Les travaux de recherche du Centre européen d'étude du Diabète (CeeD)

Le triceps, un muscle plein de promesses face aux diabètes


Contexte de notre recherche

Le diabète, résultat d’une communication croisée complexe

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Axe de recherche #1

Le diabète de type 1 et la transplantation d’îlots pancréatiques

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Axe de recherche #2

Le diabète de type 2 et ses maladies métaboliques

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En résumé

Retrouvez un reportage de France 3, en date du 6/07/2018, qui résume nos travaux de recherche.

Contexte : le diabète

Produite en continu par les cellules bêta situées dans les îlots de Langerhans du pancréas, l’insuline a un rôle central dans le fonctionnement de l’organisme : elle maintient notamment l’équilibre glycémique, taux de glucose ou de sucre dans le sang, qui varie selon les moments de la journée (après un repas, pendant une activité physique…). Grâce à l’insuline notamment, les organes cibles de l’insuline tels que les muscles, le tissu adipeux (masse grasse), ou encore le foie... vont stocker le glucose pour :


  • leur propre fonctionnement ;
  • constituer une réserve et ainsi le redistribuer par la suite, si besoin, lors d’un effort physique par exemple.

L’insuline, c’est comme une clé qui permet l’entrée du glucose au sein des cellules

Coupe d'îlot de Langerhans, en bleu ses noyaux.

Crédits photo : Centre européen d’étude du Diabète

Le diabète est une maladie chronique caractérisée par une hyperglycémie (augmentation du glucose dans le sang) prolongée. Il en existe plusieurs types dont deux sont plus communs, en plus du diabète gestationnel, aussi appelé "diabète de grossesse" (plus d'informations sur notre page dédiée) :

1 prévention

le diabète de type 1

Le diabète de type 1 est une pathologie auto-immune qui se caractérise par la destruction de plus de 90% des cellules bêta, le pancréas du patient ne produit plus d’insuline provoquant une carence en insuline (qui peut être totale ou partielle). C’est pourquoi, le patient doit s’injecter de l’insuline plusieurs fois par jour afin d’imiter le fonctionnement normal du pancréas.

2 recherche

le diabète de type 2

Le diabète de type 2 se caractérise par un défaut de production d'insuline, certes présente, mais insuffisante pour faire face à l'insulino-résistance, qui est la deuxième particularité de ce diabète. Il existe en effet une diminution de la réponse des cellules cibles de l'insuline (elles sont devenues insulino-résistantes). Ces cellules ne captent donc pas suffisamment le glucose, qui va rester dans le sang.

Face au diabète, l’organisme va développer différentes complications sous forme de maladies métaboliques telles que l’obésité pour le tissu adipeux, la maladie du soda/du foie gras (MASH), la néphropathie diabétique pour le rein…

La recherche au Centre européen d'étude du Diabète (CeeD)

Le diabète, résultat d’une communication croisée complexe

Cette brève présentation du diabète est toutefois partielle puisqu’on sait aujourd’hui que le glucose est régulé par un réseau de communication entre le pancréas, le tissu adipeux, le foie, le cerveau/le système nerveux, les muscles squelettiques, les os et l’intestin.

iceberg

A l’instar de la partie immergée d'un iceberg, la recherche continue de découvrir de nouvelles interactions dans cette discussion croisée que représente le diabète : la multiplicité des organes impliqués et des facteurs sécrétés font du diabète une maladie multi-organes complexe dont les mécanismes restent encore très mal compris.


Dans ce contexte, il a paru évident aux équipes de recherche du Centre européen d’étude du Diabète (CeeD) de ne pas uniquement se concentrer sur l’îlot pancréatique mais bien de découvrir et de comprendre les mécanismes sous-jacents aux diverses interactions de ce réseau dans le but de :


  • améliorer les thérapies et les médicaments antidiabétiques existants ;
  • développer de nouvelles approches thérapeutiques. 


Le muscle, un organe protecteur face au diabète


Le sport/l’activité physique constitue l’une des premières mesures hygiéno-diététiques préconisées dans le cadre du diabète. Son important bénéfice sur la santé de tous et dans la prise en charge de patient diabétique et de ses complications a depuis été confirmé par la recherche.


Les muscles squelettiques ont longtemps été considérés comme ayant une simple fonction contractile (qui se contractent pour effectuer un mouvement volontaire). On sait désormais que ce sont également des organes endocrines, c’est-à-dire qu’ils produisent des molécules diffusées dans le sang* (hormones) :


  • chaque muscle squelettique du corps humain possède une signature génétique propre ;
  • chaque muscle produit donc un sécrétome, un ensemble d’hormones, qui lui est propre.


Les muscles et le pancréas échangent donc constamment des informations portées par le sécrétome musculaire :


  • les myokines, protéines sécrétées par le muscle en réponse à sa contraction lors d’une activité physique ;
  • les exosomes, nanovésicules contenant des protéines et du matériel génétique ;
  • ...


 *Une glande endocrine est un organe qui sécrète des hormones libérées dans la circulation sanguine. Parmi les glandes endocrines de l’organisme, on trouve par exemple : l'hypothalamus (GnRH), l'hypophyse (LH, FSH, hormone de croissance), le pancréas (insuline, glucagon), la thyroïde (calcitonine), les testicules ou les ovaires (hormones stéroïdiennes comme la testostérone ou les œstrogènes), ...

Focus sur les muscles

endurance et résistance

Possédant une fonction contractile commune, les 600 muscles du corps humain sont majoritairement classés en 2 grands groupes (puis une dizaine de sous-catégories) :


  • les muscles d’endurance ou oxydatifs (type I) consommant majoritairement du gras pour leur fonctionnement ;
  • les muscles de résistance ou glycolytiques (type II) consommant majoritairement du glucose. 

Cette distinction a permis de révéler que les muscles ne sont pas égaux face au diabète et de valider la préconisation qui recommande aux patients diabétiques de pratiquer des sports de résistance (au lieu de sports d’endurance) pour obtenir un résultat positif sur leur état de santé et leur diabète.

Myokine X, une molécule pleine de promesses pour un futur médicament antidiabétique 


Bien que les mécanismes par lesquels l'activité physique exerce ses effets semblent aujourd’hui bien définis, la recherche (fondamentale et clinique) continue d’enrichir et de valider différentes hypothèses. Parmi elles, le rôle et l’intérêt des myokines ont récemment émergé.


Les myokines peuvent avoir des sensibilités différentes face à l’insuline : elles peuvent ainsi être des facteurs positifs comme négatifs dans la communication croisée du diabète. Tout ceci suggère que l'impact de l’activité physique sur l’organisme dépendrait notamment d’un équilibre complexe de myokines, bénéfiques et délétères, produites en fonction de l'état général du patient.


Pourtant, dans le cadre des travaux de recherche sur la physiologie intégrative des îlots de Langerhans, les équipes du CeeD, sous la direction du Dr Karim Bouzakri, ont été parmi les premières au monde à étudier ces molécules sécrétées par le muscle squelettique. En analysant près de 1 000 myokines émises par le triceps (muscle de résistance par excellence puisque composé majoritairement de fibres consommant du glucose) de personnes non diabétiques, les équipes du CeeD ont identifié LA molécule qui protège le pancréas face aux agressions du diabète : la myokine X. 


Elle offre à elle seule de véritables perspectives pour le développement de nouveaux traitements : mimant les effets de l’activité physique de manière pharmacologique face au diabète et à ses complications, la myokine X est destinée à devenir une biothérapie pour toutes les personnes à risque diabétique ou déjà malades, et pour lesquelles il n’existe malheureusement aujourd’hui aucun traitement permettant de guérir la maladie. 


Un projet porté notamment par la start-up Ilonov, spin-off du Centre européen d’étude du Diabète.

Des perspectives face à d’autres maladies ?


Les premiers résultats autour de la myokine X sont tels que cette dernière semble un excellent candidat pour lutter contre certaines maladies métaboliques liées au diabète (complications), qui touchent les différents organes insulino-sensibles.

Dans ce cadre, le laboratoire du Centre européen d’étude du Diabète étudie désormais l’effet de la myokine X sur :

  • l’obésité au niveau du tissu adipeux ;
  • des maladies du foie non-alcooliques ;
  • la néphropathie diabétique au niveau du rein ;


En suivant ces pistes, les équipes espèrent que la myokine X répondra aux critères nécessaires pour agir à la fois sur les différents aspects de la maladie en elle-même mais aussi sur ses fameuses complications dans l’objectif de développer de nouvelles thérapies avec un champ d’action global.

Axe de recherche #1 - Le diabète de type 1 et la transplantation d’îlots pancréatiques



Le diabète de type 1 (DT1) est une maladie auto-immune induisant la destruction des cellules β (bêta) pancréatiques et l’hyperglycémie.

Procédure de transplantations d'îlots pancréatiques

L’une des thérapies actuellement proposées aux patients atteints de DT1 est la transplantation d’îlots, qui consiste en une injection d’îlots pancréatiques dans le foie (1) (2). Prise en charge par l’Assurance Maladie en France (3), la transplantation est une stratégie thérapeutique intéressante car moins invasive que la greffe de pancréas et permet :

  • la stabilisation du métabolisme du glucose
  • une diminution significative des épisodes d’hypoglycémies sévères
  • la normalisation des niveaux d’hémoglobine glyquée
  • l’apparition retardée, voire l’atténuation des complications du diabète (2) (4).

Pleine de promesses, cette thérapie présente néanmoins encore de nombreux obstacles, en particulier la perte importante du nombre d’îlots fonctionnels entre le moment du prélèvement du pancréas chez le donneur et leur injection chez le bénéficiaire. Celle-ci peut être due :

  • au stress induit tout au long de la procédure
  • à la période d’hypoxie pendant l’isolement des îlots
  • à la lenteur de la revascularisation autour du site de transplantation (2).
Etapes de la transplantation, Kin T 2010

Quatre pancréas environ sont aujourd’hui nécessaires pour transplanter un patient. Pouvant améliorer significativement la régulation glycémique de toutes les personnes atteintes de diabète de type 1, cette procédure reste malheureusement encore réservée aux cas les plus graves subissant de nombreuses hypoglycémies sévères malgré le suivi des traitements. 


OBJECTIFS

Le CeeD souhaite optimiser cette thérapie grâce à la myokine X afin de réduire le nombre de pancréas nécessaires à une transplantation et ainsi élargir la procédure à un plus grand nombre de bénéficiaires tout en réduisant les délais de prise en charge. Ayant déjà montré l’efficacité de la myokine X sur la survie et la fonction des îlots, le CeeD est en train de tester son efficacité à différentes étapes de la transplantation :

  • conservation du pancréas dans le milieu de conditionnement
  • traitement des îlots avant transplantation
  • traitement par injection quotidienne de myokine X des patients transplantés en période post-opératoire.

Focus sur "Exosomes", un autre projet du CeeD portant sur la thérapie cellulaire

Comme expliqué précédemment, la transplantation d'îlots pancréatique se heurte encore à des problèmes comme l'inflammation des îlots pendant leur préparation, le rejet par le système immunitaire et la difficulté à rétablir la circulation sanguine autour des îlots après la greffe.


Pour surmonter ces défis, le projet « Exosomes » explore l'utilisation des vésicules extracellulaires (EVs), qui sont des nanoparticules lipidiques libérées par les cellules pour communiquer entre elles via des composants comme les lipides, les protéines et les acides nucléiques. Ces EVs contiennent des molécules qui pourraient aider à protéger les îlots greffés et améliorer leur fonctionnement. Le projet vise donc à utiliser ces EVs pour rendre les greffes plus efficaces ainsi qu’à mieux comprendre leur impact sur les cellules immunitaires, dans le but de fournir de meilleures solutions pour les patients souffrant d’un diabète de type 1.

Axe de recherche #2 - Le diabète de type 2 et ses maladies métaboliques




Qualifié de pandémie, le diabète de type 2 (DT2) concernerait 463 millions d'adultes dans le monde en 2019 et les prédictions évoquent 700 millions de sujets d'ici 2045 (source : Fédération Internationale du Diabète). Le DT2 concerne plus de 95 % des personnes atteintes de diabète dans le monde. Ces chiffres impressionnants s’expliquent essentiellement du fait que les facteurs environnementaux (l’absence d’activité physique et de sport, combinée à une alimentation déséquilibrée) vont venir déclencher des prédispositions génétiques.


Ce diabète se caractérise en premier lieu par une insulino-résistance des organes cibles de l’insuline, notamment le muscle, le tissu adipeux ou bien le foie. Ayant une réponse réduite à l’insuline, ces organes ne captent plus suffisamment le glucose, qui va rester dans le sang et entraînera à terme une hyperglycémie chronique, puis finalement, le diabète de type 2. Cette hyperglycémie est responsable de complications irréversibles au niveau de ces organes sous forme de maladies métaboliques :

Communication inter-organes dans un contexte de diabète
  • la « MASLD » (de l'anglais Metabolic Associated Steatotic Liver Disease), maladie du foie associée à un dysfonctionnement métabolique. Il s’agit d’une accumulation de graisse dans le foie qui n’est pas provoquée par une consommation excessive d’alcool. La MASLD peut entraîner une stéatohépatite associée à un dysfonctionnement métabolique, la « MASH » (anciennement connue sous le nom de NASH (stéatohépatite non-alcoolique)).
  • la néphropathie diabétique ; lorsque le taux de sucre dans le sang reste élevé (hyperglycémie) comme c’est le cas avec le DT2, les reins riches en petits vaisseaux (ou micro-vaisseaux) subissent une détérioration de leur paroi qui, petit à petit, entraîne une baisse de la fonction des reins ;
  • l’infiltration graisseuse musculaire, appelée myostéatose, consiste en un dépôt de graisse dite ectopique sous le fascia et dans les muscles. Elle module la sensibilité musculaire à l'insuline et déclenche une inflammation chronique locale et systémique ;
  • la résistance à l’insuline des muscles, avec, en premier lieu, une diminution de l’absorption de glucose puis une baisse de la qualité du sécrétome musculaire ;
  • l’obésité, qui peut aussi être une conséquence du diabète de type 2 en raison d’une augmentation de l’absorption d’acides gras et de glucose, de la résistance à l’insuline et de l’inflammation 

OBJECTIFS

Les résultats préliminaires sur la myokine X ayant montré des effets bénéfiques sur l’activation de la voie de signalisation de l’insuline, sur l’inflammation et la fibrose des cellules β (bêta) pancréatiques. Le CeeD cherche désormais à déterminer si la myokine X peut également agir sur les différents organes insulino-sensibles pour améliorer leur réponse à l’insuline et leur permettre de rétablir la glycémie tout en prévenant les maladies métaboliques liées au diabète de type 2 qui se développent au niveau de ces organes. Un enjeu de taille au vu de la prévalence qui ne cesse d’augmenter.

Découvrez le site du laboratoire du Centre européen d’étude du Diabète (CeeD)

CEED-DIABETE.ORG

[1] A. M. J. Shapiro et al., « Islet Transplantation in Seven Patients with Type 1 Diabetes Mellitus Using a Glucocorticoid-Free Immunosuppressive Regimen », N Engl J Med, vol. 343, no 4, p. 230‑238, juill. 2000, doi: 10.1056/NEJM200007273430401.

[2] A. M. J. Shapiro, M. Pokrywczynska, et C. Ricordi, « Clinical pancreatic islet transplantation », Nat Rev Endocrinol, vol. 13, no 5, p. 268‑277, mai 2017, doi: 10.1038/nrendo.2016.178.

[3] R. Bottino, M. F. Knoll, C. A. Knoll, S. Bertera, et M. M. Trucco, « The Future of Islet Transplantation Is Now », Front. Med., vol. 5, p. 202, juill. 2018, doi: 10.3389/fmed.2018.00202.

[4] K. Verhoeff, B. A. Marfil-Garza, et A. M. J. Shapiro, « Update on islet cell transplantation », Current Opinion in Organ Transplantation, vol. Publish Ahead of Print, juin 2021, doi: 10.1097/MOT.0000000000000891.


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