Guido Kroemer, Cécile Martel, Céline Henry, Catherine Brenner, Elena Fanelli, Maya Allouche, Joël Chopineau, Giuseppe Calamita, Davide Degli Esposti, Antoinette Lemoine, Céline Boursier, Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM ICMMM), Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Réponses cellulaires au microenvironnement et cancer, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Università degli studi di Bari Aldo Moro = University of Bari Aldo Moro (UNIBA), Protéines et Nanotechnologies en Sciences Séparatives, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Centre Ressources Autisme de Bourgogne (CHU de Dijon) (CRAB), Centre Hospitalier Universitaire de Dijon - Hôpital François Mitterrand (CHU Dijon), Université de Nîmes (UNIMES), Centre de Recherche des Cordeliers (CRC (UMR_S 872)), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Apoptose, cancer et immunité (U848), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Plateforme de métabolomique, Direction de la recherche [Gustave Roussy], Institut Gustave Roussy (IGR)-Institut Gustave Roussy (IGR), Pôle de biologie, Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] (HEGP), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO), Université Paris Descartes - Faculté de Médecine (UPD5 Médecine), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5), Microenvironnement et Physiopathologie de la Differenciation, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Laboratoire d'Excellence en Recherche sur le Médicament et l'Innovation Thérapeutique [Châtenay-Malabry] (LabEx LERMIT), University of Paris Sud, Institut National pour le Cancer (INCa) [2008-1-PL BIO-04-CNRS ON1], LabEx LERMIT, PRES UniverSud Paris, Association pour la Recherche sur le Cancer, ANR [ANR-08PCVI-0008-01], MIUR [PRIN20089SRS2X_003], Fondazione Cassa di Risparmio di Puglia, Chopineau, Joel, Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier ( ICGM ICMMM ), Université Montpellier 1 ( UM1 ) -Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques ( UM2 ) -Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier ( ENSCM ) -Université de Montpellier ( UM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ), University of Bari Aldo Moro ( UNIBA ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Centre Ressources Autisme de Bourgogne (CHU de Dijon) ( CRAB ), Centre Hospitalier Universitaire de Dijon - Hôpital François Mitterrand ( CHU Dijon ), Université de Nîmes ( UNIMES ), Centre de Recherche des Cordeliers ( CRC (UMR_S 872) ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Apoptose, cancer et immunité ( U848 ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut Gustave Roussy ( IGR ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ), Institut Gustave Roussy ( IGR ) -Institut Gustave Roussy ( IGR ), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP)-Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] ( HEGP ), Université Paris Descartes - Faculté de Médecine ( UPD5 Médecine ), Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ), PRES UniverSud ( CNRS UMR 8159 ), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines ( UVSQ ), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut de Chimie du CNRS (INC), University of Bari Aldo Moro (UNIBA), and Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)
International audience; UNLABELLED: Nonalcoholic steatosis is a liver pathology characterized by fat accumulation and severe metabolic alterations involving early mitochondrial impairment and late hepatocyte cell death. However, mitochondrial dysfunction mechanisms remain elusive. Using four models of nonalcoholic steatosis, i.e., livers from patients with fatty liver disease, ob/ob mice, mice fed a high-fat diet, and in vitro models of lipotoxicity, we show that outer mitochondrial membrane permeability is altered and identified a posttranslational modification of voltage-dependent anion channel (VDAC), a membrane channel and NADH oxidase, as a cause of early mitochondrial dysfunction. Thus, in nonalcoholic steatosis VDAC exhibits reduced threonine phosphorylation, which increases the influx of water and calcium into mitochondria, sensitizes the organelle to matrix swelling, depolarization, and cytochrome c release without inducing cell death. This also amplifies VDAC enzymatic and channel activities regulation by calcium and modifies its interaction with proteic partners. Moreover, lipid accumulation triggers a rapid lack of VDAC phosphorylation by glycogen synthase kinase 3 (GSK3). Pharmacological and genetic manipulations proved GSK3 to be responsible for VDAC phosphorylation in normal cells. Notably, VDAC phosphorylation level correlated with steatosis severity in patients. CONCLUSION: VDAC acts as an early sensor of lipid toxicity and its GSK3-mediated phosphorylation status controls outer mitochondrial membrane permeabilization in hepatosteatosis.