Diabète de type 1: se rapprocher du traitement qui génère de nouvelles cellules d'insuline
Des recherches récentes ont innové dans la recherche d'un traitement du diabète de type 1 qui génère des cellules productrices d'insuline.
Des scientifiques de l'Université de Copenhague au Danemark et du Helmholtz Zentrum München à Neuherberg, en Allemagne, ont cartographié les signaux qui déterminent le destin des cellules progénitrices du pancréas.
Ces cellules immatures peuvent se développer en cellules d'îlots qui produisent de l'insuline ou en un autre type de cellule.
Le journal La nature présente un article sur les résultats.
Cette recherche révèle que les cellules progénitrices du pancréas rebondissent et que leur environnement immédiat, ou matrice extracellulaire, joue un rôle important dans la décision de leur sort.
«Nous avons maintenant été en mesure», déclare le professeur Henrik Semb, auteur principal et directeur de l'Institut de recherche translationnelle sur les cellules souches à Helmholtz Zentrum München, «de cartographier le signal qui détermine si les cellules progénitrices pancréatiques deviendront endocrines, telles que l'insuline- produisant des cellules bêta ou des cellules canalaires. »
Diabète de type 1 et cellules des îlots
L'insuline est une hormone qui aide les cellules à absorber le glucose et à l'utiliser pour produire de l'énergie.
Le diabète se développe lorsque le taux de sucre dans le sang du corps est trop élevé. Cela peut se produire soit parce qu'il n'y a pas assez d'insuline (diabète de type 1) ou parce que les cellules sont incapables de l'utiliser correctement (diabète de type 2).
Les chiffres pour 2015 des Centers for Disease Control and Prevention (CDC) suggèrent qu'environ 30,3 millions de personnes aux États-Unis étaient atteintes de diabète cette année-là. Environ 5% d'entre eux souffrent de diabète de type 1, nécessitant un traitement quotidien à l'insuline.
Le diabète de type 1 se développe lorsque le système immunitaire détruit les cellules productrices d'insuline dans le pancréas.
Ces cellules existent en grappes appelées îlots de Langerhans, qui contiennent plusieurs types de cellules qui fabriquent des hormones. Ceux qui produisent de l'insuline sont appelés cellules bêta.
L'étude récente s'est concentrée sur les cellules progénitrices. Ces cellules immatures sont les «premiers descendants» des cellules souches.
Comme les cellules souches, les cellules progénitrices peuvent devenir un ou plusieurs types de cellules. Contrairement aux cellules souches, cependant, elles ne peuvent pas continuer à se diviser et à se reproduire indéfiniment. En outre, les cellules progénitrices peuvent mûrir en une gamme plus limitée de types de cellules que les cellules souches.
Les cellules progénitrices sont «constamment» en mouvement
Les cellules progénitrices sont difficiles à étudier car elles ne restent pas immobiles. «Ils se déplacent constamment dans le pancréas en développement, ce qui entraîne de fréquents changements environnementaux», note le professeur Semb.
Il compare les cellules à des flippers qui rebondissent dans une machine - leur «score ultime est basé sur la somme des rencontres avec les broches».
Pour examiner comment chaque progéniteur a répondu à son environnement sans l'interférence d'autres cellules, lui et ses collègues ont pris des progéniteurs développés à partir de cellules souches humaines et les ont ensemencés sur des lames de verre contenant des micromodèles de protéines matricielles.
Le professeur Semb dit que les chercheurs ont été très surpris par ce qu'ils ont découvert.
Ils ont découvert que différentes interactions avec les composants de la matrice extracellulaire modifiaient «l'état de force mécanique au sein du progéniteur».
«Ces forces résultent d'interactions entre la matrice extracellulaire, qui est à l'extérieur de la cellule, et le cytosquelette d'actine, qui est à l'intérieur de la cellule», ajoute-t-il.
Cellule endocrinienne ou canalaire?
À l'aide d'autres expériences, l'équipe a découvert que l'exposition à diverses protéines de la matrice extracellulaire guidait les progéniteurs vers leur destin de différentes manières.
En fonction des forces impliquées, les cellules progénitrices sont devenues soit des cellules canalaires, soit des cellules d'îlots productrices d'hormones (endocrines).
«Les expériences montrent que l'exposition à la laminine de la matrice extracellulaire instruit les cellules progénitrices vers un destin endocrinien en réduisant les forces mécaniques à l'intérieur des cellules», explique le professeur Semb.
«Vice versa, l'exposition à la fibronectine entraîne le devenir du conduit en raison de l'augmentation des forces mécaniques», ajoute-t-il.
«Notre découverte innove car elle explique comment les cellules progénitrices multipotentes mûrissent en différents types de cellules au cours de la formation des organes.»
Prof. Henrik Semb
Les résultats de l’équipe devraient contribuer à la mise au point de traitements qui fabriquent des cellules productrices d’insuline à partir de cellules souches.
«Nous pouvons désormais remplacer un nombre important de substances dérivées empiriquement, dont le mode d'action dans les protocoles de différenciation actuels de pointe est largement inconnu, par des inhibiteurs de petites molécules qui ciblent des composants spécifiques de la voie de mécano-signal nouvellement identifiée», le professeur Semb commentaires.
Il ajoute que l'étude a également fourni un ensemble d'outils d'ingénierie de précision qui pourraient être utiles dans le développement de traitements de remplacement cellulaire, non seulement pour le diabète de type 1, mais également pour d'autres conditions graves, telles que les maladies neurodégénératives.
Dans une vidéo de Helmholtz Zentrum München, le professeur Semb résume la recherche et explique le rôle influent de la matrice extracellulaire dans la détermination du sort des cellules pancréatiques immatures.
