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Insulin is a hormone involved in glucose homeostasis and in the control of lipid metabolism. In 1981, frank and his co-workers found that the glycogen metabolism, in isolated hepatocytes, was more sensitive to insulin than the insulin receptor. They explained this phenomenon by the presence of “spare receptors”. It involved that a slight activation of the insulin signalling pathway was sufficient to obtain maximal metabolic responses. Similar experiments performed in other tissues indicated that spare receptors were not present everywhere. This first aim of my work was to determine if the spare receptor phenomenon exists in the heart. Moreover, several experiments realised in our laboratory showed a difference in sensitivity between protein kinase B and the metabolic effect of insulin. This questioned the participation of this enzyme in the metabolic effect of insulin.
To answer these two questions, we incubated rat cardiomyocytes with various concentration of insulin. Dose-responses curves were established, describing the effects of insulin on its signalling pathway and on metabolism. The targets studied in the signalling pathway were the insulin receptor, phosphatidylinositol-3 kinase, protein kinase B and glycogen synthase kinase-3. The metabolic responses studied here were glucose uptake and fructose-2;6-P2 concentration. The final step was to compare the ED50 obtained for each target studied. The ED50 represents the concentration of ligand that causes 50% of the maximal effect. A similar ED50 value (± 17 nM) was obtained for all elements of the insulin signalling pathway, from IR to GSK-3. By contrast, the two metabolic responses studied here were more sensitive (± 1.2 nM). From these results, we can conclude that spare receptors for insulin indeed exist in the heart and that a role of PKB in the metabolic effects of insulin can not be excluded L’insuline joue un rôle essentiel dans l’homéostasie du glucose et dans le contrôle du métabolisme des lipides. En 1981, Frank et collaborateurs ont mis en évidence, dans des hépatocytes en suspension, la présence d’une différence de sensibilité à l’insuline entre le récepteur insulinique et le métabolisme du glycogène, ce dernier étant le plus sensible. Ils avaient, à l’époque, expliqué ce phénomène par l’existence de « récepteurs de réserve » ou « spare receptors ». La présence de ces récepteurs de réserve impliquait qu’une petit activation au départ de la voie de signalisation de l’insuline était suffisante pour obtenir des réponses métaboliques maximales. Des expériences similaires ont ensuite été effectuées dans d’autres tissus et ont montré que la présence d’une telle différence de sensibilité à l’insuline varie en fonction du tissu étudié. Le premier objectif de mon travail a été par conséquent de savoir qu’est-ce qu’il en était du tissu cardiaque. D’autre part, des expériences réalisées dans notre laboratoire avaient mis en évidence l’existence d’une différence de sensibilité à l’insuline entre la protéine kinase B et les effets métaboliques de cette hormone, dans le cœur. Cela remettait en question la participation de cette enzyme aux effets métaboliques de l’insuline. Pur pouvoir répondre à ces deux questions, la première étape a été d’incuber des cardiomyocytes de rats aves des concentrations croissantes en insuline. Des courbes doses-réponses ont ensuite été établies, celles-ci décrivant les effets de l’insuline sur sa voie de signalisation et sur le métabolisme glucidique. Les cibles qui ont été étudiées dans la voie de signalisation sont le récepteur insulinique, la phosphatidylinositol 3-kinase, la protéine kinase B et la glycogène synthase kinase-3. D’autre part, les deux réponses métaboliques qui ont été choisies sont le captage du glucose et l’augmentation de la concentration en fructose-2,6-P2. Enfin, la dernière étape a été de déterminer et de comparer les ED50 obtenues pour chacune des courbes. La ED50 désigne la concentration en ligand nécessaire pour obtenir 50% de l’effet maximal. Les ED50 sont semblables pour tous les constituants de la voie de signalisation de l’insuline (± 17 nM). Les effets métaboliques, quant à eux, sont caractérisés par une sensibilité plus élevée envers l’insuline (± 1,2 nM). Ce travail montre donc que le phénomène de récepteurs de réserve est bien présent dans le cœur. De plus, nous ne pouvons pas exclure la participation de la PKB aux effets métaboliques de l’insuline, dans le cœur

Insulin --- src Homology Domains --- Mitogen-Activated Protein Kinases --- 1-Phosphatidylinositol 3-Kinases