Les cellules humaines peuvent aussi changer de métier
Publié par Isabelle le 19/02/2019 à 14:00
Source: Université de Genève (UNIGE)
Des chercheurs de l'UNIGE démontrent la facilité de certaines cellules pancréatiques humaines à faire de l'insuline. Ce type de conversion cellulaire pourrait compenser, lors d'un diabète, la perte ou la dysfonction des cellules produisant naturellement cette hormone. Une première mondiale.


Pseudo-îlot constitué avec des cellules alpha humaines. Ces cellules produisent le glucagon (bleu), mais peuvent“apprendre” à faire de l'insuline (rouge). La protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par...) GFP (vert)permet de tracer l'origine des cellules, pour certifier leur changement d'identité. © Pedro Herrera, UNIGE

Les manuels de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle...) nous apprennent que les cellules, une fois différenciées, restent figées dans l'identité qu'elles ont acquise. En incitant des cellules pancréatiques humaines non productrices d'insuline à modifier leur fonction pour fabriquer cette hormone de manière durable, 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...) de Genève (UNIGE) démontrent pour la première fois que la capacité d'adaptation de nos cellules est bien plus grande qu'on ne le pensait. De plus, cette plasticité ne serait pas une exclusivité des 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 glandes à...) humain. Une véritable révolution pour la biologie cellulaire, à découvrir dans la revue Nature.

Le pancréas humain abrite plusieurs types de cellules endocrines (α, β, δ, ε et ϒ) 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...) 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...). Ces cellules sont agglomérées en petits amas nommés îlots pancréatiques ou îlots de Langerhans. Le diabète (Le diabète présente plusieurs formes, qui ont toutes en commun des urines abondantes (polyurie). Le mot « diabète »...) survient lorsque, en l'absence de cellules β fonctionnelles, le taux de sucre dans le sang n'est plus contrôlé. 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...) de l'UNIGE, le professeur Pedro Herrera et son équipe avaient déjà démontré, chez la souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme animal de compagnie ou de laboratoire, mais aussi de nombreuses...), la capacité de régénération de nouvelles cellules à insuline par le biais d'un mécanisme spontané de changement d'identité d'autres cellules pancréatiques. Mais qu'en est-il de l'être humain ? De plus, est-il possible de promouvoir cette conversion artificiellement ?

D'une hormone à l'autre: un changement de longue durée

Pour vérifier si les cellules humaines disposent de cette capacité d'adaptation, les scientifiques genevois ont utilisé des îlots de Langerhans de personnes diabétiques et non diabétiques. Ils ont d'abord trié les différents types cellulaires pour en étudier deux plus particulièrement: les cellules α (productrices de glucagon) et les cellules ϒ (à polypeptide pancréatique). "Nous avons divisé nos cellules en deux groupes: l'un où nous n'avons introduit qu'un traceur cellulaire fluorescent, et l'autre où, en plus, nous avons ajouté des gènes produisant des facteurs de transcription de l'insuline, propres aux cellules β", explique Pedro Herrera.

Les chercheurs ont ensuite reconstitué des "pseudo-îlots", mais en n'agglomérant à chaque fois qu'un seul type de cellules afin d'observer précisément leur comportement. "Première observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...): le simple fait d'agréger les cellules, même en pseudo-îlots monotypiques, stimule l'expression de certains gènes liés à la production d'insuline, comme si les cellules "non-β" détectaient naturellement l'absence de leurs "consoeurs". Par contre, pour que les cellules se mettent réellement à produire cette hormone, nous avons dû stimuler artificiellement l'expression de ces gènes typiques des cellules β," indique Kenichiro Furuyama, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de...) au Département de médecine génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) de la Faculté de médecine de l'UNIGE et premier auteur de ces travaux. Une semaine après le début de l'expérience, 30% des cellules α se sont mises à produire et sécréter de l'insuline en fonction des niveaux de glucose (Le glucose est un aldohexose, principal représentant des oses (sucres). Par convention, il est symbolisé par Glc. Il est directement assimilable par l'organisme.) détecté. Les cellules ϒ, soumises au même régime, étaient encore plus efficaces et nombreuses à se reconvertir et à sécréter de l'insuline en réponse au glucose.

Dans un deuxième temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), les chercheurs ont transplanté chez des souris diabétiques ces pseudo-îlots monotypiques de cellules α humaines modifiées. "Les cellules humaines se sont montrées très efficaces. Nos souris ont guéri!" s'enthousiasme Pedro Herrera. "Et comme attendu, lorsque l'on ôtait ces greffes cellulaires humaines, les souris redevenaient diabétiques. Nous avons obtenu les mêmes résultats avec des cellules issues de personnes diabétiques comme non diabétiques, montrant ainsi que cette plasticité n'est pas endommagée par la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.). De plus, cela fonctionne à long terme: six mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) après leur transplantation, les pseudo-îlots de cellules α ainsi modifiées continuent à sécréter de l'insuline humaine en réponse au glucose élevé."

Des cellules plus résistantes en cas de diabète auto-immun

Une analyse détaillée de ces cellules humaines à glucagon devenues productrices d'insuline montre qu'elles gardent une identité cellulaire proche de celle des cellules α. Le diabète auto-immun, ou diabète de type 1 (Cet article traite du diabète de type 1, une forme de diabète sucré. Il existe d'autres types de diabètes : voir la page d'homonymie...), est caractérisé par la destruction des cellules β par le système immunitaire (Le système immunitaire d'un organisme est un ensemble coordonné d'éléments de reconnaissance et de défense qui discrimine le « soi » du...) des patients. Les chercheurs se sont alors demandés si ces cellules α modifiées seraient ciblées aussi par l'auto-immunité, puisqu'elles restent différentes des β. Pour connaître leur résistance, ils ont cultivé les cellules avec des lymphocytes T issus de patients souffrant de diabète de type 1. "Nous avons constaté que nos cellules α modifiées déclenchaient une réponse plus faible du système immunitaire, et donc pourraient être moins susceptibles d'être détruites que les cellules β natives."

Aujourd'hui, la transplantation pancréatique est utilisée en cas de diabètes extrêmement graves, en transplantant soit le pancréas entier, soit de préférence uniquement les îlots pancréatiques, une approche beaucoup moins invasive. Très efficace, cette technique a néanmoins ses limites: comme toute transplantation, elle va de pair avec un traitement immunosuppresseur. Malgré cela, les cellules transplantées disparaissent au bout de quelques années. "L'idée d'utiliser les capacités intrinsèques de régénération du corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.) prend ici tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) son sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du...)," souligne Pedro Herrera. Cependant, de nombreux obstacles restent encore à surmonter pour proposer un traitement issu de ces travaux, notamment financés par le NIH-NIDDK - l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel...) national du diabète, des maladies digestives et rénales, émanant des National Institutes of Health des Etats-Unis, par un subside d'excellence du Fonds national suisse de la recherche scientifique (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) (FNS), et par la Fondation privée des HUG. "Il faut en effet trouver un moyen - pharmacologique ou par thérapie génique (La thérapie génique est une stratégie thérapeutique qui consiste à faire pénétrer des gènes dans les cellules ou les tissus d'un individu pour traiter une...) - de stimuler ce changement d'identité des cellules concernées à l'intérieur même du pancréas du patient (Dans le domaine de la médecine, le terme patient désigne couramment une personne recevant une attention médicale ou à qui est...), mais sans engendrer d'effets indésirables sur d'autres types de cellules," ajoute-t-il. Le chemin sera difficile et long.

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...) est publiée dans Nature DOI: 10.1038/s41586-019-0942-8

Contact chercheur:
Pedro Herrera - Professeur ordinaire au Département de médecine génétique et développement, Faculté de médecine
Page générée en 0.222 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique