La L-carnitine est un métabolite indispensable qui facilite le transport des acides gras dans la matrice mitochondriale.
On a déjà postulé qu’elle exerçait un effet nutrigénomique. Cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents restent peu clairs. Nous avons émis l’hypothèse que la L-carnitine interagit avec les récepteurs nucléaires impliqués dans la régulation métabolique, modulant ainsi les cibles en aval du métabolisme cellulaire. Nous avons donc étudié l’effet d’une supplémentation en L-carnitine sur l’activité protéique, l’expression de l’ARNm et les affinités de liaison des récepteurs nucléaires, ainsi que sur l’expression de l’ARNm des cibles en aval dans les cellules musculaires squelettiques, les hépatocytes et les adipocytes différenciés. La supplémentation en L-carnitine des hépatocytes a augmenté l’activité protéique de plusieurs récepteurs nucléaires (RAR, RXR, VDR, PPAR, HNF4, ER, LXR). Des effets divergents sur l’expression de l’ARNm de PPAR-α, PPAR-δ, PPAR-γ, RAR-β, LXR-α, et RXR-α ont été observés dans les adipocytes, les hépatocytes, et les cellules musculaires squelettiques. Les niveaux d’ARNm de PPAR-α, un régulateur clé de la lipolyse et de la β-oxydation, ont été significativement augmentés, soulignant un rôle de la L-carnitine comme promoteur du catabolisme lipidique. L’administration de L-carnitine aux hépatocytes a modulé la transcription de gènes cibles clés des récepteurs nucléaires, notamment ALDH1A1, un promoteur de l’adipogenèse, et OGT, un facteur contribuant à la résistance à l’insuline. Les essais de déplacement de mobilité électrophorétique ont prouvé que la L-carnitine augmentait les affinités de liaison des récepteurs nucléaires à leurs séquences cibles du promoteur, ce qui suggère un mécanisme moléculaire pour la modulation transcriptionnelle observée. Dans l’ensemble, ces résultats indiquent que la L-carnitine module l’activité et l’expression des récepteurs nucléaires, favorisant ainsi l’expression des gènes lipolytiques et diminuant la transcription des gènes cibles liés à l’adipogenèse et à la résistance à l’insuline.