Thèse soutenue

Rôle de l'épitranscriptome dans la physiopathologie de la cellule β pancréatique

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Auteur / Autrice : Florine Bornaque
Direction : Jean-Sébastien Annicotte
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
Date : Soutenance le 07/12/2021
Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Metabolic functional (epi)genomics and molecular mechanisms involved in type 2 diabetes and related diseases - UMR 8199 - UMR 1283 / GI3M
Jury : Président / Présidente : Didier Vieau
Examinateurs / Examinatrices : Anne Tailleux, Catherine Postic
Rapporteurs / Rapporteuses : Bertrand Blondeau, Alexandre David

Résumé

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La prévalence du diabète dans le monde ne cesse d’augmenter, avec une estimation de 700 millions de malades en 2045. La compréhension des mécanismes impliqués dans le développement de la maladie est devenue un enjeu majeur de santé publique pour limiter la progression du diabète dans le monde.Le diabète de type 2 (DT2) se caractérise par une hyperglycémie chronique causée par une résistance à l’insuline des tissus périphériques et une perte de fonction et/ou de masse des cellules β pancréatiques. Ces cellules, présentes dans les îlots de Langerhans, interviennent dans la régulation de l’homéostasie glucidique en sécrétant de l’insuline, une hormone hypoglycémiante qui agit sur différents tissus, comme le foie, le muscle ou le tissu adipeux. Le dysfonctionnement physiopathologique des cellules β, suite à de nombreux stress cellulaires (stress oxydatif, stress du réticulum endoplasmique, inflammation), est à l’origine du développement du DT2.Outre les facteurs génétiques, l’obésité induite par un régime riche en graisses et en glucides, l’inactivité physique et le vieillissement sont considérés comme des facteurs de risques environnementaux majeurs du développement du DT2. Ces facteurs peuvent induire des modifications épigénétiques sur l’ADN (méthylation des cytosines) ou les histones (acétylation, méthylation, phosphorylation, ubiquitination), altérant l’expression des gènes.D’autres aspects de la régulation de l'expression des gènes sont peu étudiés dans le contexte du diabète de type 2. En effet, les ARN peuvent également être soumis à des modifications chimiques sensibles aux signaux environnementaux, comme pour l'ADN. Ces modifications épitranscriptomiques, correspondent à l’ensemble des modifications chimiques et réversibles de l’ARN, la plus répandue étant la méthylation m6A, en position N6 de l’adénosine. Le groupement méthyle est ajouté par un complexe protéique composé, notamment, des méthyltransférases METTL3 et METTL14 et peut être retiré par les déméthylases ALKBH5 ou FTO. Ces modifications pourront être reconnues par des protéines cytoplasmiques ou nucléaires, qui affecteront la traduction, l’épissage, la stabilité, la structure ou la localisation des ARN.Cette modification intervient dans de nombreux processus physiologiques et physiopathologiques. Toutefois, son rôle au cours du DT2 est encore peu connu, même s’il a été récemment démontré que la méthylation m6A pouvait être altérée dans l’îlot pancréatique et affecter la sécrétion d’insuline.Nous avons émis l'hypothèse que l'environnement, par le biais de variations de la glycémie ou des concentrations d'acides gras libres dans le sang, pourrait induire des changements de la méthylation m6A des ARN et conduire au dysfonctionnement des cellules β pancréatiques au cours du DT2.Les résultats obtenus au cours de cette thèse montrent une diminution significative de la méthylation m6A en présence d'une concentration élevée de glucose, chez la souris et dans des îlots obtenus de donneurs humains, associée à une augmentation d'expression des déméthylases m6A. Le palmitate induit l’effet inverse avec une augmentation de la méthylation m6A et une réduction d’expression des déméthylases. De plus, l'utilisation de siRNA et d'inhibiteurs spécifiques démontre que ces enzymes modulent l'expression de gènes impliqués dans l'identité des cellules β et la sécrétion d'insuline stimulée par le glucose.Ces résultats, associés aux données de la littérature, suggèrent que les variations en glucose régulent la méthylation m6A, qui joue un rôle clé dans le contrôle de l'expression des gènes de l’identité et de la fonction des cellules β pancréatiques. Nos résultats mettent en évidence de nouveaux mécanismes potentiellement impliqués dans la physiopathologie du diabète de type 2 et peuvent donc contribuer à une meilleure compréhension de l'étiologie de cette maladie.