Le rôle de TBC1D4 dans le métabolisme du glucose induit par l'exercice et l'insuline dans le muscle squelettique humain

Récemment, une variante p.Arg684erTer non-sens groenlandaise commune (dans laquelle l'arginine est remplacée par un codon de terminaison) dans le gène TBC1D4 a été découverte. Le variant a une fréquence allélique de 17 %. Les porteurs homozygotes de cette variante TBC1D4 ont une tolérance au glucose altérée et un risque de DT2 multiplié par 10. Les chercheurs proposent de réaliser un phénotypage métabolique complet d'Inuits adultes porteurs de zéro ou deux allèles du variant TBC1D4. Les chercheurs ont émis l'hypothèse que la régulation de TBC1D4 dans le muscle squelettique est essentielle pour réguler l'absorption de glucose pendant l'exercice, pendant la stimulation physiologique de l'insuline et pour la capacité d'un exercice aigu à améliorer la sensibilité à l'insuline afin de réguler le métabolisme du glucose chez l'homme.

Nos objectifs généraux dans le présent projet sont les suivants :

1. Déterminer si la variante TBC1D4 p.Arg684Ter affecte la régulation de l'absorption du glucose dans le muscle squelettique pendant l'exercice et pendant la stimulation physiologique de l'insuline.
2. Déterminer l'effet de la variante TBC1D4 p.Arg684Ter pour la capacité de l'exercice aigu à sensibiliser à l'insuline le muscle squelettique pour réguler le métabolisme du glucose.
3. Définir les voies métaboliques affectées par le variant p.Arg684Ter afin d'identifier les facteurs causals responsables du phénotype diabétique des porteurs inuits.

Les connaissances générées contribueront à des indices explicatifs supplémentaires de la fréquence accrue du DT2 chez les porteurs.

Population étudiée :

L'étude Inuit Health in Transition (IHIT) porte sur des adultes de l'ouest et de l'est du Groenland. Les participants ont été sélectionnés au moyen d'un échantillon aléatoire stratifié et les données ont été recueillies en 1999-2010 à l'aide de procédures cliniques, d'échantillonnage de matériel biologique et de questionnaires. Pour atteindre cet objectif, les chercheurs effectueront un phénotypage métabolique complet d'Inuits porteurs de zéro (n = 10) ou de deux (n = 10) allèles du variant TBC1D4 p.Arg684Ter recrutés dans cette cohorte. Sur la base d'un effet de 1,2 SD tel que trouvé pour les niveaux de glucose plasmatique lors d'un test de tolérance au glucose oral (OGTT) dans l'étude précédente (6) entre les porteurs homozygotes et les non-porteurs de la variante TBCD14, les enquêteurs atteignent une puissance de 89 % à p = 0,05 lors du recrutement de 10 porteurs homozygotes et 10 non porteurs.

Méthodes :

Le génotypage de la cohorte IHIT a déjà été réalisé. Ainsi, les enquêteurs peuvent rappeler les participants à l'étude pour la présente étude en fonction de leur génotype connu. Les chercheurs ont l'intention de réaliser des études physiologiques hautement invasives sur des sujets porteurs de la mutation ponctuelle TBC1D4 et sur des sujets témoins appariés par l'âge, le sexe et l'IMC. Les participants seront des hommes non diabétiques (25-50 ans) recrutés via le registre de cohorte IHIT (n = 4 200). Le recrutement, la sélection et les premières investigations cliniques (test oral de tolérance au glucose et tests d'exercice physique, y compris la personnalisation d'un vélo ergomètre à une jambe) auront lieu au Groenland. La partie la plus invasive de l'étude, décrite ci-dessous, aura lieu à Copenhague, au Danemark.

Pendant le séjour à Copenhague, les participants recevront un régime alimentaire standardisé à consommation énergétique égale à consommer 3 jours avant l'étude d'intervention. Le jour de l'étude, les participants arriveront au laboratoire après une nuit de jeûne. Les cathéters seront placés dans les deux veines fémorales (V) et dans une artère fémorale (A). Une biopsie musculaire sera obtenue à partir du vaste latéral d'une jambe (jambe au repos). Les participants effectueront ensuite un exercice d'extension du genou à une jambe pendant une heure en laissant l'autre jambe comme jambe de contrôle reposée. Immédiatement après l'exercice, une biopsie sera obtenue à partir de la jambe d'exercice et les participants se reposeront à jeun pendant 3 heures avant qu'une troisième série de biopsies musculaires (des deux jambes) et une biopsie de la graisse sous-cutanée abdominale soient prises. Par la suite, la sensibilité à l'insuline sera évaluée lors d'un clamp euglycémique hyperinsulinémique physiologique de 2 heures. À la fin de la pince, une dernière série de biopsies (les deux jambes) et une biopsie de la graisse sous-cutanée abdominale seront obtenues. Tout au long de la journée d'étude, l'échantillonnage d'échantillons de sang/plasma artériel et veineux permet d'estimer l'extraction du substrat par les deux jambes. En outre, les mesures du débit sanguin artériel par la technique Ultrasound Doppler permettront un calcul final de l'absorption/libération du substrat sur les deux jambes avant l'exercice, pendant l'exercice et lors de la récupération après l'exercice. Il est important de noter que la capacité de l'insuline à stimuler ce processus peut être évaluée à la fois dans une jambe reposée et dans la jambe préalablement entraînée.

Les chercheurs prévoient d'effectuer un profilage approfondi des transcriptions d'échantillons de tissus musculaires et de définir des corrélations entre l'âge, le sexe, l'IMC, les variantes génétiques et les profils transcriptionnels afin de comprendre l'impact sur la régulation des gènes des variantes génétiques métaboliques identifiées. Afin de définir les principales voies biochimiques affectées par le TBC1D4 muté, les chercheurs effectueront des analyses métabolomiques des échantillons de biopsie musculaire. Afin d'identifier les voies ciblées putatives affectées par la mutation, les chercheurs effectueront un interactome basé sur la spectrométrie de masse ainsi que des analyses protéomiques / phosphoprotéomiques. Sur la base de ces données et des données obtenues à partir des analyses métaboliques, les chercheurs seront mieux en mesure d'identifier les processus métaboliques affectés impliqués dans la progression vers le phénotype diabétique des porteurs inuits. Ces voies seront étudiées biochimiquement plus en détail dans des analyses ultérieures, y compris des modifications post-traductionnelles supplémentaires (à la phosphorylation) (par ex. glycosylation) ainsi que l'expression/les activités d'enzymes clés dans le métabolisme du glucose et des graisses.