Abstract :
[en] Metabolic dysfunction-associated fatty liver disease (MASLD) is one of the most common liver diseases worldwide. Animal models are essential for medical research, drug development and preclinical tests. Pigs, given their physiological and anatomical similarities to humans, offer a distinct advantage as large animal models. The comparable metabolic processes and liver structure make pig models particularly relevant for studying metabolic disorders, such as MASLD. The development of genetic tools in pigs enables precise manipulation of disease- related genes, which expands their application scope and fills the gap between rodent models and clinical conditions.
This doctoral thesis is devoted to characterizing a transgenic pig model for MASLD research. The single nucleotide polymorphism in the PNPLA3 gene (rs738409 C>G) has been recognized as a clear risk factor for MASLD. Here we simulate the high-risk genetic background in humans by introducing the humanized PNPLA3I148M variant into the liver. Moreover, the two additional risk genes associated with pancreatic endocrine damage, GIPRdn and hIAPP, were expressed specifically in the pancreas, increasing the risk of metabolic abnormalities.
In the first phase of the investigation, the triple-transgenic (TG) and control pigs were fed a high-fat high-sucrose diet for 12 weeks. Combining histological analysis with transcriptomic, plasma lipidomic and metabolomic approaches, this study characterized plasma biomarkers associated with insulin resistance in TG pigs. Their visceral adipose tissue and liver showed metabolic damage and inflammatory infiltrates, which were associated with CD8 T cells, revealing early characteristics of metaflammation in TG pigs. These features are very similar to changes observed in patients with MASLD and type 2 diabetes.
The subsequent 6-month dietary induction led to pronounced MASLD pathology in TG pigs, characterized by widespread steatosis and increased fibrosis. Leveraging single-nucleus RNA sequencing (snRNA-seq), we construct a comprehensive hepatic cell atlas for the MASLD pig model, unveiling intricate cell interaction networks crucial to liver fibrosis. Notably, hepatic stellate cells, macrophages, and liver sinusoidal endothelial cells emerge as highly interactive populations. The CXCL12-CXCR4/CXCR7 axis was identified as a potential key player in fibrosis promotion.
In conclusion, this thesis characterized early-stage metaflammation in TG pigs and proved that the TG pig MASLD model was successfully established after 6 months of dietary induction. This study demonstrated the unique advantages of TG pigs as a MASLD model, deepened our understanding of the pathogenesis of MASLD, and supported the advance of clinical strategies.
[fr] La stéatose hépatique associée à un dysfonctionnement métabolique (MASLD) est l’une des maladies hépatiques les plus courantes dans le monde. Les modèles animaux sont essentiels à la recherche médicale, au développement de médicaments et aux tests précliniques. Les cochons, compte tenu de leurs similitudes physiologiques et anatomiques avec les humains, offrent un avantage certain en tant que grands modèles animaux. Les processus métaboliques et la structure hépatique comparables rendent les modèles porcins particulièrement pertinents pour l’étude des troubles métaboliques, tels que le MASLD. Le développement d’outils génétiques chez le cochon permet une manipulation précise des gènes liés à la maladie, ce qui élargit leur champ d’application et comble le fossé entre les modèles de rongeurs et les conditions cliniques.
Cette thèse de doctorat est consacrée à la caractérisation d'un modèle porcin transgénique pour la recherche MASLD. Le polymorphisme mononucléotidique du gène PNPLA3 (rs738409 C>G) a été reconnu comme un facteur de risque évident de MASLD. Ici, nous simulons le fond génétique à haut risque chez l’homme en introduisant la variante humaine PNPLA3I148M dans le foie. De plus, les deux gènes de risque supplémentaires associés aux lésions endocriniennes pancréatiques, GIPRdn et hIAPP, ont été exprimés spécifiquement dans le pancréas, augmentant ainsi le risque d'anomalies métaboliques.
Dans la première phase de l'enquête, des cochons triple-transgéniques (TG) et de cochons témoins ont été nourris avec un régime riche en graisses et en saccharose pendant 12 semaines. Combinant l'analyse histologique avec des approches transcriptomiques, lipidomiques plasmatiques et métabolomiques, cette étude a caractérisé les biomarqueurs plasmatiques associés à la résistance à l'insuline chez les cochons TG. Leur tissu adipeux viscéral et leur foie présentaient des dommages métaboliques et des infiltrats inflammatoires, associés aux cellules T CD8, révélant les premières caractéristiques de la métaflammation chez les cochons TG. Ces caractéristiques sont très similaires aux changements observés chez les patients atteints de MASLD et de diabète de type 2.
L'induction alimentaire de 6 mois qui a suivi a conduit à une pathologie MASLD prononcée chez les cochons TG, caractérisée par une stéatose généralisée et une fibrose accrue. En tirant parti du séquençage d’ARN mononucléaire (snRNA-seq), nous élaboratons un schéma complet des cellules hépatiques pour le modèle porcin MASLD, dévoilant des réseaux d’interactions cellulaires complexes cruciaux pour la fibrose hépatique. Notamment, les cellules étoilées hépatiques, les macrophages et les cellules endothéliales sinusoïdales hépatiques apparaissent comme des populations hautement interactives. L’axe CXCL12-CXCR4/CXCR7 a été identifié comme un acteur clé potentiel dans la promotion de la fibrose.
En conclusion, cette thèse a identifié la métaflammation à un stade précoce chez les cochons TG et a prouvé que le modèle MASLD du cochon TG a été établi avec succès après 6 mois d'induction alimentaire. Cette étude a démontré les avantages
IIIMolecular characterization of metaflammation in a triple-transgenic pig model of metabolic dysfunction- associated steatotic liver disease (MASLD)
uniques des cochons TG en tant que modèle MASLD, a approfondi notre compréhension de la pathogenèse de MASLD et a soutenu l'avancée des stratégies cliniques.
