Une communication électrique dans le pancréas coordonne la sécrétion d'insuline

Publié par Isabelle le 15/04/2021 à 13:00
Source: CNRS INSB

© Jaffredo et al.
Après un repas, la partie endocrine du pancréas sécrète de l'insuline en deux phases, au cours desquelles des cellules, appelées cellules β, se coordonnent pour une sécrétion optimale. Des chercheurs du CBMN (CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP), de l'IMS (CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP), de l'INCIA (CNRS/Université de Bordeaux) et de l'université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en...) (Suisse) ont en effet découvert que ces cellules se synchronisent grâce à des signaux électriques, et que ce système fonctionne mal en conditions diabétogènes. Publiés dans le journal Diabetes, ces travaux aident à mieux comprendre la sécrétion d'insuline (L'insuline (du latin insula, île) est une hormone peptidique sécrétée par les...) et serviront de référence pour la génération de substituts aux cellules β à partir de cellules souches.

Comme de nombreuses hormones, l'insuline est sécrétée par notre corps en deux phases. Elle est d'abord libérée via une dose de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...), forte et immédiate, avant de passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) à une dose de maintien, plus modérée. La glycémie (La glycémie (du grec glukus = doux et haima = sang) désigne la concentration de glucose...) est ainsi réduite et finement contrôlée après un repas par cette sécrétion biphasique d'insuline. L'insuline est libérée par les cellules β des îlots de Langerhans, qui sont des groupes de cellules organisées en microorganes au sein du pancréas (Le pancréas est un organe abdominal, une glande annexée au tube digestif. Il est...). Alors que cette sécrétion biphasique est fortement perturbée dans des pathologies telles que le diabète de type 2 (Cet article traite du « diabète de type 2 », une forme de diabète...), le détail de son fonctionnement restait encore mal connu.

Des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) et de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) des membranes et des nanoobjets (CBMN, CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP), du laboratoire d'Intégration du matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) au système (IMS, CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP), de l'Institut de neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et...) cognitives et intégratives d'Aquitaine (INCIA, CNRS/Université de Bordeaux) et de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Genève (Suisse) ont démontré que la sécrétion biphasique d'insuline était contrôlée par des signaux électriques entre les cellules β, qui parviennent à se synchroniser pour une sécrétion d'hormones finement régulée pour plus d'efficacité.

Les auteurs ont pour cela développé un système microfluidique (La microfluidique est la science et la technologie des systèmes manipulant des fluides et dont...) qui récupère l'insuline sécrétée par les cellules et mesure en parallèle, grâce à de nombreuses microélectrodes, leurs signaux électriques au rythme de dix mille mesures par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...). Cette cadence permet d'étudier avec une grande finesse les évènements cellulaires et multicellulaires impliqués dans la sécrétion biphasique. En première phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...), les cellules sont peu synchronisées, mais très actives, pour faire rapidement baisser la glycémie. Cet état est transitoire, car il “épuise” les cellules. En seconde phase, elles se synchronisent au travers de leur activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) électrique, comme le fait un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) de neurones, pour atteindre un rythme plus “économique” jusqu'à la fin de la digestion (La digestion est le processus au cours duquel un organisme vivant reçoit du milieu...).

L'équipe a également constaté que ces deux phases électriques étaient fortement altérées au cours du vieillissement (La notion de vieillissement décrit une ou plusieurs modifications fonctionnelles diminuant...), ainsi que dans des conditions diabétiques. Les auteurs vont à présent rechercher si les autres cellules des îlots pancréatiques influencent la sécrétion biphasique par les cellules β. Ils vont également étudier les cellules souches capables de devenir des cellules β, dont l'activité électrique et les signaux synchronisateurs n'ont pas encore été explorés. Ces travaux pourraient permettre, à plus long terme, d'aboutir à des thérapies cellulaires efficaces contre certaines formes de diabète (Le diabète présente plusieurs formes, qui ont toutes en commun des urines abondantes...).

Ces travaux de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) sont soutenus financièrement par le programme H2020 (convention n° 840395)."


Les électrodes et le système microfluidique permettent d'enregistrer les signaux électriques corrélés à la sécrétion biphasique d'insuline par les cellules β des îlots du pancréas. La coordination des cellules, mesurée au travers de signaux multicellulaires, est à l'origine des deux phases.
© Jaffredo et al.

Référence:
Dynamic uni- and multicellular patterns encode biphasic activity in pancreatic islets
Jaffredo M, Bertin E, Pirog A, Puginier E, Gaitan J, Oucherif S, Lebreton F, Bosco D, Catargi B, Cattaert D, Renaud S, Lang J et Raoux M, Diabetes, 2021. 70(4):878-888.
Doi: 10.2337/db20-0214

Contacts:
- Matthieu Raoux - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...), Institut de Chimie et de biologie des membranes et des nanoobjets (CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP/Bordeaux Sciences Agro) - matthieu.raoux at u-bordeaux.fr
- Christophe Cartier dit Moulin (Un moulin est une machine à moudre les grains de céréale en farine et, par analogie,...) - Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) de l'INC - inc.communication at cnrs (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...).fr
- Anne-Valérie Ruzette - Chargée scientifique pour la communication - Institut de chimie du CNRS - anne-valerie.ruzette at cnrs.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS - inc.communication at cnrs.fr

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