Conversion des cellules D productrices de somatostatine en cellules productrices d'insuline par l’expression ectopique de Pax4

Conversion of gastrointestinal somatostatin-expressing D cells into insulin-producing β-like cells upon Pax4 misexpression

• Auteur / Autrice : Anna Garrido-Utrilla
• Direction : Patrick Collombat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 03/12/2020
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Côte d’Azur (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie Valrose (Nice)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Claude Scimeca
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Claude Scimeca, Benoît Gauthier, Harry Heimberg
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Benoît Gauthier, Harry Heimberg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Organoïdes

Tube digestif

Somatostatine

Diabètes

Mots clés libres

Diabète

Pax4

Somatostatine

Tractus gastro-intestinal

Organoïdes intestinaux

Diabetes

Pax4

Somatostatin

Gastrointestinal tract

Intestinal organoids

Résumé

Le diabète est l'une des maladies métaboliques les plus répandues dans le monde. Différents types de diabète ont été décrits comme le diabète de type 1, de type 2 et monogénique. Le diabète de type 1 résulte de la perte auto-immune des cellules β productrices d'insuline. Il est important de souligner que malgré les thérapies actuelles, les personnes diabétiques de type 1 présentent encore une qualité de vie considérablement altérée et une espérance de vie réduite. Il subsiste donc un fort besoin en thérapies alternatives. Une piste de recherche d'un grand intérêt est la régénération des cellules β par conversion de cellules endogènes en cellules productrices d'insuline.Des résultats antérieurs de notre laboratoire ont démontré que l'expression ectopique de Pax4 dans les cellules β pancréatiques productrices de somatostatine induit leur néo-genèse et leur conversion en cellules β. Fait intéressant, le tractus gastro-intestinal contient un grand nombre de cellules D exprimant la somatostatine. L’on pourrait donc se demander si telle conversion médiée par Pax4 pourrait également déclencher la transformation des cellules D intestinales en cellules β.Dans ce but, nous avons généré des souris transgéniques exprimant Pax4 dans les cellules productrices de somatostatine et nous avons analysé le duodénum et l'estomac. De plus, nous avons également mis en œuvre une approche ex vivo basée sur des organoïdes intestinaux dérivés de souris.Nos résultats démontrent la présence de cellules insuline+ dans les tissus gastro-intestinaux analysés, et par le traçage de lignage, il apparait que ces cellules proviennent de cellules D. Une caractérisation plus poussée des cellules productrices d’insuline résultantes montre qu'elles expriment plusieurs marqueurs de cellules β. De plus, nous avons évalué la fonctionnalité de ces cellules néo-générées au moyen d'organoïdes intestinaux. Les résultats obtenus prouvent la capacité des organoïdes transgéniques à libérer de l'insuline en réponse à une stimulation par le glucose.Ainsi, nos résultats suggèrent que la seule expression ectopique de Pax4 dans les cellules D les convertit en cellules de type β. De plus, ces cellules d'insuline+ néo-générées sont fonctionnelles, ce qui ouvre la porte vers de nouvelles recherches d’intérêt pour le diabète de type 1.

Diabetes is one of the most common metabolic diseases worldwide. Different types of diabetes have been described such as type 1, type 2 and monogenic diabetes. Type 1 diabetes results from the autoimmune-mediated loss of insulin-producing β-cells. Importantly, despite currently available therapies, type 1 diabetic individuals still exhibit a significantly altered quality of life and a shortened life expectancy. There is therefore a need for the establishment of alternative therapies. One research avenue of great interest is the regeneration of lost β-cells by converting endogenous cells into insulin-producing cells.Previous results from our laboratory demonstrated that the ectopic expression of Pax4 in pancreatic somatostatin-producing β-cells triggers their neogenesis and subsequent conversion into β-like cells. Interestingly, the gastrointestinal tract contains a great number of somatostatin-expressing D cells. One could therefore wonder whether such Pax4-mediated conversion could also trigger D cells to be turned into β-like cells. Towards this goal, we generated transgenic mice misexpressing Pax4 in somatostatin cells and we analysed the duodenum and the stomach. Moreover, we also implemented an ex vivo approach based on mice-derived gut organoids.Our results outlined the presence of insulin+ cells in the gastrointestinal tissues analysed, and by lineage tracing, we proved that these cells arose from D cells. Further characterisation of the insulin-converted cells demonstrated that they expressed several β-cell markers. Additionally, we assessed the functionality of these neo-generated β-like cells by means of gut organoids. The results obtained proved the capacity of transgenic organoids to release insulin upon glucose stimulation.Hence, our results suggest that the sole misexpression of Pax4 in D cells converts these into β-like cells. Further, we confirmed that these gastrointestinal neo-generated insulin+ cells are functional, thus opening new research avenues in the context of diabetes research.