Summary

This review will provide insight on the current understanding of the intracellular signaling mechanisms by which hyperosmolarity mimics insulin responses such as Glut 4 translocation and glucose transport but also antagonizes insulin effects. Glucose uptake induced by insulin is largely dependent on the PI 3-kinase/PKB pathway. In both adipocyte and muscle cells, hyperosmolarity promotes glucose uptake by multiple mechanisms which do not require PI 3-kinase/PKB pathway but are dependent on the cell type. In muscle, osmotic stress induces glucose uptake by stimulation of AMP-Kinase and/or inhibition of Glut 4 endocytosis. In adipocytes, activation of Gab1-dependent signaling pathway plays an important role in osmotic stress-mediated glucose uptake. Apart of its insulin-like effects, hyperosmolarity can lead to cellular insulin resistance mediated by both prevention of PKB activation and inhibition of the Insulin Receptor Substrate-1 (IRS1) function. Serine phosphorylation and degradation of IRS1 negatively regulate its functions. Understanding how osmotic stress induces glucose transport or mediates insulin resistance may provide novel targets for strategies to enhance glucose transport or to prevent insulin resistance.

Résumé

Régulation positive et négative du transport du glucose par le stress hyperosmolaire

Le stress hyperosmolaire a un double effet: il mime l'effet de l'insuline sur la translocation des transporteurs de glucose Glut 4 et sur le transport du glucose, mais il inhibe aussi les effets de l'insuline sur ces mêmes paramètres. Cette revue décrit les mécanismes intracellulaires par lesquels ces effets s'exercent. La captation de glucose induite par l'insuline est largement dépendante de la stimulation de la voie PI 3-kinase/PKB dans le muscle et l'adipocyte. Si l'hyperosmolarité induit également la captation de glucose, cet effet s'exerce par de multiples mécanismes qui sont indépendants de cette voie PI 3-kinase/PKB et qui diffèrent dans le muscle squelettique et dans l'adipocyte. Dans les lignées musculaires, l'augmentation du transport de glucose en réponse à un stress hyperosmolaire implique l'activation de l'AMP-Kinase et également une inhibition de l'endocytose des transporteurs de glucose Glut 4. Dans les lignées adipocytaires, c'est l'activation d'une voie dépendante de Gab-1 qui explique l'effet de l'hyperosmolarité. Indépendamment de ses effets insulinomimétiques, l'hyperosmolarité provoque également une insulinorésistance au niveau cellulaire qui s'explique d'une part par une désactivation de la PKB et d'autre part par une inhibition de la fonction d'IRS1. Cette rétrorégulation du signal insulinique est due à court terme à une phosphorylation d'IRS1 sur des résidus sérine et à long terme à une dégradation d'IRS1, deux processus que l'on retrouve dans l'insulinorésistance. Une meilleure connaissance des voies stimulées par le stress hyperosmolaire pour augmenter le transport de glucose ainsi que des mécanismes mis en jeu dans l'apparition de l'insulinorésistance peut fournir de nouvelles pistes et cibles thérapeutiques du diabète et de l'insulinorésistance.

Key-words: Stress; Signaling; Glut 4; Glucose uptake; Insulin resistance

Mots-clés: Stress; Signalisation; Glut 4; Transport du glucose; Insulinorésistance