Implication of GSK3β in Islet Inflammation During Diabetes

par Caterina Luana Pitasi

Thèse de doctorat en Biologie Cellulaire

Sous la direction de Jamileh Movassat.

Le président du jury était Nathalie Janel.

Le jury était composé de Jamileh Movassat, Julie Kerr-Conte, Patricia Serradas, Raphaël Gaillard, Mario Pende.

Les rapporteurs étaient Julie Kerr-Conte, Patricia Serradas.

  • Titre traduit

    Implication de GSK3β dans l'inflammation des îlots au cours du diabète


  • Résumé

    Le diabète est une maladie chronique avec une progression alarmante. L’insuline-résistance et la diminution de la masse fonctionnelle des cellules beta, associée à l'inflammation des îlots, sont les principaux défauts impliqués dans la pathogenèse du diabète de type 2 (DT2). La compréhension des mécanismes impliqués dans l'inflammation des îlots pancréatiques, et l'identification de cibles moléculaires à visée anti-inflammatoire, sont des approches intéressantes pour le traitement du diabète. La glycogène synthase kinase 3 (GSK3), est une sérine-thréonine kinase qui régule des fonctions cellulaires essentielles. Cette enzyme a été récemment décrite comme un régulateur important de l'inflammation dans différentes conditions pathologiques. Cependant, l'implication potentielle de GSK3beta dans l'inflammation des îlots au cours du diabète reste inexplorée. Le but de ce travail était d'étudier l'implication de GSK3beta dans l'inflammation des îlots pancréatiques et d'évaluer l'impact de l'inhibition de GSK3beta dans l’amélioration de l’hyperglycémie du rat diabétique Goto-Kakizaki. Le rat Goto-Kakizaki (GK) est un modèle spontané de DT2, avec une hyperglycémie chronique apparaissant au sevrage, une masse beta cellulaire réduite et une altération profonde de la sécrétion d'insuline en réponse au glucose. Peu après le sevrage, l'inflammation se développe dans les îlots du rat GK et participe au dysfonctionnement des cellules beta. Nous avons traité les rat GK mâles avec du chlorure de lithium (LiCl), un inhibiteur de GSK3. Le traitement chronique de jeunes rats GK a permis d’éviter l’installation de l’hyperglycémie chronique qui se développe normalement dans ce modèle chez les adultes. A la fin du traitement, la glycémie basale des rats GK traités par le LiCl était fortement réduite, en comparaison avec celle des rats GK non traités. Ces améliorations étaient associées à une réduction de l'expression des cytokines et des chimiokines pro-inflammatoires dans les îlots. L’inhibition de GSK3 a également diminué la fibrose des îlots et rétabli partiellement la sensibilité à l’insuline et la sécrétion d'insuline induite par le glucose chez les rats GK. De plus, des études ex vivo sur des îlots humains et des îlots de rats Wistar, exposés à un environnement inflammatoire en culture, ont révélé l'implication directe de GSK3 dans la réponse inflammatoire autonome des îlots. Ceci était entre autres associée à l’activation du facteur de transcription STAT3. En conclusion, nous montrons pour la première fois que GSK3beta est impliquée dans l’inflammation des îlots pancréatiques humains et de rongeurs. L’inhibition de GSK3beta atténue fortement l’inflammation insulaire, et prévient l’installation de l’hyperglycémie chronique chez le rat GK. L’ensemble des résultats de ce travail nous permet de proposer GSK3beta comme une cible potentielle pour le développement de traitements anti-inflammatoires dans le contexte du diabète de type 2


  • Résumé

    Diabetes Mellitus (DM) is a chronic disabling disease with epidemic dimension. It is now established that islet inflammation is associated with defective functional beta cell mass in type 2 diabetes. The understanding of the mechanisms that govern diabetes-associated inflammation in pancreatic islets, and the identification of molecular targets to dampen inflammation are important steps to address this pathological condition. GK rat is a spontaneous model of type 2 diabetes with impaired beta cell function and mass, closely associated with islet inflammation. Glycogen Synthase Kinase 3 (GSK3) is a multi-tasking serine-threonine kinase which regulates crucial cellular functions. In recent years, GSK3beta has been found to be an important regulator of inflammation in different diseased conditions. However, the potential role of GSK3beta in the context of islet inflammation remains unexplored. In this study, we tested the potential of lithium, an inhibitor of GSK3, in improving islet inflammation and glucose metabolism in the GK rat. In vivo, treatment of young GK rats prevented the development of overt diabetes which normally occurs in adult individuals. Lithium improved the glycemic status of the GK rats after few weeks of treatment. At the end of the protocol, GK rats treated with lithium had a blood glucose levels that were significantly lower than that of age-matched untreated GK rats, which were overtly diabetic at this stage. Lithium treatment resulted in reduced expression of pro-inflammatory cytokines and chemokines, decreased fibrosis and reduced macrophage infiltration in the islets. Lithium partially restored the pancreatic insulin content, the insulin sensitivity and the glucose induced insulin secretion in the GK rats. Moreover, ex vivo studies in non-diabetic human and rat islets exposed to inflammatory environment in culture, revealed the direct implication of GSK3 in the islet autonomous inflammatory response. Moreover, we showed that GSK3 controls the islet inflammatory response at least in part by regulating the activity of the pro-inflammatory transcription factor STAT3. Taken together, our results identified GSK3 as a viable target to treat diabetes-associated inflammation, and could have potential clinical application in the treatment of diabetes and metabolic syndrome

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