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Euro Diabetes 2019 : Le débat international sur l'effet de l'acide butyrique sur les gènes de signalisation de l'insuline dans les préadipocytes et les hépatocytes - Lisa R Manes - Winston-Salem State University

Lisa R Manes

Le diabète sucré de type 2 (DT2) touche des millions de personnes dans le monde et coûte des milliards de dollars chaque année. Une meilleure compréhension des composants alimentaires qui préviennent ou atténuent les symptômes de la maladie aiderait le nombre croissant de personnes qui en souffrent. L'acide butyrique est un acide gras qui peut être fermenté à partir de fibres en encourageant la croissance de bactéries intestinales bénéfiques. Dans des études sur des souris et des cultures de cellules intestinales, il a été démontré que l'acide butyrique augmente la sensibilité à l'insuline au niveau de l'expression génétique. Étant donné que peu ou pas de travaux ont été réalisés pour montrer les effets de l'acide butyrique sur l'expression génétique dans les cellules humaines, notre laboratoire a déterminé les effets sur les hépatocytes ou les préadipocytes in vitro. À l'aide de la PCR quantitative, nous avons déterminé les changements d'expression du substrat du récepteur de l'insuline-1 (IRS1) et du transporteur de glucose 2 (GLUT2) sur des cellules hépatiques humaines THLE-2 soumises à un choc insulinique et exposées in vitro à 0,05, 0,1 et 1,0 mg/ml d'acide butyrique. Nous avons également déterminé les effets de cet acide gras sur IRS1 et GLUT4 dans les préadipocytes humains aux mêmes concentrations. Dans les hépatocytes humains, l'expression d'IRS1 et GLUT2 a augmenté avec des niveaux d'acide butyrique similaires qui se sont révélés non toxiques chez l'homme, tandis que l'IRS1 et GLUT4 ont tous deux été régulés à la hausse dans les préadipocytes. Les résultats suggèrent que la modification du régime alimentaire humain pour encourager la fermentation de l'acide butyrique pourrait augmenter la sensibilité à l'insuline chez les personnes atteintes de diabète de type 2 (DT2) ou aider à prévenir la maladie.

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Discussion : Cette étude indique que l'acide butyrique augmente l'expression de GLUT4 et IRS1 dans les préadipocytes humains in vitro. Toutes les concentrations d'acide butyrique utilisées dans l'étude ont entraîné une régulation positive de l'expression de ces gènes. Alors que la plus grande augmentation a coïncidé avec 0,1 mg/ml d'acide butyrique pour GLUT4, la concentration la plus faible d'acide butyrique a entraîné le plus grand changement dans l'expression d'IRS1. Il est intéressant de noter que la concentration la plus faible testée est proche du niveau qui s'est avéré non toxique dans le plasma des sujets humains. Conley et al., (1998) ont montré que 0,04 mg/ml d'acide butyrique dans le plasma était sans danger pour les humains. Cela signifie qu'un niveau d'acide butyrique sans danger pour les humains est susceptible de réguler positivement les gènes qui sont importants pour la sensibilité à l'insuline. Cet acide gras est très prometteur dans la prévention de la DMT2 chez les patients à risque et pour le traitement de ceux qui en souffrent déjà. L'effet sur l'expression de ces gènes n'est pas aussi marqué sur les préadipocytes humains in vitro que sur les hépatocytes humains. Les hépatocytes humains THLE-2 ont montré une régulation positive de 9,1 fois de GLUT2 en utilisant 1,0 mg/ml d'acide butyrique et une régulation positive de 15,8 fois de IRS1 en utilisant 0,05 mg/ml d'acide butyrique. Le niveau le plus bas d'acide butyrique testé (0,05 mg/ml) a entraîné une régulation positive de 3,0 fois de GLUT2, ce qui indique que les deux gènes sont affectés par le niveau qui est proche de celui considéré par Conley et al. comme étant sans danger pour les humains. Au total, les hépatocytes et les préadipocytes humains ont des gènes dans la voie de l'insuline, des gènes du transporteur de glucose et IRS1, qui sont augmentés en présence d'acide butyrique. En d'autres termes, les cellules qui sont des cibles directes de l'insuline ont une sensibilité accrue à l'insuline en présence de niveaux sûrs d'acide butyrique. La meilleure approche préventive consiste à informer les patients à risque de DMT2 sur les meilleurs aliments à consommer pour prévenir la maladie, ainsi qu’à augmenter l’activité physique. Les régimes alimentaires riches en fibres augmentent les niveaux d’acide butyrique, ce qui s’est avéré soulager les symptômes chez les souris et les rats diabétiques. Il a également été démontré que l’acide butyrique augmente les gènes impliqués dans la voie de l’insuline et augmente ainsi la sensibilité à l’insuline des cellules résistantes à l’insuline in vitro. Collectivement, ces résultats soulignent l’utilisation de l’acide butyrique dans la prévention et le traitement de la DMT2.

Conclusion : Cette étude a montré que l'acide butyrique augmente les niveaux d'expression de GLUT4 et IRS1 dans les préadipocytes humains in vitro. Cette recherche coïncide avec des études sur des rongeurs in vivo et sur des cellules intestinales et hépatiques humaines in vitro et étaye l'hypothèse selon laquelle cet acide carboxylique augmente la sensibilité à l'insuline. L'augmentation des fibres alimentaires, et donc de la production d'acide butyrique, dans les intestins peut contribuer à la prévention et au traitement de la DMT2.