Gregory Steinberg, Ph. D.

Professeur, Département d’Endocrinologie et Métabolisme Faculté de médecine Michael G. DeGroote, Université McMaster
Le chercheur du mois: 
Nov 2017

Des découvertes de grande importance sur le métabolisme

« Tout est une question de timing », dit le Dr Gregory Steinberg, professeur au Département d’Endocrinologie et Métabolisme, à la faculté de médecine Michael G. Groote, à l’Université McMaster.

« La recherche est un domaine très concurrentiel, explique-t-il. Nous avons été chanceux, et avec nos découvertes, nous avons pu déposer nos conclusions avant les autres. »

Évidemment, le timing n’est pas le seul facteur pouvant mener à la réussite d’une carrière dans le domaine de la recherche sur le métabolisme. En 2017, Steinberg a gagné le prix de la meilleure performance scientifique décerné par l’association américaine du diabète, (Outstanding Scientific Achievement Award de l’American Diabetis Association / ADA) pour « son indépendance de pensées et son originalité, pour l’importance de sa découverte et son impact ». Il est le premier chercheur oeuvrant dans une université canadienne à recevoir cet hommage. Ce prix international est octroyé une fois l’an à un chercheur de moins de 50 ans, en mi-carrière.

De plus, il est le premier récipiendaire du Prix Feuille d’or décerné par les Instituts de recherche en santé du Canada pour les réalisations remarquables d’un chercheur en début de carrière.

L’ensemble de l’œuvre de Steinberg à ce jour a aidé à comprendre l’interaction entre le métabolisme des lipides, la sensibilité de l’insuline de même que le mode de détection de l’énergie et comment sa dérégulation contribue au diabète de type II.

Son travail est consacré à la façon dont la combinaison nutrition, traitements thérapeutiques et exercice aide à prévenir et traiter le diabète de type II de même que les maladies vasculaires cardiaques. Ainsi, il a découvert le lien entre métabolisme lipidique et inflammation dans les cas d’obésité et comment s’amorce la résistance de l’insuline.

Les découvertes faites dans son laboratoire, à McMaster, ont démontré comment la metformine (le médicament le plus administré pour soigner le diabète de type II) et l’exercice diminue le sucre dans le sang et mis en évidence de nouvelles façons de brûler les calories. De concert avec ses collègues, il a étudié le rôle des gras bruns dans le métabolisme de l’énergie et travaille maintenant à translater ces découvertes en thérapies novatrices.

Steinberg est aussi codirecteur au programme de recherche sur le métabolisme et l’obésité enfantine, à McMaster, et il est titulaire d’une chaire de recherche du Canada et de la chaire Bruce Duncan sur les maladies métaboliques.

Ce qui a déclenché son intérêt pour le métabolisme

Pendant ses années à l’école secondaire, Steinberg, un contemporain du médaillé d’or Simon Whitfield, faisait partie de l’équipe nationale junior de triathlon. « On était toujours en compétition l’un contre l’autre », se rappelle-t-il. Rendu à l’université, il s’est présenté aux essais olympiques de natation, en 1996 et en 2000.

« C’est pour ça que je me suis tellement intéressé au métabolisme, dit-il. Je voulais comprendre ce qui se passe quand je souhaite que mes muscles utilisent plus d’énergie. Je voulais savoir comment on peut s’entraîner et performer mieux en tant qu’athlète. »

Steinberg a étudié la kinésie à l’Université Guelph, où il a obtenu son doctorat en 2002. Il cherchait à approfondir comment l’organisme métabolise les différentes sources d’énergie, comme les glucides, les gras et les protéines. « Par exemple, dit-il, si tu brûles davantage de l’une, tu brûleras moins d’une autre. »

Il a fait sa recherche au laboratoire du professeur David Dyck, examinant comment l’hormone leptine régule le métabolisme dans les muscles.

Sa grand-mère, qui a souffert du diabète, l’a fait réfléchir d’une manière spécifique. « Son AVC m’a poussé à chercher comment appliquer ce que je connais de l’exercice sur le traitement du diabète. »

Découvertes en territoire australien

Il a été en Australie, à l’Université de Melbourne, travailler avec le professeur Bruce E. Kemp, un biochimiste de renom. La recherche postdoctorale de Steinberg portait sur la biochimie et la biologie moléculaire des protéines. Ces connaissances l’ont aidé à chercher les liens entre l’exercice et le métabolisme au niveau moléculaire.

Le travail en laboratoire visait la protéine kinase activée par l’AMP, (AMPK), désormais identifiée comme senseur métabolique qui régule l’utilisation de l’énergie cellulaire. L’équipe de Kemp a été la première à cloner cette enzyme et, à l’époque, c’était l’un des rares laboratoires de recherche à l’étudier.

Ils ont étudié le rôle de l’AMPK dans les muscles squelettiques où elle contribue au mouvement et à l’utilisation de l’énergie. Puisqu’il y a une diminution de l’assimilation du glucose dans le cas du diabète, « il semblait évident qu’il fallait chercher dans cette direction », explique Steinberg.

« Tout le monde savait que l’exercice était bénéfique pour nous, mais nous n’avions pas l’explication qui permettait de comprendre pourquoi. »

La découverte que l’AMPK se mettait « en fonction » grâce à l’exercice a tout changé. « Tout à coup, nous avions l’indice moléculaire d’une façon potentielle par laquelle l’exercice intervenait dans les effets bénéfiques sur la santé.

La découverte a stimulé la recherche partout dans le monde. Elle a aussi conduit Steinberg à s’interroger sur la faiblesse de l’AMPK dans les muscles des gens obèses et diabétiques et ne pouvait-elle pas être régulée par les voies de l’inflammation et les hormones.

En 2007, Steinberg était nommé chef de l’Unité du Métabolisme à l’Institut de recherche médicale St-Vincent, à Melbourne. À 31 ans, il est devenu un membre senior du Conseil de recherche médicale et de santé nationale de l’Australie.

Aller de l’avant au Canada

Une belle occasion s’est présentée en 2008, et Steinberg est revenu au Canada afin de mettre en place un nouveau programme de recherche à l’Université McMaster. La Fondation canadienne pour l’innovation (FCI), les Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC), Diabetes Canada et le Conseil de recherche en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) subventionnent actuellement sa recherche.

Sa philosophie est simple. « On commence toujours par la physiologie et l’importance des découvertes d’un point de vue clinique, puis on travaille en sens inverse pour essayer de comprendre les mécanismes moléculaires », dit-il.

Le laboratoire de Steinberg a étudié l’AMPK dans divers contextes. Cela inclut les études musculaires, où il a démontré qu’un manque de protéines a généré des souris « affalées comme des sacs de patates ». Puis, il a travaillé sur les cellules immunes et le foie, démontrant que l’AMPK était primordiale pour inhiber l’inflammation et les synthèses lipidiques.

Se basant sur ce travail, il croit que l’enzyme pourrait être impliquée dans le traitement de l’hépatite graisseuse non alcoolique qui atteint en ce moment en Amérique du Nord des proportions épidémiques.

Plus récemment, il a commencé à s’intéresser à la régulation des gras bruns, qui aident à maintenir la température du corps tant chez les rongeurs que les humains. « Mettre en activité les gras bruns pourrait être bénéfique au traitement du diabète et de l’obésité puisqu’ils peuvent utiliser une forte somme de calories très rapidement », explique-t-il.

Steinberg et ses collègues ont démontré que la sérotonine, une hormone produite non seulement dans le cerveau mais aussi dans le tube digestif, inhibe l’activité métabolique des tissus adipeux bruns.

« Notre découverte - que la sérotonine affecte non seulement l’apport calorique mais aussi la dépense en énergie; comment nous utilisons les calories dans l’organisme et comment les gras bruns utilisent les calories – pourrait avoir de grandes retombées. »

Il croit que dans l’avenir, apprendre comment inhiber la synthèse périphérique de la sérotonine ou la signalisation dans les gras bruns pourrait être efficace dans l’inversion de l’obésité et aider à réduire les taux de sucre dans le sang chez les gens atteint de diabète de type II.

Avec l’obésité, les taux de sérotonine augmentent, inhibant l’activité des gras bruns et réduisant le métabolisme. Dans son laboratoire, les études ont démontré que les souris qui ont des taux de circulation de sérotonine peu élevé ne développent pas le diabète, l’obésité et les maladies du foie non alcooliques.

Ces découvertes pourraient avoir d’importantes répercussions permettant d’expliquer pourquoi les diètes arrêtent de fonctionner et le poids remonte. Quand vous consommez de moins en moins de calories avec le temps, nous explique-t-il, votre dépense d’énergie diminue. Cela veut dire que vous avez besoin de réduire votre apport calorique davantage ou faire plus d’exercice juste pour maintenir votre perte de poids.

On a tendance à penser que les gens à la diète reprennent du poids parce qu’ils retombent tout simplement dans la tentation de manger, mais ce n’est pas le cas, dit-il.

« La raison pour laquelle cela se produit est programmée dans notre physiologie. »