiponectine sont réduits chez les patients obèses [50], diabétiques de type 2 et les malades coronariens [51–53], trois pathologies étroitement liées à l’insulino-résistance.
Une diminution des concentrations plasmatiques d’adiponectine est associée à une détérioration des différents paramètres du syndrome métabolique [54–56]. Les concentrations d’adiponectine sont négativement corrélées avec les facteurs de risque cardiovasculaires et les marqueurs d’inflammation : pression artérielle, cholestérol total, apolipoprotéines B-100, triglycérides, LDL-cholestérol petites et denses, HbA1c, protéine C réactive, IL-6, PAI-1, tPA, acide urique, fibrinogène, et positivement corrélées au HDL-cholestérol.
Le promoteur du gène de l’adiponectine contient des éléments de réponse pour PPAR(PPRE) [49], régulateur clef du métabolisme lipidique et glucidique [57,58] [59]. Ainsi les thiazolidinediones (TZD, ou glitazones), agonistes de PPARγ, qui améliorent la sensibilité à l’insuline, augmentent l’expression de l’adiponectine. L’expression de l’adiponectine est également sous contrôle des glucocorticoïdes, de la prolactine, de l’hormone de croissance et des catécholamines, via les récepteurs. Ces hormones ont toutes un impact sur l’insulino-sensibilité.
Plusieurs études indiquent un rôle plus important de l’adiponectine HMW dans la sensibilité à l’insuline [65]. Les niveaux d’adiponectine HMW semblent être régulés négativement par l’insuline. Les TZD augmentent les niveaux circulants de l’adiponectine HMW et le rapport [adiponectine HMW/adiponectine totale]. Ainsi, l’adiponectine HMW, plus que l’adiponectine totale, est corrélée avec l’amélioration de la sensibilité à l’insuline dépendante des TZD [60,61]. Cependant, il existe une très forte corrélation entre l’adiponectine HMW et l’adiponectine totale [62,63]. Ceci suggère que l’adiponectine HMW et l’adiponectine totale pourraient être régulées de manière synchrone. L’adiponectine HMW, comme l’adiponectine totale, est étroitement liée à l’indice de masse corporelle (IMC), aux lipides sanguins, à l’indice HOMA-IR et à la fonction rénale [63].
Le rapport [adiponectine HMW/adiponectine totale] est également plus bas chez les patients ayant une maladie coronarienne que chez les sujets sains [64]. Les hommes diabétiques coronariens ont des concentrations d’adiponectine HMW et un rapport [adiponectine HMW/adiponectine totale] significativement plus bas que celui d’hommes diabétiques non coronariens [63]. Ainsi chez les hommes, l’adiponectine HMW serait plus associée à la maladie coronarienne que l’adiponectine totale et le rapport [adiponectine HMW/adiponectine totale] serait un déterminant indépendant de maladie coronarienne.
Les concentrations d’adiponectine totale sont plus élevées chez les femmes que chez les hommes. La différence dans les concentrations d’adiponectine totale entre les deux sexes pourrait s’expliquer par un effet direct des androgènes sur la synthèse d’adiponectine [58]. La différence entre sexes pour l’adiponectine totale semblerait n’être due qu’à l’adiponectine HMW[57,60], puisque aucune différence n’est décrite, entre sexes, pour les adiponectines LMW et MMW. Des études ont montré que la testostérone réduisait sélectivement l’adiponectine HMW en inhibant sa sécrétion par l’adipocyte, ce qui expliquerait à la fois le dimorphisme sexuel pour les formes oligomériques des complexes, et, le risque plus important d’insulino-résistance chez les hommes [65,66]. Le dimorphisme sexuel est également retrouvé chez les diabétiques [63].
Alors que des niveaux bas d’adiponectine sont associés au diabète de type 2 et aux maladies cardiovasculaires, l’adiponectine circulante est fortement associée positivement au diabète de type 1. Les facteurs habituels de modification des concentrations d’adiponectine, comme l’insuline plasmatique, l’IMC et le contrôle glycémique, n’influencent pas cette association
[67]. Cet effet inverse pourrait être dû à une sensibilité à l’insuline peu affectée et à l’insuline exogène dans le traitement du diabète de type 1. L’effet de l’insuline exogène sur l’adiponectinémie chez les diabétiques de type 1 pourrait être important, compte tenu de doses répétées quotidiennement. En effet, l’administration d’insuline stimule l’expression du gène ADIPOQ dans les adipocytes in vitro [68].
Des niveaux élevés d’adiponectine sont aussi observés chez les sujets souffrant de néphropathie diabétique [69–72]: les niveaux d’adiponectine augmentent avec le degré d’atteinte rénale [73,74]. Bien que les niveaux d’adiponectine soient remarquablement élevés chez les patients sous dialyse [75], la corrélation négative entre les niveaux d’adiponectine et l’indice de masse corporelle persiste aussi bien chez les sujets ayant une insuffisance rénale modérée [76], et chez les pré-dialysés que chez les patients dialysés [77,78]. La clairance sérique de l’adiponectine est principalement rénale. Les niveaux de clairance augmentent avec le développement d’une insuffisance rénale chronique et chez ceux subissant une transplantation rénale [78]. L’adiponectine urinaire et l’adiponectinémie sont augmentées chez les patients diabétiques de type 2 ayant une néphropathie à un stade avancé, caractérisée par une macroalbuminurie. Cette observation suggère que la synthèse et la sécrétion de l’adiponectine pourrait en être augmentée en vue de diminuer les dommages microvasculaires chez les diabétiques de type 2 ayant une néphropathie à un stade avancé. L’adiponectinurie est corrélée positivement à l’albuminurie, marqueur de l’atteinte rénale, chez les sujets ayant une macroalbuminurie, alors que cette corrélation n’est pas observée chez les sujets ayant une microalbuminurie.

Mécanismes de l’action insulino sensibilisatrice

L’étude des souris transgéniques et invalidées pour le gène de l’adiponectine démontre le rôle fonctionnel de l’adiponectine sur les différents composants du syndrome métabolique, notamment le diabète de type 2 [70], [71]. Les souris hétérozygotes partiellement déficientes en adiponectine présentent une faible insulino-résistance, alors que les souris homozygotes présentent une insulino-résistance plus importante et une intolérance au glucose [79]. Cette étude apporte la preuve directe que l’adiponectine joue un rôle protecteur, in vivo, vis-à-vis de l’insulino-résistance. Chez l’homme ou dans les lignées de cellules humaines, l’adiponectine augmente l’efficacité du signal insulinique, prédit le contenu intra-musculaire et intra-hépatique en triglycérides, diminue la production hépatique de glucose, augmente la capacité d’oxydation des graisses et augmente le captage et l’utilisation du glucose par les graisses [58].
L’adiponectine participe à la réduction des triglycérides tissulaires et à l’induction du signal de l’insuline. Cette action de l’adiponectine résulte de l’activation de PPARα, un deuxième type de PPARs retrouvé dans le foie, le muscle, le rein et le cœur. Le traitement par l’adiponectine ou sa surexpression montre des niveaux augmentés de l’expression des gènes cibles de PPARα tels que CD36, acyl-coA oxydase, UCP2 dans le muscle squelettique. Ceci a été observé in vivo chez des souris lipoatrophiques KO pour PPARγ et des souris ob/ob, diabétiques obèses déficientes en leptine [80].
L’activité des ligands endogènes de PPARα a été mesurée in vitro afin de mieux clarifier les mécanismes à la base de l’activation de PPARα par l’adiponectine [81]. Dans cette étude, le traitement des myocytes avec l’adiponectine pendant 6h augmente significativement l’activité des ligands PPARα et l’oxydation des acides gras in vitro. Le PPARaugmente également les expressions de la FATP1 (fatty acid transport protein 1), de la FAT/CD36 (fatty acid translocase), mais également de l’ACS (acyl-CoA synthétase) [82,83] et de la CPT-1 (carnitine palmitoyl acyl transférase-I) [84]. Ces effets entraînent une moindre disponibilité des acides gras (AG) pour la synthèse des triglycérides (TG) et, par conséquent, moins de lipoprotéines riches en triglycérides. Le PPARsuite à son activationpar l’adiponectine, augmente les expressions des récepteurs AdipoR1 et AdipoR2 de l’adiponectine [85]. L’activité de PPAR dans les muscles squelettiques, fait suite à une cascade de phosphorylations impliquant l’AMP-activated Protein Kinase (AMPK) [86]. L’AMPK est également une protéine nécessaire aux effets cellulaires et moléculaires de l’adiponectine. Son action est souvent indépendante de PPAR
L’AMPK est une enzyme ubiquitaire. Elle existe dans la cellule sous la forme d’un complexe hétérotrimérique avec une sous-unité catalytique () et deux sous-unités régulatrices (). Plusieurs isoformes ont été identifiées pour chacune des sous-unités (1212123), pouvant conduire à la formation de complexes différents. Les cellules musculaires expriment ainsi des complexes AMPK contenant la sous-unité2, alors que le foie exprime à la fois les isoformes1 et2 [87].
Le traitement des cellules musculaires avec l’adiponectine pendant une heure stimule l’oxydation des acides gras [88]. Bien que l’actinomycine D supprime l’oxydation des acides gras stimulée par un agoniste de PPARα, elle n’inhibe pas l’action de l’adiponectine sur cette oxydation. Le traitement par l’adiponectine stimule également l’absorption du glucose par les myocytes. Ainsi, l’adiponectine peut stimuler la bêta-oxydation et l’absorption du glucose par l’intermédiaire de la protéine kinase activée par l’AMP en moins de 6 heures [88]. L’adiponectine globulaire et l’adiponectine entière stimulent la phosphorylation et l’activation de l’AMPK dans les muscles squelettiques, mais seule l’adiponectine entière a cette capacité dans le foie [88]. En parallèle à l’activation de l’AMPK, l’adiponectine stimule la phosphorylation de l’acétyl coenzyme-A carboxylase (ACC), la combustion d’acides gras, l’absorption du glucose et la production du lactate dans les myocytes. Une diminution de l’activité de l’ACC réduit les niveaux intracellulaires de malonyl-CoA et lève l’inhibition de la CPT1, enzyme nécessaire au transport des acides gras dans la mitochondrie, en vue de leur oxydation. Dans le foie, l’adiponectine provoque aussi la réduction des molécules impliquées dans la gluconéogenèse, ce qui montre les effets hypoglycémiants de l’adiponectine in vivo. L’inhibition de l’AMPK inhibe chacun de ces effets, démontrant le fait que la stimulation de l’utilisation du glucose et la combustion des acides gras par l’adiponectine se fait à travers l’activation de l’AMPK. Le groupe de Scherer a aussi montré que dans des souris transgéniques pour l’adiponectine, l’expression réduite des enzymes gluconeogéniques, comme la phosphoenolpyruvate carboxykinase et le glucose-6-phosphatase, était associée à l’élévation de la phosphorylation de l’AMPK dans le foie [89].
La leptine active également l’AMPK dans les muscles squelettiques. L’activation de l’AMPK pourrait être un mécanisme commun par lequel les adipokines comme l’adiponectine et la leptine augmentent la sensibilité à l’insuline [90].
Les différentes formes de l’adiponectine – globulaire, trimérique et à haut poids moléculaire – activent des voies de transduction différentes [91]. Les formes HMW influencent la voie NF-kappa B, alors que la forme trimérique active plutôt la voie AMPK. Pourtant d’autres auteurs évoquent que seule l’adiponectine HMW induit une activation de l’AMPK musculaire [57].
On a parfois émis l’hypothèse que l’adiponectine HMW pourrait représenter un pool de précurseurs qui, après avoir été clivés, donne une forme active, l’adiponectine LMW, responsable des effets sur l’activité de l’AMPK [91]. Cependant, un consensus semble se dégager pour affirmer que l’adiponectine HMW a une activité biologique plus importante que celle de l’adiponectine LMW ou MMW.
L’augmentation du contenu tissulaire en triglycérides interfère avec l’activation de la phosphoinositide-3-kinase (PI3K) par l’insuline, la translocation du transporteur de glucose GLUT-4 et le captage de glucose, le tout menant à l’insulino-résistance [92]. Les effets insulinosensibilisateurs de l’adiponectine résultent, en partie, d’une amélioration de la transduction du signal insulinique via une diminution du contenu musculaire et hépatique en triglycérides. L’adiponectine agit en premier lieu sur le muscle squelettique de manière à augmenter l’influx et l’oxydation des acides gras libres, ce qui réduit le contenu musculaire en triglycérides [93]. La baisse des concentrations en triglycérides musculaires et en acides gras libres circulants diminue l’expression de molécules impliquées dans le transport d’acides gras vers le foie. Ceci aboutit ainsi à la diminution des triglycérides hépatiques [93]. En plus de son action sur les niveaux de triglycérides musculaires et hépatiques, l’adiponectine diminue également la néoglucogenèse hépatique [94–97] et augmente le captage et l’utilisation musculaire du glucose [94,98,99]. Ainsi l’adiponectine est-elle une hormone insulino-sensibilisatrice dont les effets pléiotropiques aboutissent à diminuer la lipotoxicité, à inhiber la néoglucogénèse hépatique et à favoriser le captage du glucose par les muscles. Les différentes voies de signalisation de l’adiponectine et leur interaction avec le récepteur de l’insuline sont illustrées dans la Figure 6.

Action sur les complications cardiovasculaires

L’adiponectine étant associée à l’insulino-résistance et au diabète de type 2, la question de savoir si cette adipokine pouvait être associée aux maladies cardio-vasculaires, complications du diabète de type 2, a très vite été soulevée. De nombreuses études ont ainsi montré que l’adiponectine avait des propriétés anti-athérogènes [101–103]. Des adiponectinémies basses sont retrouvées chez les patients diabète de type 2 ayant une maladie coronarienne, en comparaison de diabétiques de type 2 contrôles [51]. Des adiponectinémies basses sont également observées dans les maladies cérébrovasculaires [104], de maladies vasculaires périphériques [52,105,106]. Dans l’étude prospective Health Professional Follow up Study, les hommes présents dans les plus hauts quintiles d’adiponectinémie ont un risque significativement plus faible d’infarctus du myocarde [52]. Les facteurs de risque prédictifs de maladies coronariennes comme de longs intervalles QT [107] ou le tabagisme [108] sont associés à une adiponectinémie basse. Les concentrations d’adiponectine et de HDL-cholestérol sont également étroitement corrélées. D’un point de vue moléculaire, des biopsies de graisse épicardique ont révélé que les patients coronariens avaient 40% d’ARNm d’adiponectine en moins que les sujets contrôles [109].
Outre ces propriétés anti-athérogènes, l’adiponectine présente également des actions anti-hypertrophie myocardique, anti-inflammatoires, anti-apoptotiques et pro-angiogéniques [110– 112]. L’action cardioprotectrice de l’adiponectine est en grande partie due à des effets sur les molécules d’adhésion. L’adiponectine agit par interférence avec la voie de signalisation impliquant NFB et par inhibition de la production et de la signalisation de TNF. L’adiponectine, en agissant sur la production de TNF, réduirait l’expression TNF dépendante de VCAM-1, d’ICAM-1 et de l’E-sélectine au niveau des cellules endothéliales [53,113,114]. L’E-sélectine, l’ICAM-1 et le VCAM-1 sont des marqueurs des lésions endothéliales ou de leur dysfonctionnement. L’adiponectine réduit aussi la production de TNF au niveau des cardiomyocytes [111]. Cet effet passerait par la cyclo-oxygénase 2 (COX2).
L’adiponectine agit sur les monocytes/macrophages, les cellules musculaires lisses aortiques et sur l’apoptose des cellules. Au niveau des monocytes/macrophages, il a été montré que sous l’action de l’adiponectine, les monocytes, tout en adhérant aux lésions endothéliales, produisent moins de cytokines inflammatoires, spécialement TNF [115]. L’adiponectine inhibe l’expression des récepteurs de classe A-1, aboutissant à une décroissance significative du captage des lipoprotéines de faible densité (LDL) par ces cellules et ainsi à la diminution de la formation de cellules spumeuses [116]. La prolifération et la migration des cellules musculaires lisses aortiques, induites par le Platelet-derived growth factor (PDGF) sont réduites par l’adiponectine [117]. En effet, l’adiponectine inhibe la liaison du PDGF à son récepteur au niveau de la cellule musculaire lisse aortique et bloque le signal mitogénique induit par le PDGF. L’inhibition de ce signal mitogénique pourrait passer par une réduction de l’activité de la kinase ERK [112]. L’adiponectine favorise la vasodilatation des vaisseaux en stimulant la synthèse du monoxyde d’azote (NO) par l’enzyme Nitric Oxyde Synthase (NOS) endothéliale [118,119], une action améliorant la fonction endothéliale. Elle inhibe l’apoptose des cellules endothéliales dans les grands vaisseaux [64] et des cardiomyocytes [111]. L’activation de l’AMPK serait un des acteurs intervenant dans la suppression de l’apoptose des cellules endothéliales [64]. Bcl2, protéine anti-apoptotique, serait un des autres acteurs [115].
Les propriétés vasculo-protectrices de l’adiponectine pourraient être dues à la forme HMW, qui inhibe l’apoptose de cellules endothéliales en culture [64]. L’adiponectine a été identifiée aussi dans les parois vasculaires lésées de rat, mais pas dans les parois vasculaires intactes. A partir d’études biochimiques in vitro, l’adiponectine HMW se lierait spécifiquement au collagène exposé au niveau de l’endothélium lésé de la paroi vasculaire de patients coronariens [63]. Cette liaison résulterait en une diminution de l’adiponectine HMW circulante. De ce fait, l’adiponectine peut avoir un rôle réparateur à ce niveau, mais aussi, inversement, un rôle dans la formation de la lésion au niveau de l’endothélium.

Les éléments régulateurs du promoteur

De même que pour les autres cadhérines, telles que la E-cadhérine, la P-cadhérine et KSP-cadhérine [153–155], le promoteur de CDH13 ne possède pas de TATA-box. L’extrémité proximale de la région adjacente à 5 ‘contient une CAAT-box à -154 pbs et deux CAAT-box inversées à -179 pbs et -450 pbs, à partir du site de début de la traduction. Un élément GC est situé à -266 pbs. Des études dans divers types cellulaires ont prédit les sites d’initiation de la transcription à -73, -120 et -434 pbs [156,157], ceci pourrait évoquer l’hypothèse de promoteurs alternatifs ou spécifiques au type cellulaire. Certains éléments régulateurs putatifs de contrôle de la transcription de CDH13 sont représentés dans la Figure 9. Une étude sur les cellules musculaires lisses vasculaires a montré une régulation négative de CDH13 en réponse à différents facteurs de croissance tels que les facteurs de croissance dérivés des plaquettes (PDGF), le facteur de croissance épidermique (EGF) ou le facteur de croissance analogue à l’insuline (IGF) [158]. Les potentiels sites de liaison pour le récepteur aux œstrogènes, le récepteur des glucocorticoïdes et le récepteur de la progestérone sont probablement situés dans la région 5’ du gène CDH13 et, dans les cellules d’ostéosarcome, divers effets des glucocorticoïdes et des stéroïdes sur la régulation de la T-cadhérine par ont été rapportés [157]. Un élément de réponse aux androgènes est situé dans le promoteur de CDH13, et la suppression de CDH13 en réponse aux androgènes a été corrélée avec la tumorigenèse de la prostate [159]. À ce jour, une seule étude a démontré une interaction physique directe des éléments régulateurs du promoteur avec un facteur de transcription : dans les cellules cancéreuses de la vésicule biliaire, le régulateur de la transcription, ZEB1, se lie au promoteur de CDH13 et réprime son activité [160].
Le promoteur de CDH13 est riche en îlots CpG sujets à la méthylation et donc susceptibles d’entraîner une diminution de l’expression du gène. La régulation négative de CDH13 se produit à travers au moins trois mécanismes moléculaires: (1) la suppression du locus 16q24, contenant le gène CDH13 ; (2) la méthylation aberrante du promoteur; (3) la modification des histones. L’expression de CDH13 dans les cellules endothéliales est sensible à l’oxydo-réduction. L’induction du gène CDH13 par le stress oxydatif est inhibée suite au traitement des cellules avec un antioxydant N-acétylcystéine ou avec de l’iodonium diphénylène, un inhibiteur de la NADPH oxydase [161]. Le knock-down de la thioredocine-1 (Trx-1) médiée par le SiARN inhibe l’élévation de la transcription et des protéines de CDH13 induite par le stress oxydatif, impliquant ainsi Trx-1 en tant que régulateur important de CDH13 dans les cellules endothéliales [162].

Les isoformes de la T-cadhérine et les modifications post-traductionnelles

La taille de la T-cadhérine peut aussi varier. La plupart des études ont détecté plus d’une bande immunoréactive majeure avec les western-blots, avec des tailles comprises entre 45 kDa et 130 kDa. Plusieurs hypothèses sont possibles. Premièrement, certains types de cellules expriment non seulement la protéine mature de la T-cadhérine sur leur surface, mais aussi un précurseur de la T-cadhérine (propeptide non clivé) [148,158,166]. La fonction du précurseur non clivé n’est pas claire. Pour les cadhérines classiques, le clivage du propeptide est essentiel pour leurs fonctions adhérentes [167]. La conversion du précurseur en protéine mature pourrait être un moyen de régulation de l’activité de la protéine. La présence de bandes variables dans différents tissus suggère l’existence d’isoformes et donc de variants d’épissage. Plusieurs ARNm différents de la T-cadhérine ont été détectés, ce qui pourrait indiquer l’existence d’isoformes et/ou d’épissage alternatif. La seule description détaillée des isoformes protéiques de la T-cadhérine publiée à ce jour est l’étude de Sacristan et al. qui a identifié une isoforme de la T-cadhérine, la T-cadhérine 2, dans le cœur, les muscles, le foie, la peau, les somites, et dans le tissu nerveux. Cette isoforme contient une Lysine substituée à la Leucine carboxyterminale et est rallongée par une séquence SerPheProTyrVal [168].
Une autre raison de la variabilité de la taille peut être les modifications post-traductionnelles. La T-cadhérine est fortement glycosylée et, dans de nombreux cas, une glycosylation différentielle de la protéine de la T-cadhérine est responsable de changements du poids moléculaire apparent de la T-cadhérine. Philippova et al. observe que le traitement des cellules endothéliales avec la tunicamycine, un inhibiteur de glycosylation, conduit à une diminution concomitante des bandes de 105 et 130 kDa de la T-cadhérine et l’accumulation d’une forme de poids moléculaire de 75 kDa. Cette forme de la T-cadhérine non-glycosylée ne peut pas subir de translocation à la surface cellulaire. La glycosylation pourrait donc jouer un rôle dans le trafic et la régulation de l’expression de la T-cadhérine. Une conséquence de la présence de ces différentes formes de T-cadhérine est que les anticorps commerciaux utilisés dans les différentes études pourraient avoir des spécificités antigéniques différentes et donner ainsi des résultats incohérents.

Localisation cellulaire de la T-cadhérine

Contrairement aux autres cadhérines, la T-cadhérine n’est pas localisée au niveau des jonctions adhérentes intercellulaires. Elle se concentre sur les sites de contact intercellulaire dans des agrégats de cellules en suspension plutôt que dans des cultures monocouches, preuve de leur expression élevée pendant les phases de multiplication cellulaire [169].
Au repos, dans les cultures monocouches de différentes cellules (endothéliales, cellules musculaires lisses, lignée de carcinome de la vessie, lignée hépatocellulaire), [170] [171], la T-cadhérine est répartie de manière diffuse sur toute la membrane plasmique avec une concentration négligeable au niveau des jonctions intercellulaires. Une blessure au niveau de ces monocouches résulte en une redistribution de la T-cadhérine à la surface d’attaque des cellules en migration [170,171], suggérant un rôle dans la régulation du flux migratoire. La présence de l’ancre GPI est responsable de la localisation des protéines dans les radeaux de la membrane plasmique. La T-cadhérine est présente dans les fractions de membrane insolubles, riches en caveoline, des myocytes en culture chez le rat et des cellules endothéliales et musculaires lisses chez l’homme [172,173]. La distribution différentielle de la T-cadhérine dans divers types de cellules pourrait entraîner des effets distincts de la T-cadhérine sur le comportement cellulaire.

La T-cadhérine dans les tissus

La T-cadhérine a été découverte au niveau du système nerveux, mais elle est largement distribuée dans l’organisme, avec une expression maximale au niveau du système cardiovasculaire et moindre au niveau des cellules musculaires lisses [148,174].
Dans les cellules vasculaires musculaires lisses, deux formes de T-cadhérine, la protéine mature de 105 kDa et son précurseur partiellement transformé de 130 kDa ont été identifiées comme récepteurs membranaires de surface pour lipoprotéines de faible densité (LDL) [158,166,175]. Une analyse immunohistochimique de la distribution de la T-cadhérine dans le tissu vasculaire révèle des niveaux élevés de T-cadhérine dans les cellules endothéliales, les péricytes et les muscles lisses. La T-cadhérine est présente sur les cellules endothéliales dans tous les types de vaisseaux sanguins: artères, veines et capillaires. La coloration de la T-cadhérine dans les cellules musculaires lisses des artères est la plus importante dans la couche subendotheliale de cellules musculaires lisses, puis elle s’affaiblit progressivement vers la couche adventice la plus profonde [174]. Le niveau de T-cadhérine est nettement augmenté dans les lésions artérioscléreuses de l’aorte humaine [174], et lors d’une resténose expérimentale de l’artère carotide chez le rat [176], ce qui suggère une expression associée à un phénotype artérioscléreux. En culture, l’expression de la T-cadhérine est stimulée dans les cellules vasculaires endothéliales et musculaires lisses apoptotiques et en prolifération [161,177]. Dans les vaisseaux, la T-cadhérine est localisée au niveau de l’intima et de la media ; son expression est augmentée dans la néo-intima suite à une lésion de la carotide chez la souris par un cathéter à ballon [178]. Cette localisation est très similaire à celle de l’adiponectine qui se lie au collagène exposé suite à une lésion de la paroi du vaisseau et se localise sur le vaisseau lésé.
Les premières expériences de surexpression de la T-cadhérine dans les cultures de cellules musculaires lisses et endothéliales, après une privation de sérum et une inhibition de la réponse au facteur de croissance, suggèrent que la T-cadhérine agirait comme un suppresseur de croissance des cellules vasculaires [158]. Cependant, cette hypothèse a été contredite par des études fonctionnelles ultérieures utilisant des cellules surexprimant ou n’exprimant pas la T-cadhérine. L’utilisation de la protéine de T-cadhérine recombinante ou d’un anticorps agoniste améliore la prolifération, la migration et la survie cellulaires de cellules endothéliales et musculaires lisses, dans des conditions de stress oxydatif [161,177,179]. Dans les cellules endothéliales, des effets pro-migratoires de la T-cadhérine sont accompagnés d’une diminution de l’adhésion de la matrice cellulaire et des changements de la morphologie cellulaire, un réarrangement du cytosquelette d’actine et une redistribution des adhésions focales [179,180].
Ces effets de la T-cadhérine sur le comportement des cellules endothéliales, ainsi que le fait que la T-cadhérine est stimulée dans les cellules endothéliales de néo-vaisseaux des métastases pulmonaires de différentes tumeurs [29] et du carcinome hépatocellulaire [171,181], ont conduit à l’hypothèse d’une implication de la T-cadhérine dans la régulation de l’angiogenèse. En effet, la surexpression de la T-cadhérine favorise l’angiogenèse dans différentes modèles expérimentaux in vitro et in vivo [182]. Les propriétés pro-angiogéniques de la T-cadhérine ont été confirmées dans une étude utilisant des souris knock-out pour la T-cadhérine (T-cadhérine-KO) [183]. L’implication de la T-cadhérine dans l’angiogenèse tumorale a également été démontrée à l’aide d’une tumeur in vitro [184]. Cependant, Tkachuk et al. ont rapporté que la T-cadhérine inhibe l’angiogenèse en inhibant la migration des cellules endothéliales [185].

Variation génétique de la T-cadhérine, adiponectine circulante et pathologie humaine.

Dans plusieurs études d’association pangénomique (GWAS), les polymorphismes du gène codant pour la T-cadhérine, CDH13, sont associés, d’une part, à la variation de la concentration de l’adiponectine [195] et d’autre part, au risque de syndrome métabolique [196] et de maladies cardio-métaboliques [131]. Dans leur association à l’adiponectine circulante, les polymorphismes de CDH13 sont en première place dans les populations asiatiques et en deuxième place chez les européens, derrière les polymorphismes du gène de l’adiponectine, ADIPOQ, lui-même. Dans une étude multi-ethnique, outre leur association avec les concentrations d’adiponectine, les polymorphismes du gène de la T-cadhérine sont associés à l’HbA1c, à la glycémie et l’insulinémie à jeun, et aux scores HOMA-IR et HOMA-B [197]. Dans les populations européennes, l’allèle rare du rs11646213 est associé au développement du syndrome métabolique [198], et à l’hypertension [199]. Dans les populations asiatiques, dans plusieurs études, les polymorphismes du gène CDH13, sont associés à la glycémie [143,200], l’insulinémie [200,201], le syndrome métabolique [143,202], le score HOMA-IR [200,201,203], et aussi, aux maladies cardiovasculaires [142], l’infarctus du myocarde [143], au profil lipidique (LDL, HDL et TG) de sujets sains [201,202]. Ces effets sont indépendants de l’effet de l’adiponectinémie sur ces différents phénotypes [200,201]. Paradoxalement, dans une étude, les polymorphismes du gène CDH13 associés à des concentrations basses d’adiponectine sont aussi associés à une meilleure sensibilité à l’adiponectine [203], ce qui peut s’expliquer par un meilleur captage de celle-ci au niveau cellulaire, entraînant une baisse de la concentration circulante, et une meilleure efficacité.

La cohorte GENEDIAB

La cohorte GENEDIAB (GEnétique de la NEphropathie DIABétique) est une étude transversale, multicentrique, conduite entre mai 1994 et avril 1995, dans 17 centres en France et en Belgique. Dans cette étude, 494 sujets avec un diabète de type 1 ont été inclus sur la base d’un diagnostic de diabète avant l’âge de 35 ans, nécessitant un traitement par insuline dans les douze mois suivant sa découverte. Tous les participants avaient une rétinopathie diabétique proliférative et 310 individus (69,8%) avaient une néphropathie diabétique [208]. Dans le présent travail, nous avons étudié 444 sujets chez qui des échantillons d’ADN étaient disponibles.
Dans le cadre de mon étude, les cohortes GENESIS et GENEDIAB ont été rassemblées afin d’augmenter la puissance statistique. Les caractéristiques des participants des cohortes GENESIS ou GENEDIAB en fonction des stades de néphropathie diabétique sont résumées dans les Tableau 6 et Tableau 7. Dans les deux cohortes, les sujets compliqués de néphropathie établie ou avancée comparés à ceux indemnes de néphropathie avaient une pression artérielle plus élevée, une fonction rénale plus altérée, et prenaient plus souvent un traitement par IEC ou autre antihypertenseur. Dans la cohorte GENESIS, les sujets avec néphropathie avancée avaient une HbA1C plus basse. La fréquence et la sévérité de la rétinopathie diabétique étaient proportionnelles à la sévérité de la néphropathie dans la cohorte GENESIS, mais pas dans la cohorte GENEDIAB, ce qui reflète la différence des critères d’inclusion dans ces 2 cohortes (Tableau 6 et Tableau 7).

Génotypage par la méthode KASPAR

La méthode KASPAR est proche de la méthode TaqMan. Cette méthode de discrimination allélique repose principalement sur la nécessité d’une complémentarité parfaite entre l’ADN matrice et la région 3’ des amorces lors de la réaction de PCR. L’ensemble des étapes est résumé dans la Figure 12.
Trois amorces sont présentes dans le produit réactionnel nommé Master mix de PCR : une amorce anti-sens unique et 2 amorces sens qui diffèrent d’un nucléotide en région 3’, celui-ci complémentaire à l’un des deux allèles du SNP d’intérêt. Les deux amorces sens différent également au niveau de leur région 5’, région non complémentaire à l’ADN matrice. Cette extension en 5’ est complémentaire à deux autres amorces liées à deux fluorochromes différents. Ces fluorochromes émettent de la fluorescence uniquement lorsqu’ils sont associés à l’ADN en cours d’extension.
La spécificité de la réaction est augmentée en réalisant une «Touchdown» PCR, qui consiste à utiliser une température d’hybridation élevée durant les premiers cycles, température qui sera graduellement abaissée jusqu’à atteindre la température idéale d’hybridation après une dizaine de cycles.
La lecture se fait en point final et à froid. Le type de profil obtenu est similaire à celui observé avec la méthode Taqman (Figure 13).

Les polymorphismes du gène de la T-cadhérine (CDH13) sont associés au diabète de type 2 dans la population Française

L’adiponectine est une adipokine principalement secrétée par les adipocytes. Les taux plasmatiques d’adiponectine sont associés au diabète de type 2 et à de nombreuses pathologies liées, telle que la stéatose hépatique non-alcoolique (NASH) [136,216–218]. Elle circule dans le sang sous plusieurs formes incluant des trimères caractérisant des oligomères de bas poids moléculaire (LMW), des hexamères de moyen poids moléculaire (MMW), et des multimètres (12-18-mères et possiblement plus) de haut poids moléculaire (HMW). Les isomères HMW sont les plus abondants et les propriétés bénéfiques de l’adiponectine leur sont attribuées. L’adiponectine agit par le bais de deux récepteurs principaux Adipo R1 et Adipo R2 et d’un autre récepteur, la T-cadhérine qui lie potentiellement l’adiponectine MMW et HMW [126]. La T-cadhérine, contrairement aux autres cadhérines, n’est pas directement responsable de l’adhérence cellulaire mais participe à la transmission de signaux intracellulaires [219]. Elle est associée à la sécrétion de l’insuline [113]. Il a été montré que la T-cadhérine est essentielle pour le rôle cardio-protecteur de l’adiponectine [188]. Les polymorphismes du gène de la T-cadhérine (CDH13) sont associés aux taux circulants d’adiponectine dans les grandes études d’association pangénomique [130,195]. Ces polymorphismes ont été aussi associés aux risques du syndrome métabolique et à la pression artérielle chez des Européens [196,220] et au diabète de type 2 chez des hommes Asiatiques [131]. De plus, une méta-analyse a montré qu’un score génétique incluant le CDH13, associé aux taux circulants d’adiponectine, pourrait influencer le risque de diabète de type 2 dans une population multiethnique [130]. De faibles taux d’adiponectine sont associés à un risque élevé d’hyperglycémie et de diabète de type 2 dans la cohorte Française D.E.S.I.R. [221]. L’indice de stéatose hépatique, appelé FLI (Fatty Liver Index), est associé à une diminution du risque de l’incidence du diabète de type 2 au cours de 9 ans de suivi [222] dans cette cohorte.
Le but de cette étude est d’évaluer, dans la population de l’étude D.E.S.I.R, les associations des polymorphismes du CDH13 avec les taux circulants d’adiponectine et le risque du diabète de type 2, ainsi qu’avec les indices métaboliques liés, dont le FLI. Les patients atteints de diabète de type 2 de la cohorte DIABHYCAR ont été également génotypés pour permettre une comparaison cas-témoins avec des effectifs supérieurs.
Dans une comparaison cas-témoin incluant des sujets non diabétiques de D.E.S.I.R. (n=4316) et des sujets diabétiques de type 2 de D.E.S.I.R. et de DIABHYCAR (n=3292), deux variants de CDH13 (rs11646213 et rs3865188) sont associés au diabète de type 2. En cohérence avec cette association, les allèles à risque du diabète de type 2 sont aussi associés à des taux élevés d’HbA1c dans D.E.S.I.R.. A notre connaissance, c’est la première étude qui témoigne d’une association entre les variants de CDH13 et le risque de diabète de type 2 au sein d’une population Européenne Caucasienne. Toutefois, en Suède, le rs11646213 a été associé au syndrome métabolique [196]. De plus, dans des populations est-asiatiques, le rs3865188 a été associé aux paramètres du syndrome métabolique dans le même sens que dans notre étude [131,223,224]. Les variants à risque pour le diabète de type 2 dans notre étude cas-témoins ont été aussi associés à de faibles taux d’adiponectine dans la cohorte D.E.S.I.R.. Ceci concorde avec le rôle sensibilisateur à l’insuline de l’adiponectine [225–227]. Les taux circulants d’adiponectine sont inversement associés à l’incidence du diabète de type 2 [228]. Cependant, certaines données sur le rôle de la T-cadhérine dans l’action de l’adiponectine ne sont pas en accord avec cette explication. Au niveau cardiaque, Denzel et al. ont montré que malgré des taux élevés d’adiponectine, les souris T-cadhérine-KO n’étaient pas protégées contre les lésions ischémiques cardiaques. Ce phénomène pourrait évoquer la possibilité d’une résistance à l’adiponectine causée par l’absence de la T-cadhérine nécessaire pour la capture tissulaire de l’adiponectine.
Par analogie, dans notre étude, les allèles du CDH13 associés à des taux élevés d’adiponectine devraient également être associés à une résistance à l’adiponectine. Puisque nos résultats montrent que ces taux élevés coïncident avec une diminution du risque du diabète de type 2, ceci indique que la résistance à l’adiponectine, induite par la T-cadhérine, n’affecte pas la susceptibilité au diabète de type 2, contrairement à son effet sur les lésions cardiaques induites par une hypertension provoquée. En accord avec la théorie de la résistance à l’adiponectine, Gao et al. ont montré que les allèles du CDH13 associés à des taux élevés d’adiponectine sont aussi associés à un profil métabolique délétère [224]. Ces résultats sont discordants avec nos données. Cette discordance renforce la conclusion d’effets séparés de l’adiponectine circulante et l’adiponectine tissulaire.
Sur le plan moléculaire, Putku et al. a noté que la région promotrice de CDH13 héberge plusieurs loci susceptibles de méthylations (meQTLs) et associés au profil cardiovasculaire [229]. Les polymorphismes que nous avons étudiés sont localisés dans la région promotrice contenant les meQTLs. Ils sont en déséquilibre de liaison avec quatre SNPs affectant la méthylation. L’association entre les SNPs étudiés et certains traits métaboliques pourrait donc dépendre du degré de méthylation de cette région, variable selon les populations à modes de vies et profils génétiques différents.
Dans la présente étude, les allèles de CDH13 associés à un risque élevé de diabète de type 2 sont aussi associés à un indice de stéatose hépatique élevé, prédictif du diabète de type 2. Par conséquent, les allèles de CDH13 pourraient être associés au diabète de type 2 par l’intermédiaire du profil hépatique. En l’absence d’un hépatocarcinome, aucune expression de la T-cadhérine n’a été trouvée au niveau des hépatocytes [230]. L’association avec le diabète de type 2 pourrait donc être secondaire à l’association aux taux plasmatiques d’adiponectine. L’adiponectine est dotée d’une activité antistéatotique et antiapoptique sur les hépatocytes [231]. Les taux d’adiponectine sont associés à la NASH [218,232], et fortement corrélés au FLI dans notre étude. La stéatose hépatique pourrait induire l’insulino-résistance [233]. La T-cadhérine pourrait influencer le diabète de type 2 par l’intermédiaire des taux d’adiponectine et de son effet sur la stéatose hépatique. La relation entre ces mécanismes pourrait être médiée par la voie des céramides. Il a été suggéré que les céramides associés à l’insulino-résistance jouent un rôle majeur dans la progression de la NASH [234]. L’adiponectine empêche l’accumulation des céramides en activant l’activité céramidase des récepteurs AdipoR1/R2 [235]. Cet effet pourrait être central dans la majorité des actions de l’adiponectine [235].
Les variants de CDH13 sont aussi associés à l’IMC. Dans des populations Est-Asiatiques, une relation similaire a été décrite [209,224]. Dans une méta-analyse récente portant sur des données GWAS [236], un variant de CDH13 (rs8062451) est associé à l’IMC (p=7,33×10-6). Le mécanisme derrière une telle association reste inconnu. Dans notre étude, cette association est en concordance avec la relation inverse entre l’IMC et les taux d’adiponectine. Toutefois, quand on ajuste sur l’IMC, l’association avec l’adiponectine persiste. Les associations avec l’HbA1c et le FLI persistent aussi après ajustement sur l’IMC. Ceci témoigne de l’indépendance, au moins partielle, de ces associations. La T-cadhérine pourrait ainsi exercer des effets pleiotropiques. La T-cadhérine et les taux plasmatiques de l’adiponectine pourraient affecter indépendamment le diabète de type 2.
Cette étude montre plusieurs limites. En raison du faible nombre de dosages d’adiponectine dans la population, nous n’avons pas pu ajuster nos résultats sur les taux plasmatiques d’adiponectine. Cet ajustement aurait permis une caractérisation du rôle de l’adiponectine dans les associations entre le CDH13 et les différents phénotypes. La cohorte D.E.S.I.R. manque de puissance statistique pour mettre en évidence une association avec le diabète de type 2 à elle seule, et nous avons dû effectuer une étude cas-témoin en utilisant la population de la cohorte DIABHYCAR. Toutefois, dans D.E.S.I.R., nous avons montré une association entre les polymorphismes du CDH13 et les seuils d’HbA1c et de FLI prédictifs de l’incidence du diabète de type 2. Ceci est en concordance avec l’étude cas-témoin. Puisque que ces résultats sont décrits pour la première fois, ils doivent être répliqués. En conclusion, deux polymorphismes génétiques de CDH13 sont associés au diabète de type 2, à un indice de stéatose hépatique (FLI), à l’IMC et à l’adiponectine circulante. De futures études seront nécessaires pour élucider et clarifier les mécanismes de ces associations afin de déterminer si ces résultats indiquent de nouvelles voies dans la physiopathologie du diabète de type 2, et éventuellement de nouvelles cibles thérapeutiques.

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Table des matières

Introduction
I. Le Diabète
A. Pathogenèse et épidémiologie
B. Complications du diabète
1. Les macroangiopathies
2. Les microangiopathies
La rétinopathie
La neuropathie
La néphropathie
C. Facteurs de risque
II. Adiponectine
A. Structure générale
B. Rôle de l’adiponectine
C. Récepteurs de l’adiponectine
D. Aspects génétiques
III. La T-cadhérine
A. Organisation et régulation du gène CDH13
1. Gène CDH13
2. Les éléments régulateurs du promoteur
B. Structure de la protéine
1. La protéine T-cadhérine
2. Les isoformes de la T-cadhérine et les modifications post-traductionnelles
C. Localisation cellulaire de la T-cadhérine
D. La T-cadhérine dans les tissus
E. Mécanismes de signalisation de la T-cadhérine
Buts de l’étude
Sujets, matériels et méthodes
I. Sujets
A. La cohorte D.E.S.I.R
B. La cohorte DIABHYCAR
C. La cohorte SURGENE
D. La cohorte GENESIS
E. La cohorte GENEDIAB
II. Méthodes
A. Sélection des polymorphismes
B. Génotypage par la méthode KASPAR
C. Dosage
1. Adiponectine
2. T-cadhérine
D. Analyses statistiques
Présentation des travaux
Article 1 : Les polymorphismes du gène de la T-cadhérine (CDH13) sont associés au diabète de type 2 dans la population Française
Article 2 : Polymorphismes du gène de la T-cadhérine (CDH13), adiponectinémie et néphropathie dans le diabète de type 1
Données complémentaires : Polymorphismes du gène de l’adiponectine (ADIPOQ) et néphropathie dans le diabète de type 1
Discussion et perspectives
Références