Une nouvelle étude de l'Université de Californie à Davis montre comment les cellules travaillent ensemble pour éviter une baisse soudaine de la glycémie. Comprendre ces boucles de rétroaction pourrait améliorer la vie des personnes atteintes de diabète et les aider à éviter une hypoglycémie dangereuse.
L'œuvre a été publiée le 16 septembre Actes de l'Académie nationale des sciences.
Les personnes atteintes de diabète doivent faire face aux risques à long terme de glycémie élevée, comme la cécité, l'insuffisance rénale et la perte de circulation dans les jambes, ce qui peut entraîner une amputation. Mais de nombreuses personnes avec cette condition sont également confrontées à un danger plus immédiat qui peut frapper sans avertissement: la glycémie qui baisse dangereusement, ce qui peut provoquer une inconscience. Cela peut se produire en raison de l'insuline et d'autres médicaments qu'ils prennent.
« Vos tissus corporels sont essentiellement affamés lorsque cela se produit, en particulier le cerveau », a déclaré Mohammad pourhosseinzadeh, un MD / Ph.D. Étudiant à UC Davis, qui a récemment obtenu son diplôme du groupe supérieur de biochimie, moléculaire, cellulaire et de développement de la biologie. « Si vous n'obtenez pas de soins médicaux rapides, vous pouvez éventuellement entrer dans le coma et mourir. » Les personnes qui souffrent d'une hypoglycémie sévère peuvent également courir un risque accru de mourir des maladies cardiaques et d'autres causes.
Pourhosseinzadeh, en travaillant avec Mark Huising, professeur dans les départements de neurobiologie, de physiologie et de comportement et de physiologie et de biologie membranaire, faisait partie d'une équipe qui a découvert un lien important dans la façon dont le corps se protège contre les urgences hypoglycémiques.
Il est bien connu que les personnes atteintes de diabète ne produisent pas suffisamment d'insuline, l'hormone qui empêche notre glycémie de s'élever trop.
Mais le mécanisme du corps pour empêcher la glycémie de baisser trop bas est également altéré dans le diabète. «
Mohammad Pourhosseinzadeh, Université de Californie – Davis
La nouvelle découverte révèle une stratégie potentielle pour traiter cet aspect dangereux du diabète. Il aide également à résoudre un mystère médical de longue date.
Cellules mystères et hormones mystères
L'insuline est produite par de minuscules touffes de cellules dans le pancréas, appelées îlots de Langerhans. Ces îlots contiennent au moins cinq types de cellules visibles au microscope: les cellules alpha, bêta, gamma, delta et epsilon. Dans les années 1920, les scientifiques ont compris que l'insuline est produite par les plus nombreuses, les cellules bêta, qui représentent environ la moitié de chaque îlot.
Dans le diabète de type I, les cellules bêta sont détruites, laissant une personne sans insuline. Dans le diabète de type II, les cellules bêta sont présentes mais produisent trop peu d'insuline. En conséquence, de nombreuses personnes atteintes de diabète doivent injecter de l'insuline pour empêcher leur glycémie de s'élever trop. Certaines personnes prennent également des médicaments qui stimulent leurs cellules bêta lentes pour fabriquer plus d'insuline. Pendant des décennies, les scientifiques ont principalement étudié les cellules bêta, espérant améliorer ces traitements.
« Les cellules delta ont été principalement ignorées », a déclaré Huising. « Ils ne représentaient que 5% des cellules des îlots, et personne ne connaissait leur fonction. »
Lorsque la glycémie d'une personne augmente, les 500 cellules bêta de chaque îlot commencent à pulser à l'unisson, giclant l'insuline dans la circulation sanguine pendant plusieurs minutes, puis s'arrête avant de sortir un autre pouls d'insuline. À chaque impulsion d'insuline, les cellules bêta sécrètent également un peu d'une autre hormone, l'urocortine-3.
En 2015, Huiing a découvert que l'urocortine-3 amène les cellules delta à libérer une hormone appelée somatostatine, qui à son tour dit aux cellules bêta de suspendre la sécrétion d'insuline.
« Les cellules delta tapent les freins sur la production d'insuline », a déclaré Huiing.
En 2024, l'équipe a montré que chez la souris sans cellules delta, la glycémie est restée régulièrement à environ 20% en dessous de la normale, car ils ne pouvaient pas produire de la somatostatine en réponse à l'urocortine-3. Les personnes atteintes de diabète ont une réduction des niveaux d'urocortine-3 – et, par conséquent, des niveaux modifiés de somatostatine dans leurs îlots pancréatiques. L'étude de la souris a suggéré que c'est une raison importante pour laquelle ils sont sensibles à l'hypoglycémie.
Les cellules des îlots chantent à l'unisson
Pour Huiing et Pourhosseinzadeh, il a suggéré que le traitement médical pour le diabète pourrait être amélioré en trouvant un moyen de restaurer la fonction de l'urocortine-3. Cela permettrait aux cellules Delta de garder un œil plus proche sur la production d'insuline. La nouvelle étude présente des possibilités pour ce faire.
Pourhosseinzadeh a constaté que lorsque les cellules bêta commencent à éteindre des impulsions d'insuline, les cellules delta pulsent au même rythme, car les niveaux de calcium dans toutes les cellules montent et diminuent à l'unisson. Ces impulsions de calcium se propagent des cellules bêta aux cellules delta voisines à travers de minuscules connecteurs électriques appelés jonctions lacunaires composées de protéines appelées Connexine 36. Ceci est similaire à la façon dont les cellules cardiaques se contractent à l'unisson.
Si la pourhosseinzadeh a perturbé ces jonctions électriques entre les cellules bêta et delta, les cellules delta n'ont plus répondu à la production d'insuline – même lorsqu'elles ont reçu de l'urocortine-3.
« Vous avez un coup de poing 1-2 », a-t-il déclaré. « Le signal rapide à travers les jonctions lacunaires amorce les cellules delta, les prépare à répondre. Ensuite, après un délai de 30 secondes environ, le signal d'urcortine-3 tourne cette réponse », et les cellules delta libèrent la somatostatine, une production d'insuline en pause.
La restauration de cette coordination entre les cellules bêta et delta pourrait améliorer la vie des personnes atteintes de diabète, en empêchant de graves épisodes d'hypoglycémie, Huiing a déclaré: « Nous étudions en fait comment ce punch 1-2 peut être utilisé pour améliorer les médicaments existants. »
Les auteurs supplémentaires sur le nouveau document incluent, chez UC Davis: les anciennes étudiants diplômés Jessica Huang, Donghan Shin et Ryan Hart; et les anciens étudiants de premier cycle Luhaiza Framroze, Jaresley Guillen, Joel Sanchez, Ramir Tirado et Kelechi Unanwa.
Les recherches de Huising sont financées par les National Institutes of Health et le programme de formation UC Davis en biologie moléculaire et cellulaire.
