Des cellules changent de métier pour contrer le diabète
Publié par Isabelle le 02/11/2018 à 12:00
Source: Université de Genève (UNIGE)
En mettant en lumière la capacité d'adaptation des cellules pancréatiques afin de pallier un manque d'insuline, des chercheurs de l'UNIGE démontrent l'étendue jusqu'ici insoupçonnée de la plasticité cellulaire.


Ilot pancréatique de souris dans lequel les cellules productrices du glucagon (violet), appelées alpha, ont été marquées avec un traceur fluorescent (vert). Quelques cellules alpha ont commencé à produire de l'insuline (L'insuline (du latin insula, île) est une hormone peptidique sécrétée par les cellules β des îlots de Langerhans du pancréas. Elle a, avec...) (rouge), et deviennent donc jaunes (superposition des couleurs vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M, dont la bande...) et rouge). (© UNIGE)

Le diabète (Le diabète présente plusieurs formes, qui ont toutes en commun des urines abondantes (polyurie). Le mot « diabète » vient du grec ancien dia-baïno,...) est caractérisé par une hyperglycémie persistante qui apparaît lorsque certaines cellules du pancréas (Le pancréas est un organe abdominal, une glande annexée au tube digestif. Il est rétropéritonéal, situé derrière l'estomac, devant et au-dessus des reins. Ses fonctions dichotomiques de...) – les cellules β – sont détruites ou ne sont plus capables de sécréter de l'insuline. Des chercheurs de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) de Genève (UNIGE) sont parvenus à montrer comment une partie des cellules α et δ du pancréas, qui produisent habituellement d'autres hormones, peuvent prendre le relais des cellules β endommagées en se mettant à produire de l'insuline. En observant comment ces cellules parviennent à modifier leur fonction en changeant partiellement d'identité, les chercheurs ont découvert un phénomène de plasticité cellulaire inconnu jusqu'ici. Au-delà du pancréas, cela pourrait concerner bon nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de nos cellules. Ces résultats, à découvrir dans Nature Cell Biology, permettent d'envisager des stratégies thérapeutiques entièrement nouvelles qui feraient appel aux capacités régénératrices du corps.

Le pancréas abrite plusieurs types de cellules qui ont pour fonction de produire différentes hormones responsables de la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) du taux de sucre (Ce que l'on nomme habituellement le sucre est, dès 1406, une "substance de saveur douce extraite de la canne à sucre" (Chrétien de Troyes, Le Chevalier au lion). Il est majoritairement formé d'un...) dans le sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le plasma est la substance fondamentale et est présent chez la...). Il s'agit essentiellement des cellules α, productrices de glucagon, des cellules β, productrices d'insuline, et des cellules δ, productrices de somatostatine, une hormone (Une hormone est un messager chimique véhiculé par le système circulatoire qui agit à distance de son site de production par fixation sur des récepteurs spécifiques.) qui agit comme régulateur local de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) des cellules α et β. Ces cellules sont agglomérées en petits amas connus sous le nom d'îlots pancréatiques. Le glucagon promeut l'augmentation du sucre sanguin, alors que l'insuline a l'effet contraire. Chez les patients souffrant de diabète, en l'absence de cellules β fonctionnelles, le taux de sucre dans le sang est perpétuellement trop élevé.

A la Faculté de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son fonctionnement normal...) de l'UNIGE, le professeur Pedro Herrera et son équipe avaient, il y a quelques années, démontré l'existence d'une capacité naturelle de régénérescence des cellules productrices d'insuline: chez des souris dépourvues de cellules β, de nouvelles cellules productrices d'insuline apparaissent spontanément. Certaines cellules pancréatiques sont ainsi capables de se reprogrammer pour apprendre à sécréter de l'insuline. "Ce phénomène ne concerne cependant que 1 à 2% des cellules α et δ. Pourquoi certaines cellules opèrent-elles cette conversion et d'autres pas? Et surtout, serait-il possible de l'encourager? Ce sont les questions qui sont au cœur de nos travaux", détaille le professeur Herrera.

Une modification d'origine locale

Les scientifiques ont commencé par effectuer des analyses d'expression génique avant et après la disparition des cellules β. Ils ont observé, chez les cellules α, des changements à première vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) opposés: l'augmentation du taux d'expression de certains gènes typiques des cellules productrices d'insuline, mais aussi, et en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), celle de certains gènes typiques des cellules productrices de glucagon. Le fonctionnement normal des cellules à glucagon est lié à la présence d'insuline: elles possèdent à leur surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique,...) des récepteurs ayant pour fonction de la détecter. Par conséquent, ce fonctionnement est perturbé lorsqu'on détruit les cellules β.

Mais quel est le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps...) qui induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en électricité (générateur) ou en force (moteur).) la conversion cellulaire? Pour tester leurs différentes hypothèses, les chercheurs ont transplanté des îlots pancréatiques chez des souris normales. Première hypothèse: l'hyperglycémie. Chez les souris greffées mais non diabétiques, dont les cellules β restent parfaitement fonctionnelles et qui ne souffrent pas d'hyperglycémie, certaines cellules α du greffon se sont mises à produire de l'insuline lorsque l'on a induit la mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus général,...) des cellules β dans les îlots transplantés. Ce n'est donc pas l'hyperglycémie qui entraîne cette réaffectation cellulaire. Cette plasticité n'est pas non plus dépendante de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels,...) cellulaire autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit...) des îlots, puisque les cellules α se convertissent également après la perte des cellules β dans des îlots greffés sous la capsule rénale. Seule explication: la capacité de reprogrammation est intrinsèque à l'îlot pancréatique où se trouvent ces cellules. "Ainsi, dans le même greffon, seuls les îlots dépourvus de cellules β ont vu une reprogrammation s'effectuer. Par contre, aucune conversion cellulaire n'a lieu dans les îlots voisins contenant toutes leurs cellules β", indique Pedro Herrera.

Des signaux perturbés

Les chercheurs ont ensuite bloqué dans les cellules α les récepteurs de surface permettant de détecter la présence d'insuline chez des souris non diabétiques. Une partie de ces cellules α s'est alors mise à produire de l'insuline. L'insuline elle-même agirait donc comme un frein (Un frein est un système permettant de ralentir, voire d'immobiliser, les pièces en mouvement d'une machine ou un véhicule en cours de déplacement.) empêchant la reprogrammation des cellules α. "En administrant un médicament (Un médicament est une substance ou une composition présentée comme possédant des propriétés curatives, préventives ou administrée en vue d'établir un...) antagoniste de l'insuline, nous avons pu augmenter de 1 à 5% le nombre de cellules α qui se sont mises à produire de l'insuline. Ce faisant, ces cellules deviennent hybrides: elles changent partiellement d'identité, et le phénomène est réversible en fonction des circonstances environnant les cellules. Maintenant que nous commençons à comprendre les mécanismes de cette plasticité cellulaire, nous pensons que cette capacité de transformation pourrait être exploitée à l'avenir pour proposer de nouveaux traitements."

Toutes les cellules seraient potentiellement concernées

Si les travaux du professeur Herrera se concentrent sur les cellules du pancréas, le même phénomène pourrait s'appliquer à bon nombre de cellules du corps. Ainsi, l'idée que les cellules une fois différenciées restent stables à jamais se trouve aujourd'hui remise en cause. "Ce que nous montrons, c'est que l'état de différenciation d'une cellule donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un événement, etc.) n'est pas gravé dans le marbre (Le marbre est une roche métamorphique dérivée du calcaire, existant dans une grande diversité de coloris, pouvant présenter des veines, ou marbrures (veines et...). L'identité des cellules, à tous les stades de la vie (La vie est le nom donné :), est modulée par leur environnement immédiat, notamment par le biais de signaux inhibiteurs. Le maintien de l'identité cellulaire est donc un processus actif d'inhibition, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) au long de la vie de la cellule, et non un état intrinsèque ou passif de la différenciation. Cette faculté des cellules déjà spécialisées à changer de fonction pourrait se révéler capitale (Une capitale (du latin caput, capitis, tête) est une ville où siègent les pouvoirs, ou une ville ayant une prééminence dans un domaine social, culturel, économique ou sportif, dans ce cas on parle aussi de...) dans bien d'autres pathologies dues à une mort cellulaire massive (Le mot massif peut être employé comme :) ou inappropriée, comme par exemple la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.) d'Alzheimer ou l'infarctus (Un infarctus est défini par la mort brutale et massive de cellules (nécrose irréversible d'une partie d'un organe), en rapport avec un manque d'oxygène.) du myocarde (Le myocarde est le tissu musculaire (myo-, muscle) du cœur (-carde). C'est un muscle épais et creux se contractant de manière rythmique.)," conclut le professeur Herrera.

Référence publication:
Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) est publiée dans Nature Cell Biology
DOI: 10.1038/s41556-018-0216-y

Contact chercheur:
Pedro Herrera - Professeur ordinaire - Département de médecine génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) et développement & au Centre facultaire du diabète
Faculté de médecine
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