PGC-1α-mediated regulation of gene expression and metabolism: implications for nutrition and exercise prescriptions.

The discovery 10 years ago of PGC-1α represented a major milestone towards understanding of the molecular processes regulating energy metabolism in many tissues, including skeletal muscle. PGC-1α orchestrates a metabolic program regulating oxidative lipid metabolism and insulin sensitivity. This is essentially the same metabolic program that is activated by exercise and down-regulated by sedentary lifestyles and high-fat diets, as well as in cases of obesity and type 2 diabetes. The present review examines the evidence in support of the key role for PGC-1α regulation of substrate metabolism and mitochondrial biogenesis in skeletal muscle. Surprisingly, studies with PGC-1α null and transgenic mice have revealed unexpected pathologies when PGC-1α is completely repressed (KO animals) or is massively overexpressed. In contrast, PGC-1α overexpression within normal physiological limits results in marked improvements in fatty acid oxidation and insulin-stimulated glucose transport. Exercise, sedentary lifestyles, and nutritional factors can regulate PGC-1α expression. We speculate that optimal targeting of PGC-1α upregulation, whether by diet, exercise, or a combination of both, could represent effective prophylactic or therapeutic means to improve insulin sensitivity. Indeed, using modern molecular tools, it may indeed be possible to prescribe optimally individualized nutrition and exercise programs. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

La découverte il y a 10 ans de la PGC-1α constitue un point marquant dans les premières tentatives de compréhension des processus moléculaires de la régulation du métabolisme énergétique dans plusieurs tissus, dont le muscle squelettique. La protéine PGC-1α gère un programme métabolique gouvernant le métabolisme oxydatif des lipides et la sensibilité de l&x2019;insuline. Somme toute, c&x2019;est ce programme qui est activé lors de l&x2019;exercice physique et mis au ralenti par un mode de vie sédentaire et une alimentation riche en gras, par l&x2019;obésité et le diabète de type 2. Cet article analyse les données scientifiques concernant le rôle clé de la PGC-1α dans le contrôle du métabolisme des substrats et la biogenèse des mitochondries dans le muscle squelettique. Curieusement, des études de la PGC-1α faites sur des souris invalidées et transgéniques révèlent des pathologies insoupçonnées soit que la PGC-1α est totalement réprimée (animaux déficients), soit qu&x2019;elle est massivement surexprimée. En revanche, la surexpression de la PGC-1α en deçà des limites physiologiques normales suscite d&x2019;importantes améliorations de l&x2019;oxydation des acides gras et du transport du glucose médiée par l&x2019;insuline. L&x2019;exercice physique, les modes de vie sédentaire et les facteurs nutritionnels peuvent influencer l&x2019;expression de la PGC-1α. Nous pensons qu&x2019;une diète et/ou de l&x2019;exercice physique suscitant la régulation à la hausse de la PGC-1α constituent d&x2019;excellents moyens prophylactiques ou thérapeutiques pour améliorer la sensibilité à l&x2019;insuline. Grâce aux procédés moléculaires modernes, nous pouvons prescrire de façon judicieuse un programme alimentaire et kinésique ajusté à tout individu. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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