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Découverte : Réaction au jeûne des cellules beta à l’origine du diabète de type 2

© IGBMC

Lorsque la protéine kinase PKD1 est activée (A), l’insuline produite dans le Golgi des cellules beta est libérée par les granules (en jaune, dans le schéma et l’image de microscopie électronique en cartouche).  Lors du jeûne (B), PKD1 est inactivée et  les granules d’insuline des cellules beta fusionnent avec les lysosomes (en mauve) contenant les enzymes requis pour la dégradation de l’insuline. Parallèlement l’activation de mTOR supprime l’autophagie.

Insulin granules. Insulin secretory granules control autophagy in pancreatic beta cells.

Goginashvili A, Zhang Z, Erbs E, Spiegelhalter C, Kessler P, Mihlan M, Pasquier A, Krupina K, Schieber N, Cinque L, Morvan J, Sumara I, Schwab Y, Settembre C, Ricci R.

Science 20 février 2015


20 février 2015

L'équipe de Roméo RICCI, à l’IGBMC, vient de montrer que les cellules pancréatiques beta, responsables de la sécrétion d'insuline, ont un comportement très  particulier en réponse au jeûne. Pour continuer à fonctionner quand les apports en nutriments diminuent, la plupart des cellules dégradent leurs propres composants par un mécanisme appelé autophagie. Les cellules beta, au contraire, annulent ce mécanisme et le remplacent par un processus nouvellement découvert : la dégradation spécifique des granules d’insuline fraichement générées. Alors que ce processus cellulaire est une adaptation importante au jeûne, sa dérégulation pourrait être impliqué dans l’apparition du diabète de type 2.

La découverte de cette réponse adaptative particulière dans les cellules beta ouvre donc de nouvelles perspectives thérapeutiques dans le traitement des patients diabétiques. Ces travaux sont publiés ce 20 février 2015 dans la revue Science Magazine.

 

Comment les cellules répondent au jeûne ?

En période de jeûne, les apports en nutriments diminuent. Pour compenser cette carence, et maintenir leurs fonctions, les cellules animales dégradent leurs propres composants non vitaux. Ce phénomène est appelé l'autophagie.

En observant les cellules pancréatiques beta, l'équipe de Roméo RICCI (IGBMC) vient de montrer, pour la première fois, que ce type de cellules, spécialisées dans la sécrétion, répond d’une manière différente au jeûne : les cellules beta,  pallient la carence en nutriments en dégradant  les granules d'insuline nouvellement générées. 

Une stratégie optimale des cellules beta pour s’adapter au jeûne.

Les chercheurs ont aussi démontré que, dans les cellules beta, le maintien d’un haut niveau d’autophagie en situation de  jeûne,  provoque une sécrétion d’insuline indésirable. Ce haut niveau d’autophagie conduirait  ainsi à une réduction importante de la glycémie pendant le jeûne, entrainant potentiellement  une hypoglycémie et dans les cas les plus extrêmes, une perte de conscience. La dégradation spécifique des granules d’insuline, en opposition à l’induction de l’autophagie, permet aux cellules beta de générer des métabolites et en même temps d’éliminer les granules d’insuline qui ne devraient être sécrétés qu’en présence de nutriments.

Cette dégradation spécifique des granules naissantes d’insuline lors du jeûne (SINGD) est provoquée par la désactivation de la protéine kinase D (PKD). Les granules d'insuline sont alors dégradées en fusionnant directement avec les lysosomes qui sont des organites cellulaires responsables de la dégradation dans les  cellules animales. Cette fusion entraine l'activation, par le lysosome, d'une autre kinase,  mTOR, qui est responsable de la suppression de l'autophagie.

Des implications thérapeutiques chez les patients diabétiques

Ce mécanisme constitue une adaptation évolutive majeure d’un type de cellule sécrétrice spécialisée face au jeûne. Cependant, le phénomène de SINGD pourrait être désavantageux dans le contexte du diabète. En effet, le diabète représente un état de jeûne chronique malgré l'ingestion d'aliments.  Et, selon les chercheurs, le rôle joué par SINGD pourrait être primordial dans la perte de la sécrétion d'insuline et l'inhibition de l'autophagie dans les cellules beta, les deux jouant un rôle prédominant dans l'apparition d’un diabète complet.

Les résultats de l’équipe de Roméo Ricci offrent donc des perspectives thérapeutiques très intéressantes pour les patients diabétiques.

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