L'hormone de croissance comme modèle d'activation réversible de la fibrose du tissu adipeux

Contexte et données préliminaires : Le tissu adipeux est un tissu multicellulaire entouré d'une matrice extracellulaire, qui subit un remodelage continu. Des perturbations dans les processus de remodelage peuvent provoquer une accumulation de protéines de matrice extracellulaire en excès et donc une fibrose. La fibrose du tissu adipeux est reconnue comme une composante du syndrome métabolique avec la résistance à l'insuline, la dyslipidémie et l'obésité, et la fibrose est susceptible de jouer un rôle causal (1,2). Dans ce contexte, il est fascinant de constater qu'une exposition prolongée à la GH in vivo induit une résistance à l'insuline malgré une mobilisation et une réduction concomitantes de la masse grasse (3). Cet effet de la GH s'exprime chez les patients atteints d'une tumeur hypophysaire productrice de GH (acromégalie) (4). De plus, la GH est un puissant activateur du renouvellement du collagène et favorise également la fibrose des tendons et des muscles squelettiques humains (5-7). Une augmentation de la fibrose AT a été rapportée dans un modèle de souris transgéniques GH (8) et nous disposons de données préliminaires montrant une fibrose AT chez les patients atteints d'acromégalie active, qui s'inverse après le contrôle de la maladie.

On sait peu de choses sur les mécanismes sous-jacents à la fibrose induite par la GH, mais des preuves récentes indiquent une implication potentielle de FAPα, une enzyme fortement exprimée dans les cellules AT FAP de souris (9). De plus, nous avons récemment rapporté que les cellules FAP du muscle squelettique humain régulent à la hausse FAPα (DPP4) au cours de la différenciation fibrogénique (19). FAPa est une sous-unité d'un complexe hétérodimérique de protéinase fixé à la membrane cellulaire en plus d'une forme soluble également présente dans la circulation (10). Plusieurs protéines sont reconnues comme substrats de FAPα, notamment le collagène de type I (11) et III (12), et FAPα semble jouer un rôle important dans le remodelage du tissu hépatique (13) et dans la fibrose pulmonaire (14). Nous avons récemment enregistré des taux circulants élevés de FAPα dans l'acromégalie active, ce qui est corrélé à l'inversion du renouvellement du collagène après le contrôle de la maladie (15). Les cellules progénitrices fibro-adipogéniques sont des progéniteurs mésenchymateux ayant le potentiel intrinsèque de se différencier en fibroblastes producteurs de collagène ou en adipocytes. Ils ont été étudiés dans les muscles cardiaques et squelettiques murins, où ils contribuent à la fibrose ou au dépôt de graisse lors de la régénération ou de la dégénérescence musculaire (16-18). Nous avons récemment démontré qu'un sous-ensemble de cellules FAP entraîne l'accumulation de protéines ECM et d'adipocytes dans le muscle de patients atteints de diabète de type 2 et contribue probablement à la mauvaise fonction musculaire métabolique et mécanique (19). On ne sait pas si la GH affecte la prolifération et la différenciation des cellules FAP du tissu adipeux, mais la prolifération des cellules FAP est régulée par l'IGF-I (16), qui est un peptide fortement dépendant de la GH. Il a également été rapporté que la prolifération accrue de FAP contribue au tissu adipeux intramusculaire (IMAT) dans plusieurs conditions, et nous avons observé l'IMAT après traitement dans l'acromégalie (données non publiées). En outre, nous disposons de données préliminaires provenant de cellules FAP du tissu adipeux isolées par FACS incubées avec du sérum de patients atteints d'acromégalie, ce qui suggère une prolifération accrue des cellules FAP dépendante de la GH et une apparence fibrogène. Collectivement, ces résultats suggèrent que la GH favorise un phénotype FAP pro-prolifératif et fibrogène au détriment de la différenciation adipogénique.

Hypothèses : Hormone de croissance : 1) Active l'expression de la protéine FAPα, 2) Augmente la prolifération et la différenciation fibrogénique des cellules FAP, et 3) Induit une fibrose réversible dans le tissu adipeux chez l'homme

Sujets et méthodes : Dans une conception croisée en simple aveugle, randomisée et à double mannequin, 10 individus adultes en surpoids modéré seront soumis à une semaine de blocage de la GH et des récepteurs de la GH (Pegvisomant). Le pegvisomant est une molécule de GH modifiée qui bloque sélectivement le récepteur de la GH et est un médicament sous licence pour le traitement de l'acromégalie. Nous incluons le Pegvisomant comme « contrôle actif » afin de supprimer les actions endogènes de la GH. Les participants recevront des injections sous-cutanées quotidiennes d'hormone de croissance, 0,6-2,0 mg selon l'âge, pendant 7 jours dans l'intervention GH. Dans l'intervention de contrôle, les participants recevront des injections sous-cutanées quotidiennes de Pegvisomant ou de solution saline. Le pegvisomant à la dose de 30 mg est administré deux fois, au début et à la fin de l'intervention témoin, tandis qu'une solution saline est administrée les 5 autres jours de la période d'intervention témoin. Les deux périodes d'intervention sont séparées par une période de sevrage de 1 à 4 mois. Les participants seront randomisés pour soit commencer par l'intervention GH et ensuite être soumis à l'intervention de contrôle, soit commencer par l'intervention de contrôle et ensuite être soumis à l'intervention GH. Les participants se retrouveront quotidiennement à l'hôpital pour les injections et une petite prise de sang. Chaque période d'intervention est initiée par une journée d'initiation où seront prélevés des prélèvements sanguins, des prélèvements de tissus adipeux et musculaires, seront effectués des mesures de température et de bioimpédance, et se verront administrer de l'eau lourde et la première injection d'intervention soit de GH soit d'intervention témoin. Le premier jour d'initiation, un scan DXA sera effectué pour évaluer la composition corporelle. Chaque période d'intervention se terminera par une journée d'étude où seront prélevés des échantillons de sang, de tissus adipeux et de muscles, seront effectués des mesures de température, de calorimétrie indirecte, de cinétique de traceur palmitate et de bioimpédance, et seront administrés la dernière injection d'intervention soit GH ou contrôle intervention. Les participants seront à jeun pendant les journées d'initiation et d'étude, et pendant les périodes d'intervention, ils enregistreront leur consommation d'aliments et de boissons.

Résultats de l'étude :

Primaire : fonction des cellules FAP, expression de la protéine FAPα et marqueurs de fibrose dans les biopsies AT obtenues avant et après intervention. Nous réaliserons notamment :

• FACS pour quantifier et isoler les populations cellulaires, y compris la quantification des cellules FAP dans le tissu adipeux et la détermination in vitro de la prolifération et du potentiel de différenciation fibro-/adipogénique
• Expression de FAPα dans le sang et le tissu adipeux
• Marqueurs de fibrose dans le tissu adipeux évalués par microscopie optique et par immunohistochimie, séquençage de l'ARN et renouvellement du tissu conjonctif marqué à l'eau lourde

Secondaire : pour étudier l'impact de l'exposition à la GH sur :

• Biomarqueurs circulants du renouvellement du collagène (PINP, PIIINP)
• Métabolisme énergétique du corps entier et renouvellement des acides gras (calorimétrie indirecte et cinétique du traceur palmitate)
• Renouvellement du tissu conjonctif dans le tissu musculaire (marquage à l'eau lourde (D2O))
• Mesures de température

Plan d'analyse statistique : La comparaison entre les groupes sera effectuée à l'aide de méthodes statistiques standard (test t ou test non paramétrique équivalent). La comparaison au sein du groupe sera effectuée à l'aide d'un test t apparié d'un test non paramétrique équivalent. De plus, l'ANOVA (mesures répétées) sera utilisée. Une valeur de p inférieure à 0,05 sera considérée comme statistiquement significative.

Perspective et pertinence : Il s'agit de la première étude à étudier les effets de la GH sur la fibrose du tissu adipeux chez l'homme, ce qui a des implications au-delà de la physiopathologie de la GH. Une meilleure compréhension des voies contrôlant l'équilibre des fibroblastes et des adipocytes dans le tissu adipeux est un travail de base essentiel et peut révéler de nouvelles cibles pour lutter contre le dysfonctionnement du tissu adipeux et les troubles associés. Comme récemment démontré chez les patients diabétiques de type 2, ces cellules progénitrices sont des médiateurs clés de la plasticité et de la fonction des tissus chez l'homme (19).