Etude des mécanismes moléculaires impliqués dans le cycle cellulaire des cellules β pancréatiques humaines

Molecular mechanisms involved in the cell cycle of human pancreatic beta cells

• Auteur / Autrice : Fanny Guez
• Direction : Raphaël Scharfmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 25/06/2013
• Etablissement(s) : Paris 5
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Génétique, cellulaire, immunologie, infectiologie et développement (Paris ; ....-2013)
• Jury : Président / Présidente : Vincent Goffin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Raphaël Scharfmann, Vincent Goffin, Selim Aractingi, Bertrand Blondeau, Christophe Magnan, Frank Yates
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Selim Aractingi, Bertrand Blondeau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Facteurs de croissance

Cellules -- Prolifération

Diabètes

Cellules bêta

Pancréas -- Maladies

Mots clés libres

Pancréas

Cellules bêta

Humain

Diabète

Cycle cellulaire

Prolifération

Facteurs de croissances

Hormones

Autophagie

Pancreas

Beta cells

Human

Diabetes

Cell cycle

Proliferation

Growth factors

Hormones

Autophagy

Résumé

Le diabète est une maladie qui touche 347 millions de personnes dans le monde (90% ayant un diabète de type 2) (OMS, septembre 2012). Elle se définit par une perturbation de la régulation de l’homéostasie glucidique avec un déficit dans la fonction des cellules ß du pancréas. Dans le diabète de type 1, ce déficit est provoqué par une destruction autoimmune. Dans le diabète de type 2, il est dû à une insulino-résistance périphérique conduisant à un épuisement des cellules ß qui ne peuvent plus maintenir leur fonction. Une stratégie pour restaurer une masse fonctionnelle de cellules ß est, soit d’induire la prolifération de ces cellules in vitro avant de les greffer, soit d’induire leur prolifération in vivo. Cependant, ceci implique une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans le cycle cellulaire des cellules ß pancréatiques humaines. L’objectif de ma thèse a été de disséquer ces mécanismes. Pour cela, nous disposons au laboratoire d’un outil unique, deux lignées de cellules ß pancréatiques humaines. Dans l’une d’elle, les transgènes immortalisant peuvent être délétés. Les cellules arrêtent alors de proliférer donnant des cellules ß pseudo-primaires. En comparant l’expression des régulateurs du cycle cellulaire de la lignée de cellules ß humaine immortalisées aux cellules ß humaine pseudo-primaires, nous avons pu montrer que le cycle de ces cellules était bloqué en phase G1. L’absence de plusieurs protéines responsables de la progression du cycle cellulaire en aval de cette phase a été confirmée dans les îlots humains. Nous avons également observé une diminution du temps de doublement des cellules ß humaines suite à leur traitement avec de la GH et de l’EPO. Suite à ce traitement nous observons également une activation du facteur de transcription STAT5 connue pour son implication dans la prolifération cellulaire des cellules ß de rongeurs. Enfin nous avons étudié l’effet que provoquait un apport nutritif sur la fonction et la prolifération des cellules ß humaines. Nous avons ainsi pu voir que les cellules répondaient mieux à la fonction ß avec un temps de doublement du nombre de cellules plus court dans un milieu enrichi en nutriment. De plus, dans ces conditions, l’autophagie, préexistante avant l’apport de nutriments et vraisemblablement due à un manque en énergie cellulaire, disparait. Ces résultats nous permettent de mieux comprendre les mécanismes contrôlant la prolifération des cellules ß pancréatiques humaines et d’envisager de nouvelles thérapies du diabète.

Diabetes is a disease that affects 347 million people worldwide (90% with type 2 diabetes) (WHO, September 2012). It is defined by a disturbance in the regulation of glucose homeostasis with a deficit in function of pancreatic beta cells. In type 1 diabetes, this deficit is caused by autoimmune destruction. In type 2 diabetes, it is due to peripheral insulin resistance leading to a depletion of beta cells that can no longer maintain their function. A strategy to restore a functional beta cell mass is, or of inducing proliferation of these cells in vitro prior to transplant, or to induce proliferation in vivo. However, this implies a better understanding of the molecular mechanisms involved in the cell cycle of human pancreatic beta cells. The aim of my thesis was to dissect these mechanisms. For this, we have a unique laboratory tool, two lines of human pancreatic beta cells. In one of them, immortalizing transgenes may be deleted. Then, the cells stop to proliferate giving pseudo- primary beta-cells. By comparing the expression of cell cycle regulators of the lineage of human beta cells immortalized pseudo- primary human beta- cells, we could show that the cycle of these cells was blocked in the G1 phase. The lack of several proteins responsible for cell cycle progression downstream of this phase has been confirmed in human islets. We also observed a decrease in the doubling time of human beta cells following treatment with GH and EPO. Following this treatment we also observe an activation of the transcription factor STAT5 known for its involvement in cell proliferation of rodent beta cells. Finally, we studied the effect that caused a nutrient supply on the function and proliferation of human beta cells. We have seen that the cells responded better to beta function with a doubling time shorter amount of cells in a nutrient enriched environment. In addition, under these conditions, autophagy, existing before the supply of nutrients and likely due to a lack of cellular energy, disappears. These results allow us to better understand the mechanisms controlling proliferation of human pancreatic ß and consider new diabetes therapies cells.