Thèse Contrôle de la Signalisation Sphingolipidique et Rôle des Vésicules Extracellulaires dans le Métabolisme Musculaire H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Claude Bernard Lyon 1 École doctorale : EDISS - Interdisciplinaire Sciences-Santé Laboratoire de recherche : CARMEN - LABORATOIRE DE RECHERCHE EN CARDIOVASCULAIRE, MÉTABOLISME, DIABÉTOLOGIE ET NUTRITION Direction de la thèse : Sophie ROME ORCID 0000000339865936 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-03T23:59:59 Le muscle squelettique joue un rôle central dans la régulation du glucose, et son altération, appelée insulinorésistance, est une caractéristique majeure du diabète de type 2, notamment en lien avec une accumulation lipidique qui perturbe la signalisation insulinique ; parmi ces lipides, les sphingolipides, et en particulier la sphingosine-1-phosphate (S1P), suscitent un intérêt croissant en raison de leur rôle dans le métabolisme énergétique. La S1P présente une double fonction, pouvant à la fois stimuler l'absorption du glucose indépendamment de l'insuline via l'activation de certaines voies de signalisation, mais aussi favoriser l'inflammation et altérer la sensibilité à l'insuline selon le contexte, une dualité qui pourrait dépendre de sa localisation intracellulaire ou extracellulaire, bien que ces mécanismes restent encore mal élucidés. Dans ce cadre, les vésicules extracellulaires apparaissent comme des acteurs clés potentiels, car elles permettraient le transport de lipides bioactifs comme la S1P entre cellules et participent à la communication intercellulaire ; leur composition étant modifiée en conditions pathologiques, elles pourraient contribuer à la propagation de l'insulinorésistance au sein du tissu musculiare. Ainsi, ce projet vise à mieux comprendre le rôle des enzymes impliquées dans la production de la S1P, sa distribution entre les compartiments cellulaires et l'implication des vésicules extracellulaires dans ces processus afin d'éclairer les mécanismes sous-jacents à l'insulinorésistance. Le muscle squelettique joue un rôle central dans le maintien de l'homéostasie glucidique car en conditions postprandiales il est responsable d'environ 80 % de la captation du glucose circulant. L'altération de cette fonction, appelée insulinorésistance (IR) est une caractéristique majeure du diabète de type 2. Parmi les facteurs impliqués la surcharge lipidique occupe une place prépondérante. Une exposition chronique en lipides saturés entraîne une accumulation de de diacylglycérols qui interfèrent avec la signalisation insulinique. Plus récemment, l'attention s'est aussi portée sur les sphingolipides, dont le rôle dans la régulation du métabolisme énergétique apparaît de plus en plus déterminant.
Au sein de cette famille, la sphingosine-1-phosphate (S1P) se distingue par sa double fonction de métabolite intracellulaire et de molécule de signalisation extracellulaire. Produite par phosphorylation de la sphingosine par les sphingosine kinases (SphK1 et SphK2), la S1P module la survie cellulaire, l'inflammation et le métabolisme. Dans le muscle squelettique, plusieurs études ont montré que la S1P peut activer la voie PI3K/Akt et stimuler l'absorption du glucose indépendamment de l'insuline, suggérant un rôle potentiellement protecteur contre l'insulinorésistance.
Cependant, ces effets bénéfiques sont contrebalancés par des données indiquant que la S1P peut également favoriser l'inflammation et altérer la sensibilité à l'insuline, notamment via l'activation de récepteurs spécifiques à la surface cellulaire, en particulier S1PR3. Cette dualité fonctionnelle constitue une contradiction majeure dans la littérature actuelle. Une hypothèse émergente est que les effets de la S1P dépendent de son compartiment d'action : intracellulaire versus extracellulaire. Néanmoins, les mécanismes contrôlant cette distribution restent largement inconnus.
Dans ce contexte, les vésicules extracellulaires (EVs) apparaissent comme des acteurs potentiels de premier plan. Le muscle squelettique relargue des EVs à partir de bourgeonnement de la membrane plasmique qui transportent des protéines, des acides nucléiques et des lipides bioactifs vers des cellules cibles, localement ou à distance. Elles jouent un rôle clé dans la communication intercellulaire et sont désormais reconnues comme des régulateurs importants du métabolisme systémique. Dans des conditions pathologiques telles que l'obésité ou l'IR, la quantité et la composition lipidique des EVs sont profondément modifiées, contribuant à la propagation des signaux métaboliques délétères entre tissus.
Fait notable, les EVs sont enrichies en sphingolipides, y compris la S1P, ce qui suggère qu'elles pourraient servir de vecteurs pour la signalisation lipidique extracellulaire. Ainsi, la S1P produite dans le muscle pourrait être exportée via les EVs et agir sur d'autres cellules ou organes, modulant ainsi la sensibilité à l'insuline de manière systémique. Ce mécanisme offrirait une explication plausible aux effets contradictoires observés pour la S1P et les SPHKs.

Malgré ces avancées, plusieurs questions fondamentales restent en suspens : (i) quels sont les rôles respectifs de SphK1 et SphK2 dans la régulation de la S1P musculaire ? (ii) comment la S1P est-elle distribuée entre les compartiments intra- et extracellulaires ? (iii) les vésicules extracellulaires participent-elles activement à la propagation de l'IR via le transport de sphingolipides ? (i) quels sont les rôles respectifs de SphK1 et SphK2 dans les modification de composition lipidique des EVs?

Le projet proposé vise à répondre à ces questions en intégrant une approche innovante combinant biologie du métabolisme et communication intercellulaire. En explorant le rôle des SPHKs et de la S1P dans le muscle, ainsi que leur implication dans la biogenèse et la fonction des EVs, ce travail ambitionne de lever des verrous conceptuels majeurs dans la compréhension de l'insulinorésistance. Elucider le rôle de la S1P et des vésicules extracellulaires dans les communications métaboliques au sein du tissu musculaire et dans le développement du diabète de type 2 -Traitements lipidiques (acides gras saturés pour induire surcharge lipidique et insulinorésistance)
-Manipulation de l'expression des sphingosine kinases (SphK1/SphK2) (siRNA, knock-down, surexpression, éventuellement CRISPR-Cas9)
-Analyses de signalisation insulinique (Western blot de la voie PI3K/Akt, phosphorylation d'AKT, etc.)
-Mesure de l'absorption du glucose (tests de captation du glucose, analogues fluorescents)
-Lipidomique (quantification de la S1P et des sphingolipides par LC-MS/MS)
-Isolement et caractérisation des vésicules extracellulaires (EVs) (ultracentrifugation, filtration, ou kits spécialisés)
-Caractérisation des EVs (nanoparticle tracking analysis, Western blot de marqueurs EV, microscopie électronique)
-Analyse du contenu lipidique des EVs (lipidomique)
-Imagerie cellulaire (microscopie confocale pour suivi de la localisation de la S1P ou des EVs)
-Coculture ou expériences de transfert EVs (étude de la communication intercellulaire et effets sur la sensibilité à l'insuline)

-connaissance sur le métabolisme et la physiologie du muscle
-connaissance en culture cellules et outils de base en biologie moléculaire
-connaissance sur les sphingolipides
-bonne adaptabilité, indépendance, qualité rédactionelle