Métabolisme du Tryptophane et fonctions de la cellule Bêta pancréatique en condition normale et au cours du diabète

• Auteur / Autrice : Junjun Liu
• Direction : Bernard Portha, Micheline Kergoat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Nutrition
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules à insuline

Pancréas

Insuline

Tryptophane

Techniques de knock-in de gènes

Diabète de type 2

Résumé

Dans le système nerveux central, la voie tryptophane/kynurénine (T/K) est considérée maintenant comme un acteur majeur de la physiopathologie des maladies neurodégénératives et psychiatriques associées à une inflammation chronique. Le diabète de type Ilest aussi associé à une activation chronique de l'immunité innée qui installe une inflammation chronique à bas bruit au niveau des îlots pancréatiques. Comme les cellules bêta pancréatiques partagent un grand nombre de similitudes avec les cellules neuronales, les îlots pancréatiques représententun nouveau tissu au sein duquel la voie T/K pourrait agir. Dans la première partie, nous avons évalué l'expression des gènes de la voie T/K dans des îlots de ratsnormauxet des cellules INS1 (qPCR, immunoblotting, immunocytochimie, tri cellulaire) et leur régulation par des facteurs de l'environnement insulaire. Nous rapportons, pour la première fois, que: 1) certains T/K gènes de la voie T/K sont exprimés de manière constitutive, à la fois dans des cellules(3 et non-a; 2) l'enzyme limitante indoleamine 2,3-dioxygénase (IDO1) n'est pas exprimée de façon constitutive ; 3) IDO1 et kynurénine 3- monooxygénase (KMO) sont respectivement activés par des cytokines pro-inflammatoires (IFNy, IL1 (3) et la glucolipotoxicité; 4) le rapport de production par les îlots de kynurénine/acide kynurénique est augmenté après IFNy et glucolipotoxicité. Dans une deuxième partie du travail, et en utilisant des îlots de rat GK spontanément diabétiques, nous avons trouvé pour la première fois que : 1/ certains gènes de la voie T/K (IDO1, TDO2, KMO, Kase et QPRT) sont fortement surexprimés dans les cellules (3; 2) la surexpression des gènes de la voie T/K est pas innée, mais elle représente une adaptation acquise. Dans la troisième partie du travail, nous avons étudié les conséquences fonctionnelles de la surexpression des gènes de la voie T/K dans les îlots GK en utilisant une stratégie basée sur l'emploi de morpholinoantisens ou d'inhibiteur pharmacologique in vitro. Nous fournissons les preuves expérimentales quele déficit de sécrétion de l'insulineinduitepar le glucose, caractéristique du diabète de type 2 des rats GK (et du diabète de type 2 humain), peut être corrigé par l'inhibition de la KMO ou l'exposition aiguë àcertainsmétabolites de la voie T/K tels que la kynurénine ou l'acide kynurénique. Nos résultats apportent la preuve de concept que la voie T/K des cellules insulaires représente une ciblé intéressante pour le développement de nouvelles molécules antidiabétiques.

In the central nervous system,thetrytophane/kynurenine pathway (TKP) is now at the center of stage in virtually all major neurodegenerative and psychiatrie disorders which are associated with a mild but chronic pro-inflammatory state. Type 2 diabetesis also associatedwith a chronic activation of the innate immune system which drives the installation of an inflammatory phenotype at the level of the pancreatic islets. Since pancreatic beta cells share a large number of similarities with neuronal cells, we hypothesized that pancreatic islets may represent a new issue for the T/K pathway to operate in. In the first part, we have evaluated (qPCR, western blotting, immunocytochemistry, cell sorting) the pattern of T/K pathway gene expression in normal rat islets and INS-1 cells, and its regulation by factors from the local islet environment. We report for the first time that: 1) certain T/K pathway genes are constitutively expressed, both in (3-cells and non-(3-cells; 2) the rate-limiting enzyme indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO1) is not constitutively expressed; 3) IDO1 and kynurenine 3-monoxygenase (KMO) expression are potently activated by proinflammatory cytokines (IFNy, ILI (3) and glucolipotoxicity respectively; 4) islet kynurenine/kynurenic acid production ratio is increased following IFNyandglucolipotoxicity. In the second part of this work, using islets from overtly diabetic GK rats, we report for the first timethat: 1/ certain T/K pathway genes (IDO1, TDO2, KMO, Kase and QPRT) are potently overexpressed; 2) overexpression of the T/K pathway genes is not innate, but it represents an acquired adaptation. In the third part of the work, we have investigated the functional consequences of overexpression of the T/K pathway genes in GK islets using morpholino antisense oligos or pharmacological inhibitor in vitro. We provide compelling evidences thatthe defective glucose-induced insulin secretion by the GK islets (anislet lesion also characteristic of human type 2 diabetes) can be reactivated by KMO inhibition or acute exposure to some T/K pathway metabolites such as kynurenine or kynurenic acid. Ours results suggest that the T/K pathway in the islet cells may be a new potential site to be targeted by drug discovery in diabetes.