Bases moléculaires des défauts sécrétoires des cellules ß pancréatiques lors de la glucotoxicité

Julien Papin

Description

Sous la direction de Jochen Lang
Thèse soutenue le 17 décembre 2009: Bordeaux 1
La glucotoxicité, ou exposition prolongée à de hautes teneurs en glucose, altère la fonction des cellules ß-pancréatiques et participe au développement du diabète. Il a été démontré que dans les cellules ß, la glucotoxicité engendre des modifications de l’expression génique, des altérations des voies de signalisation Ca2+-dépendantes et de l’exocytose ainsi qu’une augmentation de l’apoptose. Les mécanismes moléculaires responsables de ces altérations sont encore peu connus, mais ces observations suggèrent que des changements du profil d’expression génique des cellules ß-pancréatiques en sont à l’origine. Afin de mieux comprendre les conséquences de la glucotoxicité, une étude génomique a été menée dans la lignée de cellules ß-pancréatiques INS-1E. Cette étude a révélé l’existence de variations significatives des taux d’expression de plusieurs gènes importants pour la fonction des cellules ß, codant pour des protéines impliquées notamment dans le métabolisme glucidique et les différentes étapes de la voie de sécrétion d’insuline. D’autre part, cette approche a également révélé de profonds changements dans les voies de signalisation dépendantes de l’AMPc. Si le rôle prédominant du Ca2+ dans la régulation de la voie de sécrétion de l’insuline a été mis en évidence et bien caractérisé, l’implication et l’importance de l’AMPc dans ce processus restent mal définies. L’AMPc, au même titre que le Ca2+, module l’activité de nombreuses protéines de signalisation, régule l’expression génique et intervient également dans le trafic vésiculaire et la sécrétion d’insuline. De manière intéressante, l’expression de l’adénylate cyclase 8 (ADCY8) est fortement diminuée en condition de glucotoxicité. Ceci suggère qu’un défaut de synthèse d’AMPc pourrait être à l’origine du remaniement des voies de signalisation impliquées dans la régulation de la sécrétion d’insuline. Nous avons donc décidé d’étudier, plus en profondeur, les conséquences fonctionnelles de la diminution de l’expression de l’ADCY8 sur ces voies. Nos résultats suggèrent que l’ADCY8, une isoforme peu exprimée dans les cellules ß- pancréatiques? et stimulée par le Ca2+, se trouve au carrefour des voies de signalisation activées par le glucose et le GLP-1. La diminution de son expression est ainsi partiellement responsable des effets induits par la glucotoxicité sur la régulation de la sécrétion d’insuline. D’autre part, plusieurs résultats récents suggèrent l’implication des voies de signalisation AMPc-dépendantes dans la protection des cellules ß contre l’apoptose et dans ce contexte, le rôle de l’ADCY8 dans ces cellules a été abordé.
-Glucotoxicité
-AMPc
-Voies de signalisation
-Insuline
-Calcium
-Apoptose
-Exocytose
Glucotoxicity, or prolonged exposure to elevated levels of glucose, alters the function of pancreatic??-cells and is involved in diabetes pathogenesis. It has been demonstrated that glucotoxicity modifies gene expression and induces considerable changes in [Ca2+]i and in cAMP-dependent signalling (Dubois et al, Endocrinology, 148(4):1605-14 ; 2007) as well as a it decreases insulin exocytosis in response to glucose and increases apoptosis. The molecular mechanisms of these effects are not known but several observations suggest that changes in gene expression profiles are involved. To address that, a genomic study has been done in the clonal b-cell line INS-1E and revealed important modifications in the expression rates of many genes involved in glucose metabolism and vesicular traffic. This approach also revealed the alteration of cAMP-mediated signalling pathways and as the role of calcium and the importance of the correlation between cAMP and Ca2+-mediated signalling pathways had been shown, it was interesting to address the role of this second messenger in this process. Actually, cAMP regulates the activity of a large number of signalling proteins, it is also an important messenger involved in vesicular traffic, insulin secretion and gene expression. Interestingly, we also found that the expression of the adenylyl cyclase VIII (ADCY8) was largely diminished by glucotoxicity and this suggests that an alteration of cAMP synthesis could be involved in the decrease of insulin secretion in this condition. For this reason, we decided to address the functional consequences of altered ADCY8 expression on cAMP-mediated signalling pathways and on its correlation with the decrease of insulin secretion in glucotoxicity. Our results demonstrate a requirement for ADCY8 in glucose as well as in GLP-1 activated signalling pathways and strongly suggest a central role for ADCY8 in glucotoxicity. Moreover, recent publications suggest the implication of cAMP-mediated signalling pathways in the protection of b-cells against apoptosis induced by glucotoxicity, and the role of ADCY8 in this process was investigated.
-Glucotoxicity
-cAMP
-Signalling pathways
-Insulin
-Calcium
-Apoptosis
-Exocytosis
Source: http://www.theses.fr/2009BOR13986/document

Sujets

• Adénosine monophosphate cyclique
• Insuline
• Apoptose
• Exocytose

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 90
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

THÈSE
pour le
DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ BORDEAUX 1
École Doctorale « Sciences de la Vie et de la Santé »
Spécialité : Biologie cellulaire et Physiopathologie

Thèse présentée par
Julien PAPIN

BASES MOLÉCULAIRES DES DÉFAUTS
SÉCRÉTOIRES DES CELLULES β-PANCRÉATIQUES
LORS DE LA GLUCOTOXICITÉ.

Thèse dirigée par
Pr. Jochen LANG

Soutenue publiquement le 17 Décembre 2009

Après avis de :
M Stéphane DALLE, Chargé de Recherche, CNRS
M Christophe MAGNAN, Professeur, Université Paris 7 Denis Diderot

Devant la commission d’examen formée de :
Mme Laurence BRESSON-BEPOLDIN, Chargée de Recherche, INSERM Examinatrice
M Michel MOENNER, Professeur, Universités de Bordeaux Président
M Stéphane DALLE, Chargé de Recherche, CNRS Rapporteur
M Christophe MAGNAN, Professeur, Université Paris 7 Denis Diderot Rapporteur
M Bernard PORTHA, Professeur, Université Paris 7 Denis Diderot Examinateur
M Jochen LANG, Professeur, Universités de Bordeaux Directeur de Thèse













REMERCIEMENTS

















Durant l’ensemble de mon cursus,je pense que tous les gens qui m’ont entouré méritent
mes remerciements, ne serait-ce que de m’avoir aidé ou tout du moins supporté…
Sans parler de la thèse elle-même, je me dois de remercier tout d’abord toutes celles et
tout ceux sans qui je n’aurait pas été bien loin à l’Université…ils se reconnaîtront !
Ensuite, je tiens à remercier le Professeur Jochen LANG pour m’avoir accueilli au sein
de son équipe puis pour m’avoir assez fait confiance pour me proposer une thèse et me guider
tout au long de ces 3 années…Il fallait être courageux…je serai toujours très reconnaissant pour
cela et espère avoir été à la hauteur…Merci également d’avoir été un directeur attentif et
patient, d’avoir su m’aiguiller sans trop me bousculer, d’avoir été derrière moi , chaque fois que
c’était nécessaire…et même quand ça ne l’était pas !
Je remercie également tous les membres du laboratoire qui auront été généreux et
compréhensifs du début à la fin…Alexandra pour sa bonne humeur, ses conseils techniques (de
tout ordre d’ailleurs…) et son franc-parler, Marie-Noelle qui hélas nous a quitté trop vite pour
tenter l’aventure parisienne et sans qui le labo a sombré dans l’abyme…Charline dont la lourde
tache fut de remonter un peu le moral des troupes et qui y parvint à merveille, et enfin, Julien qui
débute parmi nous mais fait déjà des étincelles ! Je remercie aussi tout particulièrement Valérie,
pour avoir su me donner un coup de pied au derrière quand j’en avais bien besoin…ainsi que
pour avoir été mon mentor durant mon stage de D.E.A…(je sais que ce ne fut pas toujours facile
il n’y a qu’à voir ta paillasse et la mienne pour comprendre !), Benoit pour ses précieux conseils
et le temps passé à m’expliquer les mystères de la RTqPCR, Pier pour sa joie de vivre et son
enthousiasme permanent…hahaha…ainsi que pour son fameux coup d’épaule magique qui
m’aura fait économiser pas mal d’euros sur les cannettes du distributeur…mais aussi bien sur
pour m’avoir conseillé et largement aidé sur la dernière ligne droite ! Merci aussi aux
électrophysiologistes, Gilles pour ses conseils et sa contribution à l’achèvement de cette thèse,
Stéphanie avec qui donner des cours à 30 étudiants plus inquiétants les uns que les autres sera
toujours un plaisir, et Matthieu…qui malgré ses origines marseillaises…mérite quand même
qu’on s’intéresse à lui…un peu…de loin…si on a le temps quoi…mais avec lequel j’aurai passé
de bien bons moments et qui, lui aussi, aura largement contribué au bon déroulement de ce
travail et à la préparation de ma soutenance…merci ! J’ai beaucoup reçu de vous et je vous en
suis très reconnaissant ! Enfin, merci à mon cazzo…mon copain…mon acolyte…Benoit, sans qui
le temps aurait été parfois bien long je pense…t’iras loin gamin j’te fais confiance…mais
t’éloignes pas trop quand même !
Et puis…et puis…il y a la famille…je ne citerai pas tout le monde mais je les remercie
toutes et tous…grands-parents, parents, frère et sœur,etc…merci de m’avoir fait confiance…de
m’avoir toujours soutenu, d’avoir été les meilleurs du monde quoi !
Pour finir…les meilleures…les femmes de ma vie…Coralie pour laquelle je n’imagine
même pas à quel point j’ai pu être un calvaire…merci pour m’avoir toujours soutenu et
encouragé, même quand je ne le méritais pas…merci d’avoir tout compris...le plus surprenant.,
c’est que tu sois toujours là…c’est magique...et bien sur ma princesse, ma vie, ma merveille…ma
Charlotte…Déjà parfaite avant la naissance, tu as attendu gentiment que papa finisse sa thèse
avant de pointer le bout de ton petit nez…il n’y a pas de mots pour décrire l’amour que j’ai pour
toi…alors passons-nous en…et continu d’être parfaite…ma grande et belle fille !
































RÉSUMÉ






















La glucotoxicité, ou exposition prolongée à de hautes teneurs en glucose, altère la
fonction des cellules β-pancréatiques et participe au développement du diabète. Il a été démontré
que dans les cellules β, la glucotoxicité engendre des modifications de l’expression génique, des
2+altérations des voies de signalisation Ca -dépendantes et de l’exocytose ainsi qu’une
augmentation de l’apoptose. Les mécanismes moléculaires responsables de ces altérations sont
encore peu connus, mais ces observations suggèrent que des changements du profil d’expression
génique des cellules β-pancréatiques en sont à l’origine. Afin de mieux comprendre les
conséquences de la glucotoxicité, une étude génomique a été menée dans la lignée de cellules β-
pancréatiques INS-1E. Cette étude a révélé l’existence de variations significatives des taux
d’expression de plusieurs gènes importants pour la fonction des cellules β, codant pour des
protéines impliquées notamment dans le métabolisme glucidique et les différentes étapes de la
voie de sécrétion d’insuline.
D’autre part, cette approche a également révélé de profonds changements dans les voies
2+de signalisation dépendantes de l’AMPc. Si le rôle prédominant du Ca dans la régulation de la
voie de sécrétion de l’insuline a été mis en évidence et bien caractérisé, l’implication et
l’importance de l’AMPc dans ce processus restent mal définies. L’AMPc, au même titre que le
2+Ca , module l’activité de nombreuses protéines de signalisation, régule l’expression génique et
intervient également dans le trafic vésiculaire et la sécrétion d’insuline. De manière intéressante,
l’expression de l’adénylate cyclase 8 (ADCY8) est fortement diminuée en condition de
glucotoxicité. Ceci suggère qu’un défaut de synthèse d’AMPc pourrait être à l’origine du
remaniement des voies de signalisation impliquées dans la régulation de la sécrétion d’insuline.
Nous avons donc décidé d’étudier, plus en profondeur, les conséquences fonctionnelles de la
diminution de l’expression de l’ADCY8 sur ces voies.
Nos résultats suggèrent que l’ADCY8, une isoforme peu exprimée dans les cellules β-
2+pancréatiques et stimulée par le Ca , se trouve au carrefour des voies de signalisation activées
par le glucose et le GLP-1. La diminution de son expression est ainsi partiellement responsable
des effets induits par la glucotoxicité sur la régulation de la sécrétion d’insuline. D’autre part,
plusieurs résultats récents suggèrent l’implication des voies de signalisation AMPc-dépendantes
dans la protection des cellules β contre l’apoptose et dans ce contexte, le rôle de l’ADCY8 dans
ces cellules a été abordé.
















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