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THÈSE

pour le

DOCTORAT DE L'UNIVERSITÉ BORDEAUX 1

École Doctorale " Sciences de la Vie et de la Santé » Spécialité : Biologie cellulaire et Physiopathologie

Thèse présentée par

Julien PAPIN

BASES MOLÉCULAIRES DES DÉFAUTS

SÉCRÉTOIRES DES CELLULES -PANCRÉATIQUES

LORS DE LA GLUCOTOXICITÉ.

Thèse dirigée par

Pr. Jochen LANG

Soutenue publiquement le 17 Décembre 2009

Après avis de :

M Stéphane DALLE, Chargé de Recherche, CNRS

M Christophe MAGNAN, Professeur, Un

iversité Paris 7 Denis Diderot

Devant la commission d'examen formée de :

Mme Laurence BRESSON-BEPOLDIN, Chargée de Recherche, INSERM Examinatrice M Michel MOENNER, Professeur, Universités de Bordeaux Président M Stéphane DALLE, Chargé de Recherche, CNRS Rapporteur M Christophe MAGNAN, Professeur, Université Paris 7 Denis Diderot Rapporteur M Bernard PORTHA, Professeur, Université Paris 7 Denis Diderot Examinateur M Jochen LANG, Professeur, Universités de Bordeaux Directeur de Thèse

REMERCIEMENTS

Durant l'ensemble de mon cursus,je pense que tous les gens qui m'ont entouré méritent mes remerciements, ne serait-ce que de m'avoir aidé ou tout du moins supporté... Sans parler de la thèse elle-même, je me dois de remercier tout d'abord toutes celles et

tout ceux sans qui je n'aurait pas été bien loin à l'Université...ils se reconnaîtront !

Ensuite, je tiens à remercier le Professeur Jochen LANG pour m'avoir accueilli au sein de son équipe puis pour m'avoir assez fait confiance pour me proposer une thèse et me guider

tout au long de ces 3 années...Il fallait être courageux...je serai toujours très reconnaissant pour

cela et espère avoir été à la hauteur...Merci égal ement d'avoir été un directeur attentif et

patient, d'avoir su m'aiguiller sans trop me bousculer, d'avoir été derrière moi , chaque fois que

c'était nécessaire...et même quand ça ne l'était pas ! Je remercie également tous les membres du laboratoire qui auront été généreux et

compréhensifs du début à la fin...Alexandra pour sa bonne humeur, ses conseils techniques (de

tout ordre d'ailleurs...) et son franc-parler, Marie-Noelle qui hélas nous a quitté trop vite pour

tenter l'aventure parisienne et sans qui le labo a sombré dans l'abyme...Charline dont la lourde

tache fut de remonter un peu le moral des troupes et qui y parvint à merveille, et enfin, Julien qui

débute parmi nous mais fait déjà des étincelles ! Je remercie aussi tout particulièrement Valérie,

pour avoir su me donner un coup de pied au derrière quand j'en ava is bien besoin...ainsi que

pour avoir été mon mentor durant mon stage de D.E.A...(je sais que ce ne fut pas toujours facile

il n'y a qu'à voir ta paillasse et la mienne pour comprendre !), Benoit pour ses précieux conseils

et le temps passé à m'expliquer les mystères de la RTqPCR, Pier pour sa joie de vivre et son

enthousiasme permanent...hahaha...ainsi que pour son fameux coup d'épaule magique qui m'aura fait économiser pas mal d'euros sur les cannettes du distributeur...mais aussi bien sur pour m'avoir conseillé et largement aidé sur la dernière ligne droite ! Merci aussi aux

électrophysiologistes, Gilles pour ses conseils et sa contribution à l'achèvement de cette thèse,

Stéphanie avec qui donner des cours à 30 étudiants plus inquiétants les uns que les autres sera

toujours un plaisir, et Matthieu...qui malgré ses origines marseillaises...mérite quand même

qu'on s'intéresse à lui...un peu...de loin...si on a le temps quoi...mais avec lequel j'aurai passé de bien bons moments et qui, lui aussi, aura largement contribué au bon déroulement de ce

travail et à la préparation de ma soutenance...merci ! J'ai beaucoup reçu de vous et je vous en

suis très reconnaissant ! Enfin, merci à mon cazzo...mon copain...mon acolyte...Benoit, sans qui

le temps aurait été parfois bien long je pense...t'iras loin gamin j'te fais confiance...mais t'éloignes pas trop quand même ! Et puis...et puis...il y a la famille...je ne citerai pas tout le monde mais je les remercie

toutes et tous...grands-parents, parents, frère et soeur,etc...merci de m'avoir fait confiance...de

m'avoir toujours soutenu, d'avoir été les meilleurs du monde quoi ! Pour finir...les meilleures...les femmes de ma vie...Coralie pour laquelle je n'imagine même pas à quel point j'ai pu être un calvaire...merci pour m'avoir toujours soutenu et

encouragé, même quand je ne le méritais pas...merci d'avoir tout compris...le plus surprenant.,

c'est que tu sois toujours là...c'est magique...et bien sur ma princesse, ma vie, ma merveille...ma

Charlotte...Déjà parfaite avant la naissance, tu as attendu gentiment que papa finisse sa thèse

avant de pointer le bout de ton petit nez...il n'y a pas de mots pour décrire l'amour que j'ai pour

toi...alors passons-nous en...et continu d'être parfaite...ma grande et belle fille !

RÉSUMÉ

La glucotoxicité, ou exposition prolongée à de hautes teneurs en glucose, altère la

fonction des cellules-pancréatiques et participe au développement du diabète. Il a été démontré

que dans les cellules, la glucotoxicité engendre des modifications de l'expression génique, des

altérations des voies de signalisation Ca 2+ -dépendantes et de l'exocytose ainsi qu'une

augmentation de l'apoptose. Les mécanismes moléculaires responsables de ces altérations sont

encore peu connus, mais ces observations suggèrent que des changements du profil d'expression génique des cellules -pancréatiques en sont à l'origine. Afin de mieux comprendre les

conséquences de la glucotoxicité, une étude génomique a été menée dans la lignée de cellules-

pancréatiques INS-1E. Cette étude a révélé l'existence de variations significatives des taux

d'expression de plusieurs gènes importants pour la fonction des cellules , codant pour des

protéines impliquées notamment dans le métabolisme glucidique et les différentes étapes de la

voie de sécrétion d'insuline. D'autre part, cette approche a également révélé de profonds changements dans les voies de signalisation dépendantes de l'AMPc. Si le rôle prédominant du Ca 2+ dans la régulation de la

voie de sécrétion de l'insuline a été mis en évidence et bien caractérisé, l'implication et

l'importance de l'AMPc dans ce processus restent mal définies. L'AMPc, au même titre que le Ca 2+

, module l'activité de nombreuses protéines de signalisation, régule l'expression génique et

intervient également dans le trafic vésiculaire et la sécrétion d'insuline. De manière intéressante,

l'expression de l'adénylate cyclase 8 (ADCY8) est fortement diminuée en condition de

glucotoxicité. Ceci suggère qu'un défaut de synthèse d'AMPc pourrait être à l'origine du

remaniement des voies de signalisation impliquées dans la régulation de la sécrétion d'insuline.

Nous avons donc décidé d'étudier, plus en profondeur, les conséquences fonctionnelles de la

diminution de l'expression de l'ADCY8 sur ces voies. Nos résultats suggèrent que l'ADCY8, une isoforme peu exprimée dans les cellules - 2+ , se trouve au carrefour des voies de signalisation activées par le glucose et le GLP-1. La diminution de son expression est ainsi partiellement responsable

des effets induits par la glucotoxicité sur la régulation de la sécrétion d'insuline. D'autre part,

plusieurs résultats récents suggèrent l'implication des voies de signalisation AMPc-dépendantes

dans la protection des cellules contre l'apoptose et dans ce contexte, le rôle de l'ADCY8 dans ces cellules a été abordé.

SOMMAIRE

......................1 INTRODUCTION ........................................................................ .....................2 I. Homéostasie énergétique et maintien de la glycémie ...............................3

A. Importance physiologique du maintien de la glycémie............................................4

B. Mécanismes de régulation de la glycémie..................................................................5

1. La régulation de la glycémie comporte 2 phases distinctes....................................... 6

o 1

ère

phase : Phase céphalique, régulation nerveuse de la glycémie o 2 nde phase : Phase intestinale, régulation hormonale de la glycémie

2. Rôle du glucose........................................................................

.................................. 9

3. Rôle des hormones peptidiques........................................................................

....... 10 II. Le pancréas........................................................................ .......................11 A. Le pancréas exocrine........................................................................ .........................13 B. Le pancréas endocrine........................................................................ .......................13

1. Les cellules ........................................................................

...................................15

2. Autres types cellulaires........................................................................

.................... 15

3. Lignées cellulaires ........................................................................

........................... 17 III. Physiologie de la cellule ȕ et sécrétion d'insuline ................................17 A.

L'insuline et ses différentes fonctions......................................................................17

B. L'effet incrétine........................................................................ ..................................19

1. Introduction........................................................................

...................................... 19

2. Le GLP-1 ........................................................................

......................................... 21 o Régulation de la sécrétion de GLP-1 o Rôle physiologique du GLP-1 o Effets su r la ce llule et sur le pancréas en général

3. Le récepteur au GLP-1 (GLP-1R) dans la cellule ................................................25

C.

Détection de la demande en insuline par la cellule ..............................................27

1. Phase proximale du couplage métabolisme/sécrétion : entrée et métabolisme du

glucose. ............................................. 28

2. ATP et autres facteurs de couplage métabolisme/sécrétion.................................... 29

o Les acyl-CoA à chaîne longue o Le NADPH

3. Phase distale du couplage métabolisme/sécrétion : l'excitabilité membranaire ..... 32

o Les canaux potassiques ATP-dépendants (K ATP ) et leur régulation o Les canaux calciques voltage-dépendants (CCVD) o Les canaux potassiques voltage-dépendants (K V

4. Pools de vésicules et dynamique de sécrétion de l'insuline.................................... 38

5.

La mobilisation des granules d'insuline.................................................................. 41

6.

L'exocytose des granules d'insuline........................................................................

43
IV. Le calcium........................................................................ .......................44

A. Inducteur et régulateur de la sécrétion...................................................................44

B. Amplificateur de la sécrétion d'insuline..................................................................47

V. Le rôle du système AMPc dans la régulation hormonale de la sécrétion d'insuline........................................................................ ...............47

A. Les adénylate cyclases (ACs)........................................................................

............49

1. Généralités........................................................................

....................................... 49

2. Structure générale........................................................................

............................ 50 3. ........................................ 51 o Par le calcium o Par les protéines G o Par les protéines kinases o Par d'autres facteurs

4. Les différentes isoformes d'adénylate cyclases....................................................... 54

o AC1 o AC2 o AC3 o AC4quotesdbs_dbs1.pdfusesText_1

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