La production d'espèces réactives de l'oxygène en réponse à la supplémentation en glutathion et à l'exercice aigu (DIMITOS)

Production de ROS en réponse à la supplémentation en glutathion :

Aujourd'hui, 387 millions de personnes dans le monde souffrent de DT2 et ce nombre devrait passer à 592 millions en 2035. Le muscle squelettique est responsable d'environ 75 % de l'absorption totale de glucose, ce qui fait du muscle squelettique le tissu quantitativement le plus important en ce qui concerne la résistance à l'insuline (1). Il a été suggéré que le stress oxydatif pourrait représenter un facteur causal possible dans la physiopathologie de la résistance à l'insuline des muscles squelettiques. Le lien entre les ROS et la résistance à l'insuline du muscle squelettique a été établi à la fois in vitro et in vivo (2, 3), mais peu d'études ont réellement mesuré la production de ROS dans le muscle squelettique des patients atteints de DT2 (4-6). Les mitochondries sont une source de ROS, et également une cible majeure des dommages oxydatifs (7). Le système de défense mitochondrial contre le stress oxydatif repose sur des antioxydants endogènes. Le glutathion (GSH) est l'antioxydant endogène le plus abondant dans la cellule et, par conséquent, un protecteur crucial contre le stress oxydatif et la résistance à l'insuline (8). À l'appui de cela, les patients atteints de DT2 ont un niveau réduit de GSH et un niveau accru de GSH oxydé (GSSG) dans le plasma (9) et les sujets résistants à l'insuline auraient une production accrue de ROS mitochondriales ainsi qu'un rapport GSH/GSSG réduit dans muscle squelettique par rapport aux témoins sains (3). En outre, il a été constaté qu'une perfusion de glutathion d'une heure augmentait l'absorption de glucose chez les patients atteints de DT2 d'environ 25 % et améliorait l'environnement redox, comme en témoigne une augmentation du rapport GSH/GSSG dans le plasma ; effets qui n'ont pas été observés chez les témoins sains (10). L'effet d'une supplémentation orale prolongée en GSH sur la sensibilité à l'insuline du muscle squelettique et la production de ROS mitochondriales chez les patients atteints de DT2 n'a, à notre connaissance, jamais été étudié.

Questions de recherche 1 : La supplémentation orale en GSH améliore-t-elle la sensibilité à l'insuline des muscles squelettiques chez les patients atteints de DT2 et les témoins sains ? Et si oui, cet effet peut-il être lié à un état redox plus bénéfique dans la cellule musculaire ? Hypothèse : La supplémentation orale en GSH améliorera la sensibilité à l'insuline du muscle squelettique chez les patients atteints de DT2 et cet effet sera lié à une production réduite de ROS mitochondriales dans le muscle squelettique.

Production de ROS en réponse à un exercice aigu :

L'exercice intense induit une augmentation marquée de la transcription du coactivateur-1α du récepteur activé par les proliférateurs de peroxysomes (PGC-1α) (11), et par conséquent, on pense que PGC-1α joue un rôle clé dans la biogenèse mitochondriale induite par l'entraînement (12 ). La contraction des cellules musculaires squelettiques de rat augmente la production de ROS et l'expression de l'ARNm de PGC-1α, mais en présence d'antioxydants, la production de ROS est réduite et l'augmentation de l'ARNm de PGC-1α est abolie (13). De plus, l'exercice combiné à l'allopurinol (un inhibiteur de la production de ROS) atténue considérablement l'ampleur de l'augmentation de l'ARNm de PGC-1α induite par l'exercice chez le rat, par rapport à l'exercice seul (14). Ces résultats suggèrent que PGC-1α, au moins en partie, est régulé par un mécanisme impliquant des ROS. De plus, il a été suggéré que les ROS régulent PGC-1α via l'activation de la protéine kinase activée par l'AMP (AMPK) (15). Fait intéressant, les sujets présentant une résistance à l'insuline ont une activité AMPK stimulée par l'exercice réduite, par rapport aux témoins maigres (16, 17), ce qui pourrait expliquer l'atténuation de la biogenèse mitochondriale induite par l'entraînement observée chez certains patients atteints de DT2 (5, 17, 18), mais pas tous (19). On ne sait pas si la production de ROS est impliquée dans une réponse d'entraînement anormale. Nos connaissances actuelles sur les ROS en réponse à un exercice aigu proviennent d'études sur des animaux et des cellules, et aucune étude n'a, à notre connaissance, étudié le lien entre les ROS et la biogenèse mitochondriale chez les patients atteints de DT2 en réponse à un exercice aigu.

Questions de recherche 2 : L'augmentation de la production de ROS induite par l'exercice requise pour une réponse de biogenèse mitochondriale diffère-t-elle entre les patients atteints de DT2 et les témoins sains ? Si oui, l'exercice à faible intensité réduit-il la production transitoire de ROS et entraîne-t-il ainsi une réponse de biogenèse mitochondriale plus élevée chez les patients atteints de DT2, par rapport à l'exercice à haute intensité ? Hypothèse : Considérant l'état pathologique du muscle squelettique DT2 (c'est-à-dire niveau de ROS chronique élevé), on suppose qu'une intensité d'exercice plus faible, conduisant à une production de ROS stimulée par l'exercice plus faible, est un stimulus plus optimal (c'est-à-dire pas trop élevé) pour la biogenèse mitochondriale chez les patients atteints de DT2.

Matériel et méthodologie :

20 patients atteints de DT2 (non insulino-dépendant) et 20 témoins sains seront recrutés pour l'étude. Les deux groupes seront appariés sur l'âge, le poids et la consommation maximale d'oxygène (VO2 max).

Approche de l'étude : L'étude est un essai contrôlé par placebo randomisé en double aveugle.

A chaque passage au laboratoire (sauf le jour du dépistage), il est demandé aux sujets de :

• Se présenter au laboratoire à jeun toute la nuit
• S'abstenir d'alcool et d'activité physique 24 heures avant chaque journée d'étude.
• Répétez le même régime alimentaire que celui prescrit par le questionnaire de rappel de 24 heures ci-joint (les sujets sont également invités à remplir un questionnaire de rappel alimentaire de 24 heures lors de leur première visite au laboratoire)

Dépistage : Avant que les sujets ne soient inclus dans l'étude, un examen clinique standard sera effectué, y compris les antécédents médicaux, l'hémoglobine glyquée (HbA1c) et l'ECG.

S'ils sont inclus dans l'étude, les sujets subissent 3 jours d'expérimentation avant et après l'intervention.

Jour d'essai 1 :

• Absorptiométrie à rayons X double énergie pour mesurer la composition corporelle,
• Test d'effort incrémental pour déterminer l'intensité de l'exercice qui provoque l'oxydation maximale des graisses (test Fatmax)
• Test d'effort progressif jusqu'à l'épuisement pour déterminer la VO2 max.

Jour d'essai 2 :

• Biopsies musculaires du vaste latéral (basal, immédiatement après l'arrêt de l'exercice et après 90 min de récupération)

• Tests d'efforts aigus sur vélos ergomètres à 70 % de VO2 max (intensité modérée) ou à 50 % de VO2 max (faible intensité). Les deux tests d'exercice seront appariés pour la quantité totale de travail (kJ).

  10 sujets atteints de DT2 et 10 sujets témoins sont randomisés pour chaque test d'effort.

Jour d'essai 3 :

• Mesure du taux métabolique au repos par hotte à baldaquin (basal et pendant la pince)
• Test de tolérance au glucose intraveineux
• Clamp euglycémique hyperinsulinémique

Après les jours expérimentaux, les sujets sont randomisés pour recevoir un placebo ou une supplémentation en GSH et doivent consommer 1 000 mg de GSH/jour ou un placebo par jour (2 comprimés le matin et 2 comprimés le soir) pendant 4 semaines.

Considérations statistiques :

La comparaison des groupes ou des interventions sera effectuée à l'aide d'un test ANOVA unidirectionnel ou bidirectionnel avec mesures répétées, selon le cas. Sur la base de la variation montrée dans les études précédentes, une puissance attendue de 80 % et un niveau de signification de P