Des études montrent que l’accumulation de lipides dans l’hypothalamus serait responsable de l’installation d’une lipotoxicité centrale : phénomène qui pourrait jouer un rôle dans l’apparition d’une insulino-résistance périphérique et du diabète de type II en dérégulant le contrôle nerveux de l’homéostasie glucidique. Il est connu que l'accumulation des céramides est impliquée dans le développement d’une lipotoxicité des tissus périphériques. L’objectif de cette étude est de déterminer le rôle du métabolisme des céramides au niveau hypothalamique dans l’installation d’une insulino-résistance centrale et d'en étudier les mécanismes impliqués. Nous avons également déterminé le rôle du métabolisme des céramides hypothalamiques dans la dérégulation de l’homéostasie glucidique induite par l’obésité.L’installation d'une insulino-résistance centrale est étudiée à l'aide d'approches in vitro, en utilisant des cellules hypothalamiques de souris GT1-7 traitées avec du palmitate pendant 24h. L'action de l’insuline est mesurée par la quantification d’Akt phosphorylée (western blot). Les céramides sont quantifiées par lipidomique, l'expression d’ARNm des gènes codant pour les enzymes de la voie de synthèse de novo des céramides par qRT-PCR. Des rats Zucker obèses sont perfusés avec la myriocine (inhibiteur de la synthèse de novo des céramides) en ICV pendant 21 jours. Des tests de sensibilité à l'insuline et de tolérance au glucose sont réalisés. A la fin du traitement, ils reçoivent une injection ICV d'insuline, la sensibilité à l’insuline ainsi que les taux de céramides sont quantifiés dans l’hypothalamus. Les îlots de Langerhans sont isolés pour des tests de sécrétion d'insuline.Nous avons mis en évidence une insulino-résistance dans la lignée hypothalamique GT1-7 traitées avec le palmitate qui s’accompagne d’une accumulation de céramides. En présence de myriocine, les céramides ne sont plus accumulés et le l’insulino-résistance induite par le palmitate est contre-carrée. En utilisant un inhibiteur de la PKCζ et un adénovirus codant pour un dominant-négatif de la PKCζ, nous avons montré que le palmitate n'est plus capable d'induire une insulino-résistance et ce malgré la présence d'une accumulation de céramides. Chez le rat Zucker obèse, nous avons mis en évidence une accumulation de céramides hypothalamiques qui est contre-carrée par la myriocine. Ceci est associé avec une amélioration de la sensibilité à l’insuline dans l’hypothalamus. De façon, intéressante, ces animaux améliorent leur tolérance au glucose qui est associée à une augmentation du tonus parasympathique conduisant à une augmentation de la sécrétion d’insuline. Les îlots de Langerhans isolés à partir de ces rats présentent une capacité sécrétoire augmentée lors du traitement avec la myriocine.Au final, notre étude révèle que la lipotoxicité hypothalamique est associée à une accumulation de céramides dans cette structure, responsable de l’installation d’une insulino-résistance. Ces résultats mettent également en évidence le rôle clé du métabolisme des céramides au niveau de l’hypothalamus dans la dérégulation du contrôle nerveux de l’homéostasie glucidique induit par l’obésité / Studies show that hypothalamic lipid accumulation is responsible for the development of central lipotoxicity, a phenomenon that could play a role in the installation of peripheral insulin resistance and type II diabetes by deregulating the nervous control of glucose homeostasis. It is known that the accumulation of ceramides is involved in the development of lipotoxicity of peripheral tissues. The objective of this study is to determine the role of the hypothalamic ceramide metabolism on the installation of a central insulin resistance and to study the mechanisms involved on this phenomenon. We also determined the role of hypothalamic ceramide metabolism in the deregulation of obesity-induced glucose homeostasis.The installation of a central insulin resistance is studied using in vitro approaches using hypothalamic GT1-7 mouse cells treated with palmitate for 24 hours. The action of insulin is measured by the quantification of phosphorylated Akt (western blot). The ceramides are quantified by lipidomic assay, mRNA expression of genes encoding enzymes of de novo synthesis pathway of ceramides by qRT-PCR. Obese Zucker rats were perfused with myriocin (an inhibitor of de novo synthesis of ceramides) in ICV for 21 days. Insulin sensitivity and glucose tolerance tests are performed. At the end of treatment, they receive an ICV injection of insulin, insulin sensitivity and ceramide levels are quantified in the hypothalamus. Islets of Langerhans are isolated for insulin secretion tests.We have demonstrated that palmitate is able to induce insulin resistance in the hypothalamic GT1-7, which is accompanied by an accumulation of ceramides. In the presence of myriocin, ceramides are no longer accumulated and the insulin resistance induced by palmitate is counteract. Using an inhibitor of PKCζ and an adenovirus encoding a dominant-negative of PKCζ, we have shown that palmitate is no longer able to induce insulin resistance despite the presence of an accumulation of ceramides. In the obese Zucker rat, we have demonstrated an accumulation of hypothalamic ceramides which is counteract by myriocin. This is associated with an improvement in insulin sensitivity in the hypothalamus. Interestingly, these animals improve their glucose tolerance which is associated with an increase in parasympathetic tone leading to an increase in insulin secretion. Islets of Langerhans isolated from these rats have increased secretory capacity when treated with myriocin.In conclusion, our study reveals that hypothalamic lipotoxicity is associated with an accumulation of ceramides in this structure, responsible for the installation of insulin resistance. These results also highlight the key role of ceramide metabolism at the hypothalamus level in the deregulation of nervous control of obesity-induced carbohydrate homeostasis

Les glucocorticoïdes (GCs) ont des effets diabétogènes avérés. Précédemment, notre équipe a également pu montrer que les GCs, en association avec le corégulateur transcriptionnel PGC-1α, sont impliqués dans la programmation fœtale du diabète de type 2 (DT2). Le DT2 est une maladie métabolique, conséquence à la fois de l’insulinorésistance et d’un défaut de sécrétion d’insuline en partie dû à la diminution de la masse des cellules β. Au laboratoire nous nous intéressons donc d’une part aux mécanismes sous-jacents des effets diabétogènes des GCs et d’autre part, aux mécanismes permettant d’améliorer la sécrétion d’insuline en restaurant une masse fonctionnelle de cellules β. Dans la première partie de cette thèse, nous avons montré que PGC-1α, dont l’expression est stimulée par les GCs dans les cellules β, induit un double stress énergétique et oxydatif impliqué dans l’altération de la sécrétion d’insuline. Dans la deuxième partie, nous avons montré grâce à un model murin d’insulinorésistance sévère par surexposition aux GCs, que l’adaptation compensatrice de la masse fonctionnelle des cellules β se fait par un processus de néogenèse, impliquant la réexpression du facteur Ngn3. Ce processus, indépendant de l’effet des GCs sur le pancréas, alimente l’hypothèse d’un facteur circulant libéré par les organes insulinorésistants pour instruire le pancréas endocrine et initier la néogenèse des cellules β. En conclusion, nos travaux associent indirectement les GCs : 1/ à un effet délétère sur la sécrétion et impliquant PGC-1α et 2/ à un effet bénéfique sur la masse β et impliquant Ngn3. Ces deux voies constituent des perspectives thérapeutiques intéressantes du DT2. / Glucocorticoids (GCs) are hormones secreted in response to stress and that display diabetogenic effects. Previously, our team was able to demonstrate that GCs, in combination with the transcriptional co-regulator PGC-1α, are involved in fetal programming of type 2 diabetes (T2D). T2D is a metabolic disease characterized by fasting hyperglycemia, consequence of both insulin resistance and an insulin secretory defect, partly due to the decrease of the mass of β cells. In the laboratory we are therefore interested in understanding the mechanisms underlying diabetogenic effects of GCs, and mechanisms that improve insulin secretion and functional β-cell mass. In the first part of this thesis, we have shown that PGC-1α, whose expression is strongly stimulated by GCs in β cells, induces both energy and oxidative stress involved in impaired insulin secretion. In the second part of this thesis, we demonstrated through a murine model of massive GCs overexposure – which induces severe insulin resistance – that the adaptation of the functional β-cell mass in order to counteract insulin resistance occurs through a neogenesis process, involving the re-expression of Ngn3 factor. This process is independent of the effect of GCs on the pancreas. We hypothesize that a circulating factor released by insulin-resistant organs will instruct the endocrine pancreas to initiate β-cells neogenesis. In conclusion, our work indirectly associate GCs: 1/ to a deleterious effect on the secretion involving PGC-1α and 2/ to a beneficial effect on the β-cell mass and involving Ngn3. These two pathways are interesting therapeutic perspectives for curing T2D.

Le pancréas est un organe hétérogène composé d’une partie exocrine, responsable de la synthèse d’enzymes pour la digestion, et d’une partie endocrine, essentielle pour l’homéostasie glucidique. Notamment la sécrétion d’insuline par les cellules β contrôle la glycémie. Les dysfonctionnements des cellules β sont une des causes du diabète, première épidémie non infectieuse au monde. Il est actuellement possible d’en traiter les symptômes mais pas de le guérir. De nombreux laboratoires recherchent un protocole idéal de production de cellules β afin de pouvoir greffer ces cellules aux patients. L’identification des facteurs qui gouvernent chaque étape du développement des cellules β devrait permettre de progresser dans ce sens. Le but de ma thèse a été d’étudier le rôle des Espèces Réactives de l’Oxygène (ROS) au cours du développement pancréatique. Cette question a été soulevée lorsque nous avons analysé l’expression des gènes codant pour les enzymes détoxifiantes des ROS: leur expression était extrêmement réduite dans les pancréas embryonnaires comparés aux pancréas adultes, suggérant que les précurseurs sont particulièrement sensibles aux variations des ROS. Nous avons ensuite montré que la réduction des ROS in vivo, obtenue par un traitement avec un antioxydant (NAC), diminue le développement des cellules β. Une analyse in vitro a permis de détailler les mécanismes de l’action des ROS. En effet, le peroxyde d’hydrogène favorise la différenciation des cellules β en augmentant l’expression du facteur pro-endocrine Ngn3 dans les progéniteurs. Ce processus implique l’activation la voie ERK1/2 par les ROS. Au contraire, la diminution des ROS induite par des méthodes génétiques ou pharmacologiques altère la différenciation des cellules β. Nos résultats indiquent également que la mitochondrie est impliquée dans ce processus. Nous avons donc montré que la présence des ROS est essentielle pour le bon développement du pancréas. Ces recherches devraient donc permettre de progresser vers une thérapie cellulaire du diabète. / The pancreas is an heterogenous gland composed by exocrine tissue, responsible for digestive enzyme secretions, and endocrine tissue, essential for glucose homeostasis. In particular β cells secrete insulin which controls glycemia. Moreover, β cell failure is one of the primary causes of diabetes and this pathology is nowadays considered as the first non infectious worldwide outbreak. There is unfortunately no cure for this disease. Many laboratories are currently improving β cell generation protocols in order to inject those cells into patients. This is the reason why it appears mandatory to be able to identify factors that govern each step of β cell development. The aim of my work was to study the role of the Reactive Oxygen Species (ROS) during pancreatic development. First we found out that the expression of genes coding for antioxidant enzymes was extremely low in embryonic pancreas compared to adult pancreas. This suggested that progenitors could be sensitive to ROS variations. We then showed in vivo using an antioxidant component (NAC) that decreasing ROS level diminishes β cell development. Analysis in vitro allowed us to better describe the role of ROS. Indeed, hydrogen peroxyde favors β cell differentiation by increasing the pro-endocrine marker NGN3 expression in the progenitors. In this process, ROS activate the ERK1/2 signaling pathway. On the contrary, lowering ROS level using both pharmacologic and genetic approaches, decreases β cell differentiation. Our results also point out a role of the mitochondria in this process. Altogether, our data define the effects of ROS on β cell differentiation and open new perspectives to improve protocols of β cell generation.

Le pancréas est un organe hétérogène composé d’une partie exocrine, responsable de la synthèse d’enzymes pour la digestion, et d’une partie endocrine, essentielle pour l’homéostasie glucidique. Notamment la sécrétion d’insuline par les cellules β contrôle la glycémie. Les dysfonctionnements des cellules β sont une des causes du diabète, première épidémie non infectieuse au monde. Il est actuellement possible d’en traiter les symptômes mais pas de le guérir. De nombreux laboratoires recherchent un protocole idéal de production de cellules β afin de pouvoir greffer ces cellules aux patients. L’identification des facteurs qui gouvernent chaque étape du développement des cellules β devrait permettre de progresser dans ce sens. Le but de ma thèse a été d’étudier le rôle des Espèces Réactives de l’Oxygène (ROS) au cours du développement pancréatique. Cette question a été soulevée lorsque nous avons analysé l’expression des gènes codant pour les enzymes détoxifiantes des ROS: leur expression était extrêmement réduite dans les pancréas embryonnaires comparés aux pancréas adultes, suggérant que les précurseurs sont particulièrement sensibles aux variations des ROS. Nous avons ensuite montré que la réduction des ROS in vivo, obtenue par un traitement avec un antioxydant (NAC), diminue le développement des cellules β. Une analyse in vitro a permis de détailler les mécanismes de l’action des ROS. En effet, le peroxyde d’hydrogène favorise la différenciation des cellules β en augmentant l’expression du facteur pro-endocrine Ngn3 dans les progéniteurs. Ce processus implique l’activation la voie ERK1/2 par les ROS. Au contraire, la diminution des ROS induite par des méthodes génétiques ou pharmacologiques altère la différenciation des cellules β. Nos résultats indiquent également que la mitochondrie est impliquée dans ce processus. Nous avons donc montré que la présence des ROS est essentielle pour le bon développement du pancréas. Ces recherches devraient donc permettre de progresser vers une thérapie cellulaire du diabète. / The pancreas is an heterogenous gland composed by exocrine tissue, responsible for digestive enzyme secretions, and endocrine tissue, essential for glucose homeostasis. In particular β cells secrete insulin which controls glycemia. Moreover, β cell failure is one of the primary causes of diabetes and this pathology is nowadays considered as the first non infectious worldwide outbreak. There is unfortunately no cure for this disease. Many laboratories are currently improving β cell generation protocols in order to inject those cells into patients. This is the reason why it appears mandatory to be able to identify factors that govern each step of β cell development. The aim of my work was to study the role of the Reactive Oxygen Species (ROS) during pancreatic development. First we found out that the expression of genes coding for antioxidant enzymes was extremely low in embryonic pancreas compared to adult pancreas. This suggested that progenitors could be sensitive to ROS variations. We then showed in vivo using an antioxidant component (NAC) that decreasing ROS level diminishes β cell development. Analysis in vitro allowed us to better describe the role of ROS. Indeed, hydrogen peroxyde favors β cell differentiation by increasing the pro-endocrine marker NGN3 expression in the progenitors. In this process, ROS activate the ERK1/2 signaling pathway. On the contrary, lowering ROS level using both pharmacologic and genetic approaches, decreases β cell differentiation. Our results also point out a role of the mitochondria in this process. Altogether, our data define the effects of ROS on β cell differentiation and open new perspectives to improve protocols of β cell generation.

Le pancréas est un organe hétérogène composé d’une partie exocrine, responsable de la synthèse d’enzymes pour la digestion, et d’une partie endocrine, essentielle pour l’homéostasie glucidique. Notamment la sécrétion d’insuline par les cellules β contrôle la glycémie. Les dysfonctionnements des cellules β sont une des causes du diabète, première épidémie non infectieuse au monde. Il est actuellement possible d’en traiter les symptômes mais pas de le guérir. De nombreux laboratoires recherchent un protocole idéal de production de cellules β afin de pouvoir greffer ces cellules aux patients. L’identification des facteurs qui gouvernent chaque étape du développement des cellules β devrait permettre de progresser dans ce sens. Le but de ma thèse a été d’étudier le rôle des Espèces Réactives de l’Oxygène (ROS) au cours du développement pancréatique. Cette question a été soulevée lorsque nous avons analysé l’expression des gènes codant pour les enzymes détoxifiantes des ROS: leur expression était extrêmement réduite dans les pancréas embryonnaires comparés aux pancréas adultes, suggérant que les précurseurs sont particulièrement sensibles aux variations des ROS. Nous avons ensuite montré que la réduction des ROS in vivo, obtenue par un traitement avec un antioxydant (NAC), diminue le développement des cellules β. Une analyse in vitro a permis de détailler les mécanismes de l’action des ROS. En effet, le peroxyde d’hydrogène favorise la différenciation des cellules β en augmentant l’expression du facteur pro-endocrine Ngn3 dans les progéniteurs. Ce processus implique l’activation la voie ERK1/2 par les ROS. Au contraire, la diminution des ROS induite par des méthodes génétiques ou pharmacologiques altère la différenciation des cellules β. Nos résultats indiquent également que la mitochondrie est impliquée dans ce processus. Nous avons donc montré que la présence des ROS est essentielle pour le bon développement du pancréas. Ces recherches devraient donc permettre de progresser vers une thérapie cellulaire du diabète. / The pancreas is an heterogenous gland composed by exocrine tissue, responsible for digestive enzyme secretions, and endocrine tissue, essential for glucose homeostasis. In particular β cells secrete insulin which controls glycemia. Moreover, β cell failure is one of the primary causes of diabetes and this pathology is nowadays considered as the first non infectious worldwide outbreak. There is unfortunately no cure for this disease. Many laboratories are currently improving β cell generation protocols in order to inject those cells into patients. This is the reason why it appears mandatory to be able to identify factors that govern each step of β cell development. The aim of my work was to study the role of the Reactive Oxygen Species (ROS) during pancreatic development. First we found out that the expression of genes coding for antioxidant enzymes was extremely low in embryonic pancreas compared to adult pancreas. This suggested that progenitors could be sensitive to ROS variations. We then showed in vivo using an antioxidant component (NAC) that decreasing ROS level diminishes β cell development. Analysis in vitro allowed us to better describe the role of ROS. Indeed, hydrogen peroxyde favors β cell differentiation by increasing the pro-endocrine marker NGN3 expression in the progenitors. In this process, ROS activate the ERK1/2 signaling pathway. On the contrary, lowering ROS level using both pharmacologic and genetic approaches, decreases β cell differentiation. Our results also point out a role of the mitochondria in this process. Altogether, our data define the effects of ROS on β cell differentiation and open new perspectives to improve protocols of β cell generation.

Les cellules β des îlots de Langerhans jouent un rôle central dans l’homéostasie glucidique car elles seules sécrètent l’insuline, unique hormone hypoglycémiante de l’organisme. La cellule β est un détecteur du glucose qui couple sa réponse sécrétoire et son expression génique aux niveaux ambiants de glucose. Le couplage entre le métabolisme du glucose et l’exocytose des granules d’insuline implique la génération d’une activité électrique. Son étude est importante pour déchiffrer la façon dont la cellule β encode la demande en insuline de l’organisme. Afin de contourner les limites des approches électrophysiologiques classiques incompatibles avec les études à long-terme, les enregistrements extracellulaires par matrice de microélectrodes (MEA) ont été mis en place.L’objectif de ma thèse était de mieux comprendre les signaux complexes enregistrés par MEAs. Cette étude a révélé l’existence d’une nouvelle signature électrique des cellules des îlots, les slow potentials (SP), qui reflète la fonction de couplage des cellules β. Les SP jouent un rôle important dans l’homéostasie du glucose et représentent un biomarqueur de la fonction normale des îlots. La réponse en hystérèse des îlots au glucose suggère l’existence d’un algorithme d’encodage de la demande en insuline intégrée au niveau du micro-organe. De plus, ce nouveau signal a été exploité pour le phénotypage d’îlots de souris invalidées pour le gène GluK2, que nous avons utilisées comme modèle d’interaction entre les cellules α et β. La caractérisation de ce nouveau type de signal constitue aussi une avancée importante pour le développement d’un biocapteur destiné à être intégré dans le futur à un pancréas artificiel. / Pancreatic β cells are central to glucose homeostasis because they are the only cell that secretes insulin, the sole hypoglycemic hormone in the organism. The β cell is a glucose sensor that regulates its secretory response and gene expression according to ambient glucose levels. The coupling between glucose metabolism and insulin granule exocytosis involves the generation of electrical activity. An investigation of this activity is important to decipher how β cells encode the organism’s insulin demand. In order to overcome the limits of classically used electrophysiological approaches that are not compatible with long-term studies, extracellular recordings using multielectrode arrays (MEA) have been set-up.My thesis aim was to better understand the complex signals recorded with MEA. This study revealed the existence of a new electrical signature of islet cells: slow potentials (SP) that reflect the coupling function of β cells. SP play an important role in glucose homeostasis and represent a biomarker of normal functioning of islets. The observed hysteretic response of islets to glucose suggests the existence of an algorithm encoding the insulin demand embedded at the microorgan level. Moreover, this new signal was used for the phenotyping of GluK2 deficient mouse islets that were employed as an α-to-β cell interaction model. The characterization of this new signal is an important progress in the development of a biosensor intended to be integrated in an artificial pancreas in the future.

Le diabète de type 2 (DT2) est caractérisé par une résistance à l’action de l’insuline et une dysfonction des cellules β pancréatiques. Il apparait lorsque la cellule β devient incapable d’augmenter sa masse fonctionnelle afin de compenser la résistance périphérique à l’action de l’insuline. L’identification de molécules capables de stimuler la réplication des cellules β et ainsi de préserver leur masse fonctionnelle aurait donc un intérêt thérapeutique majeur. Nous avons établi un modèle d’excès de nutriments in vivo chez le rat, dans lequel nous avons observé qu’une augmentation de la prolifération des cellules β associée à une augmentation de l’expression du facteur de croissance « heparin-binding EGF-like growth factor » (HB-EGF). L’objectif de cette thèse était de valider l’effet mitogène du HB-EGF sur les cellules β de rats et humaines, puis d’identifier le mécanisme d’activation de la voie HB-EGF-EGFR. Dans une première étude, nous avons démontré ex vivo que le facteur croissance HB-EGF stimule la prolifération des cellules β pancréatiques d’îlots isolés de rats et humains via l’activation de son récepteur EGFR. Nous avons également observé que la stimulation de la prolifération des cellules β de rats par le glucose nécessite l’activation de la voie de signalisation HB-EGF-EGFR par un mécanisme qui implique à la fois une augmentation de l’expression du gène codant pour HB-EGF via le facteur de transcription ChREBP, et l’activation du récepteur EGFR via une protéine de la famille des protéines Src tyrosine kinase. Les cellules β des îlots humains étant réfractaires à la prolifération, il est essentiel de confirmer les résultats obtenus chez les rongeurs dans des tissus humains. Nous avons observé un effet mitogène d’HB-EGF sur les cellules β humaines. En revanche, nous n’avons pas pu détecter de manière reproductible un effet stimulant du glucose sur la prolifération des cellules β humaines. Notre deuxième étude a donc consisté à identifier la technique la plus appropriée pour mesurer la prolifération des cellules β humaines. Nous avons comparé systématiquement la mesure de la prolifération en réponse à divers stimuli par cytométrie en flux ou par immunohistochimie sur des îlots intacts ou dispersés. Nous avons testé trois facteurs mitogènes soit le glucose, l’HB-EGF et l’harmine. Nous avons observé que l’HB-EGF et l’harmine stimulent la prolifération des cellules β et non β indépendamment de la méthode utilisée. En revanche, l’action mitogène du glucose semble être dépendante de la méthode. En conclusion, nous avons d’abord démontré que l’effet mitogène du glucose nécessite l’activation de la voie de signalisation HB-EGF-EGFR. Ensuite, nous avons observé que la mesure de la prolifération des cellules β humaines par cytométrie en flux offre plusieurs avantages par rapport à l’immunohistochimie. / Type 2 diabetes (T2D) is characterized by peripheral insulin resistance and pancreatic β-cell dysfunction. T2D occurs when β cells become unable to increase their functional mass in order to compensate for insulin resistance. The identification of molecules capable of stimulating β-cell replication to preserve their functional mass would therefore be of major therapeutic interest. We previously established a model of nutrient excess in which we observed an increase in β-cell proliferation associated with enhanced expression of the growth factor "heparin-binding EGF-like growth factor" (HB-EGF). The objective of the work presented in this thesis was to test the hypothesis that HB-EGF stimulates both rodent and human β-cell proliferation and to identify the underlying mechanisms. In a first study, we demonstrated ex vivo that HB-EGF stimulates pancreatic β-cell proliferation of isolated rat and human islets by activating EGFR. We also demonstrated that glucose, an important mitogen of the β cells, requires the activation of this HB-EGF-EGFR signaling pathway, ex vivo and in vivo in an infused rat model, to stimulate β-cell replication. Mechanistically, we demonstrate that glucose promotes HB-EGF gene expression via the ChREBP transcription factor and EGFR activation via a protein from the Src kinase family. Since adult human β cells tend to be refractory to proliferation, it is essential to confirm the findings obtained in rodents in human tissues. In isolated human islets, we confirmed the mitogenic action of HB-EGF but we were unable to detect a consistent stimulation of human β-cell proliferation in response to glucose. Our second study therefore consisted in identifying the most appropriate technique to measure human β-cell proliferation. We systematically compared proliferation levels measured by flow cytometry or immunohistochemistry in intact and dispersed human islets. We tested three mitogenic factors: glucose, HB-EGF and harmine. We observed that HB-EGF and harmine stimulate non-β cells and β-cell proliferation regardless of the method used. In contrast, the mitogenic action of glucose is variable depending on the method used. In conclusion, we first demonstrated that the mitogenic effect of glucose in β cells requires the activation of the HB-EGF-EGFR signaling pathway. Then we demonstrated that assessment of human β cell proliferation by flow cytometry offers several advantages over the use of immunohistochemical methods.

Des substances toxiques générées par les activités portuaires, urbaines et industrielles sont déversées à certains niveaux du milieu marin côtier marocain. Les mollusques peuvent concentrer les polluants et avoir des effets néfastes sur la santé humaine par l’intermédiaire de la chaîne alimentaire. Malgré le renforcement des mesures de sécurité alimentaire, l’implication de la pollution chimique des aliments dans les troubles métaboliques n’est pas à exclure. Pour prédire l’impact des polluants sur l’écosystème aquatique et sur la santé humaine, le développement d’outils de biosurveillance est nécessaire.Nous avons quantifié les métaux lourds (Cd, Cr et Pb) chez les moules (Mytilus galloprovincialis) issues de la côte atlantique marocaine (site industriel Jorf Lasfar (JL) et site touristique d’Oualidia (OL)) en raison de la proximité d’une plateforme d’extraction de phosphate puis caractérisé leurs profils lipidiques (acides gras, cholestérol, oxystérols, phytostérols et phospholipides). Les extraits lipidiques totaux de moules ont été testés in vivo sur des rats pour déterminer leurs effets sur les paramètres biochimiques plasmatiques et in vitro sur une lignée de cellules β pancréatiques murine (MIN-6) en conditions normo et hyperglycémique. Les effets des extraits de moules JL et OL ont été comparés par rapport à ceux de moules d’origine espagnole (ES) destinées à la consommation en France.Les métaux lourds dans les moules JL dépassent les normes internationales. Les concentrations métalliques dans tous les extraits lipidiques sont à l’état de trace. Les moules JL et OL sont moins riches en acides gras insaturés, plus riches en oxystérols et en phospholipides par rapport aux moules ES, suggérant un stress environnemental. Les extraits lipidiques des moules JL et OL administrés à des rats, ont provoqué une perturbation des paramètres plasmatiques, notamment des taux de glucose, créatinine, triglycérides et transaminases avec une augmentation de cholestérol-HDL. In vitro seuls les extraits lipidiques JL et OL induisent la mort des cellules MIN-6 par un processus non apoptotique. Ce processus est associé à une dépolarisation mitochondriale, une déstabilisation lysosomale et une augmentation de la perméabilité de la membrane cytoplasmique, paramètres mesurés par cytométrie en flux dans une démarche cytomique. Ils provoquent aussi une surproduction de H2O2, une augmentation d’activité catalase, une diminution du glutathion réduit, une peroxydation lipidique et une forte stimulation de la sécrétion d’insuline avec un effet plus marqués en présence des extraits lipidiques JL.Globalement, les lipides de moules JL induisent des effets néfastes in vivo et in vitro par rapport à ceux provenant de OL et ES. Une étude épidémiologique à large échelle dans le contexte des maladies métaboliques pourrait être pertinente chez les populations consommatrices de ces moules. / Toxic substances generated by various human activities are spilled on different area of the Moroccan coast. Shellfishes can concentrate pollutants and have some adverse effects on human health through the food chain. Despite the strengthening of food safety rules, the involvement of chemical pollution of food on metabolic disorders is not known. To predict the impact of pollutants on the aquatic ecosystem and human health, the development of appropriate biomonitoring tools is required.We quantified heavy metals (Cd, Cr and Pb) in mussels (Mytilus galloprovincialis) from two sites of Moroccan Atlantic coast (industrial site Jorf Lasfar (JL) and touristic site Oualidia (OL)) due to the proximity of a phosphate extraction platform, and further characterized their lipid profiles (fatty acids, cholesterol, oxysterols, phospholipids and phytosterols). Total lipid extracts of mussels were tested in vivo in rats to determine their effects on biochemical plasmatic parameters and in vitro on a β pancreatic murine cell line (MIN-6) in normo-and hyperglycemic conditions. The effects of JL and OL mussel extracts were compared to mussels from Spain (ES) used for human consumption in France. Heavy metals in JL mussels exceed international standard level. Metal concentrations in all lipid extracts are present in small quantity. JL and OL mussels are less enriched in unsaturated fatty acids, oxysterols and contain higher levels of phospholipids than ES mussels, suggesting an environmental stress. The lipid extracts of JL and OL mussels administered to rats induce a disruption of plasmatic parameters (glucose, creatinine, transaminases and triglycerides) with an increase of HDL-cholesterol. In vitro, only JL and OL lipid extracts induce MIN-6 cell death by a non-apoptotic process. This process is associated with mitochondrial depolarization, lysosomal destabilization and an increase of the cytoplasmic membrane permeability, parameters measured by flow cytométrie in a cytomic context. They also induce an overproduction of H2O2, an increase of catalase activity, a decrease of reduced glutathion, lipid peroxidation and a strong stimulation of insulin secretion with a more marked effect in presence of JL lipid extracts.Overall, JL mussel lipids induce various side effects in vivo and in vitro, which are more pronounced that those observed with OL and ES. A large-scale epidemiological study could be of interest to confirm the potential side effects of these mussels to favor metabolic disorders.