1. A Specific ChREBP and PPARα Cross-Talk Is Required for the Glucose-Mediated FGF21 Response
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Anne-Françoise Burnol, Arnaud Polizzi, Marcio Do-Cruzeiro, Hervé Guillou, Emilie Tournier, Alison Iroz, Céline Lukowicz, Walter Wahli, Edwin Fouché, Solenne Marmier, Jean Girard, Renaud Dentin, Catherine Postic, Elodie Anthony, Fadila Benhamed, Françoise Levavasseur, Marion Régnier, Martine Daujat-Chavanieu, Yannick Lippi, Sandra Guilmeau, Véronique Fauveau, Sabine Gerbal-Chalouin, Michele Cauzac, Alexandra Montagner, Institut Cochin (IC UM3 (UMR 8104 / U1016)), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, ToxAlim (ToxAlim), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Cellules Souches, Plasticité Cellulaire, Médecine Régénératrice et Immunothérapies (IRMB), Centre Hospitalier Régional Universitaire [Montpellier] (CHRU Montpellier)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM), Institut Cochin (UMR_S567 / UMR 8104), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5), Dentin, Renaud, Guillou, Hervé, Postic, Catherine, Toxicologie Intégrative & Métabolisme (ToxAlim-TIM), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Prévention et promotion de la cancérogénèse par les aliments (ToxAlim-PPCA), Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Montpellier] (CHRU Montpellier), Transcriptomic impact of Xenobiotics (E23 TRiX), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Plateforme Génome & Transcriptome (GET), Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), H. Guillou's lab (TIM, ToxAlim) is supported by grants from Region Occitanie. W.W. was supported by a start-up grant from Lee Kong Chian School of Medicine, Nanyang Technological University. C. Postic's lab (U1016-Institut Cochin) is supported by grants from ChroME Network (Marie Curie Sklodowska Action H2020-MSCA-ITN-2015-675610), the Foundation for the Medical Research (FRM) (DEQ20150331744), and the European Foundation for the Study of Diabetes (EFSD) Novonordisk. H. Guillou's and C. Postic's labs are also supported by grants from the National Agency for Research (ANR) (ANR- 12BSV1-0025-ObeLiP and ANR -15-CE14-0026-Hepatokind). R. Dentin's lab (U1016-Institut Cochin) is supported by the European Research Council (ERC-2013-StG-336629) and the city of Paris (Projet Emergences-2011), Lee Kong Chian School of Medicine (LKCMedicine), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Plateforme Génome & Transcriptome (GET)
- Subjects
Male ,0301 basic medicine ,medicine.medical_specialty ,FGF21 ,ChREBP ,[SDV]Life Sciences [q-bio] ,sucrose preference ,toxicologie alimentaire ,030209 endocrinology & metabolism ,Context (language use) ,Biology ,Carbohydrate metabolism ,Response Elements ,Toxicology ,PPARα ,Toxicology and food chain ,Article ,General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology ,Mice ,03 medical and health sciences ,0302 clinical medicine ,Internal medicine ,Animals ,Cells, Cultured ,Female ,Fibroblast Growth Factors/genetics ,Fibroblast Growth Factors/metabolism ,Glucose/metabolism ,Hepatocytes/metabolism ,Mice, Inbred C57BL ,Nuclear Proteins/genetics ,Nuclear Proteins/metabolism ,PPAR alpha/genetics ,PPAR alpha/metabolism ,Transcription Factors/genetics ,Transcription Factors/metabolism ,glucose intake ,medicine ,PPAR alpha ,Receptor ,Carbohydrate-responsive element-binding protein ,Transcription factor ,lcsh:QH301-705.5 ,Toxicologie ,Toxicologie et chaîne alimentaire ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,Basic Helix-Loop-Helix Leucine Zipper Transcription Factors ,Nuclear Proteins ,Fibroblast Growth Factors ,Glucose ,030104 developmental biology ,Endocrinology ,Nuclear receptor ,lcsh:Biology (General) ,Knockout mouse ,Hepatocytes ,Transcription Factors - Abstract
Summary While the physiological benefits of the fibroblast growth factor 21 (FGF21) hepatokine are documented in response to fasting, little information is available on Fgf21 regulation in a glucose-overload context. We report that peroxisome-proliferator-activated receptor α (PPARα), a nuclear receptor of the fasting response, is required with the carbohydrate-sensitive transcription factor carbohydrate-responsive element-binding protein (ChREBP) to balance FGF21 glucose response. Microarray analysis indicated that only a few hepatic genes respond to fasting and glucose similarly to Fgf21. Glucose-challenged Chrebp−/− mice exhibit a marked reduction in FGF21 production, a decrease that was rescued by re-expression of an active ChREBP isoform in the liver of Chrebp−/− mice. Unexpectedly, carbohydrate challenge of hepatic Pparα knockout mice also demonstrated a PPARα-dependent glucose response for Fgf21 that was associated with an increased sucrose preference. This blunted response was due to decreased Fgf21 promoter accessibility and diminished ChREBP binding onto Fgf21 carbohydrate-responsive element (ChoRE) in hepatocytes lacking PPARα. Our study reports that PPARα is required for the ChREBP-induced glucose response of FGF21., Graphical Abstract, Highlights • Fgf21 is a unique hepatic gene inducible by both catabolic and anabolic signals • The ChREBP-mediated induction of Fgf21 in hepatocytes requires PPARα • Loss of PPARα impairs Fgf21 promoter accessibility at the ChoRE • PPARα is required for the control of sucrose preference in vivo, FGF21 is a hepatokine with beneficial metabolic effects, including control of sucrose preference. Iroz et al. demonstrate that Fgf21 is a unique hepatic gene inducible by both fasting and glucose signals and that the transcription factors PPARα and ChREBP both regulate the endocrine control of sugar intake by hepatic FGF21.
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- 2017
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