Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine. Pédiatrie : Nantes : 2009. / Bibliogr.

Proefschrift Universiteit van Amsterdam. / Met een samenvatting in het Nederlands.

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Pendant la grossesse, les aquaporines (AQPs) exprimées au sein des membranes fœtales sont essentielles pour assurer l’homéostasie du volume de liquide amniotique (LA), mais leur régulation par l’insuline n’a jamais été explorée chez les femmes diabétiques.Le but de notre étude était de préciser le rôle des AQPs 1, 3, 8 et 9 au sein des membranes fœtales chez des parturientes diabétiques et d’étudier la régulation de leur expression par l’insuline.A partir des 129 membranes fœtales, réparties selon 4 populations (36 témoins, 35 diabètes de type 1 (DT1), 17 diabètes de type 2 (DT2) et 41 diabètes gestationnels (DG)), nous avons établi un profil d’expression qualitatif et quantitatif des gènes des AQPs. Dans un second temps, nous avons étudié la régulation par l’insuline de l’expression des AQPs 3 et 9 au sein d’explants d’amnion et de chorion. L’expression ARN et protéique des AQPs au sein de nos différents fragments de membranes fœtales a été étudiée par RT-PCR quantitative et ELISA. Des membranes fœtales issues de grossesses non pathologiques, séparées en ses 2 feuillets (amnion et chorion), ont été utilisées pour étudier la régulation de l’expression des gènes des AQPs 3 et 9 par l’insuline ainsi que la voie de signalisation de l’insuline au sein de l’amnion. Un test au glycérol tritié a permis l’étude fonctionnelle de l’insuline sur les AQPs. Un inhibiteur de la phosphatidyl-inositol 3-kinase (PI3K) est utilisé pour analyser le signal intracellulaire de l’insuline.L’expression du gène de l’AQP 3 est significativement plus faible dans les groupes DT2 et DG. Au sein d’explants de membranes fœtales non diabétiques, il a été observé au sein de l’amnion (mais pas du chorion), une répression significative par l’insuline de l’expression ARN et protéique des gènes AQPs 3 et 9 qui est bloquée par l’inhibiteur de PI3K. Au sein des membranes fœtales, la répression de l’AQP 3 observée in vivo, est permise par l’hyperinsulinisme connu des patientes atteintes de DT2 ou de DG. / During pregnancy, aquaporins (AQPs) expressed in fetal membranes are essential for controlling the homeostasis of the amniotic volume, but their regulation by insulin was never explored in diabetic women.The aim of our study was to investigate the involvement of AQP 1, 3, 8, and 9 expressed in fetal membranes in diabetic parturient women, and the control of their expression by insulin.From 129 fetal membranes in 4 populations, (controls, type 1 (T1D), type 2 (T2D) and gestational diabetes (GD)), we established an expression AQPs profile. In a 2nd step, the amnion was used to study control of the expression and functions of AQPs 3 and 9 by insulin.The expression of transcripts and proteins of AQPs was studied by qRT-PCR and ELISA. We analysed the regulation by insulin of the expression of AQPs 3 and 9 in the amnion. A tritiated glycerol test enabled us to measure the impact of insulin on the functional characteristics. Using an inhibitor of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) we analysed the insulin intracellular signaling pathway.Expression of AQP3 protein was significantly weaker in groups T2D and GD. In non-diabetic fetal membranes, we showed for the amnion (not for the chorion) a significant repression by insulin of the ARN expression of AQPs 3 and 9, which was blocked by PI3K inhibitor.In fetal membranes, the repression of AQP3 protein expression and functions observed in vivo is allowed by the hyper-insulinism described in pregnant women with T2D or GD.

L’insulinothérapie fonctionnelle (IF) est une méthode de prise en charge du diabète de type 1 (DT1) qui vise à adapter le traitement insulinique des malades à leur mode de vie. Elle repose sur l’autonomisation du patient qui est alors libre de choisir ce qu'il veut manger dans la mesure où il adapte ses doses d’insuline en fonction des aliments consommés. Malgré la formation des patients à cette méthode, l’estimation des glucides contenus dans les repas s’avère parfois difficile et les calculs des doses d’insulines sont régulièrement erronés. Grâce aux capacités technologiques des smartphones, ont vu le jour de nouveaux outils remplaçant les traditionnels carnets et répertoires glucidiques avec pour objectif d’aider les patients dans ces tâches quotidiennes. Peu d’études ont été réalisées pour évaluer l’efficacité réelle de ces dispositifs.Après un exposé des outils couramment utilisés par les patients DT1 sous IF, nous verrons quelles sont les principales applications mobiles qui sont disponibles et qui permettent d’évaluer les glucides des repas et de calculer les doses d’insulines. Nous discuterons ensuite des quelques études cliniques évaluant ces applications.Nous présenterons enfin une application android originale d’aide au comptage de glucides et d’estimation de bolus appelée GLUCAL et développée au sein de l’équipe diabétologie du CHRU Lapeyronie. Cet outil a été testé au cours de deux études cliniques. Un essai préliminaire a été conduit avant une étude randomisée-croisée qui est la seule à avoir été menée à ce jour sur une application de ce type.Ce travail permettra de savoir dans quelle proportion GLUCAL est capable d’améliorer le comptage des glucides et de réduire les erreurs de calculs des bolus, mais également d’évaluer son impact sur le contrôle glycémique des patients. / Carbohydrates (carb) and bolus counting is a therapeutic method used in type 1 diabetes (TD1) which aims to adapt insulin treatment to patient own way of life. It is based on patient’s autonomy since they are allowed to eat any type of food on the condition to adapt insulin doses to the meal ingested. Patients receive a medical education to implement this method, but still carb counting remains a hard task and boluses are frequently erroneous.Thanks to smartphone technical capacities, many applications replacing paper documents and booklets aiming at helping patients in these daily tasks have been developed. But very few studies were conduced to evaluate them clinically.After an overview of the common tools used by TD1 patients to count carbs , we will see the main mobile applications available to help patient in carb counting and bolus estimation. We will then discuss the few clinical studies conduced on those apps.We will finally present an original android application called GLUCAL and developed by the diabetology team of the University Hospital of Montpellier (France). This tool was tested during two clinical studies. A preliminary study has been conduced before a randomized cross-over study which is the first one performed on such an application.This work will help to evaluate the role of GLUCAL in improving carb counting and reducing mistakes of bolus calculation. It will also assess the performance of the application on patient’s glycaemic control.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les filaments intermédiaires (FIs), de concert avec les microfilaments (MFs) et les microtubules (MTs), forment le cytosquelette. Contrairement aux quelques gènes qui codent pour les MFs d’actine et les MTs, exprimés dans toutes les cellules de l’organisme, les protéines des FIs sont codées par un grand nombre de gènes et classées en 6 types, selon la nature du tissu et l’état de différenciation des cellules. Pour leur part, les kératines s’expriment en paire dans les différents épithéliums. Plus précisément, la paire de kératines 8/18 (K8/K18) est présente dans toutes les cellules de l’épithélium simple, avec certaines cellules possédant une seconde paire. En revanche, la paire K8/K18 forme les seuls FIs retrouvés chez les hépatocytes et les cellules d’hépatome, d’où l’intérêt d’utiliser ces deux modèles cellulaires dans des études à visée fonctionnelle. Comme pour tous les autres types de FIs, les FIs K8/K18 contribuent au maintien de l’intégrité des cellules hépatiques. Par ailleurs, l’utilisation de souris transgéniques a permis d’entrevoir un rôle marquant pour ces FIs, en tant que partenaires de plateformes signalétiques chez les cellules épithéliales hépatiques. Le foie exerce un rôle primordial dans la régulation de la glycémie, du fait de sa capacité à stocker et à redistribuer d’importantes quantités de glucose à travers l’organisme, selon les besoins. Cette modulation est finement régulée par l’insuline via l’activation de son récepteur (RI) et de la signalisation qui s’en suit. Des anomalies au niveau de cette régulation conduisent à des maladies métaboliques, particulièrement au niveau du foie. À ce titre, l’accumulation récente de données expérimentales suggère une contribution des FIs K8/K18 dans la modulation du métabolisme du glucose et de la voie RI/PI3K/Akt. Cependant, la relation croisée entre cette paire de FIs, le métabolisme du glucose et cette voie signalétique, de même que les mécanismes moléculaires sous-jacents, demeure énigmatique. Les travaux dévoilés dans cette thèse examinent l’implication des FIs K8/K18 dans la régulation de la voie de signalisation et du trafic vésiculaire du RI chez les cellules hépatiques. L’approche expérimentale s’appuie sur la mise en culture d’hépatocytes ou de cellules d’hépatome dépourvues ou non de FIs K8/K18, en combinaison avec l’utilisation de diverses méthodes biochimiques et d’imagerie cellulaire. Les résultats révèlent pour la première fois, un rôle des FIs K8/K18 dans la signalisation dépendante des phosphoinositides (PIPs) initiée à la membrane plasmique, laquelle se reflète sur l’activation de la voie PI3K/Akt en réponse à l’insuline, et le trafic endosomal du RI via Rab5/EEA1/PI3P, chez des hépatocytes en culture primaire. Par ailleurs, chez les cellules d’hépatome, les résultats montrent une intervention des FIs K8/K18 dans la modulation de la signalisation et du trafic vésiculaire du RI, qui diffère grandement de celle observée chez les hépatocytes. Dans l’ensemble, les résultats démontrent une contribution incontestable des FIs K8/K18 dans la régulation de la voie signalétique de l’insuline chez les cellules hépatiques. / Intermediate filaments (IFs), together with microfilaments (MFs) and microtubules (MTs), form the cytoskeleton. Unlike the few genes that code for actins and tubulins, expressed in all cells in the body, IF proteins are coded by a large number of genes, classified into 6 types, depending on the tissue and cell differentiation status. For their part, keratins are expressed in pairs in the different epithelia. In more specific terms, the keratin pair 8/18 (K8/K18) is present in all simple epithelia, with some cells containing a second pair. In contrast, the K8/K18 pair forms the only IF network found in hepatocytes and hepatoma cells, hence their usefulness as cell models for addressing functional issues. As for all other IF types, K8/K18 IFs contribute to the maintenance of liver cell integrity. In addition, the use of transgenic mice has allowed to foresee a significant role for these IFs, as partners of signaling platforms in hepatic epithelial cells. The liver exerts a key task as regulator of blood glucose level, due to its ability to store and redistribute large amount of glucose throughout the body, as required. This modulation is finely regulated by insulin via the activation of its receptor (IR) and the downstream signaling pathway. Perturbations in this regulation lead to metabolic diseases, particularly in the liver. As such, recent experimental data suggest a contribution of K8/K18 IFs in the modulation of glucose metabolism and IR/PI3K/Akt pathway. However, the interplay between the IF pair, glucose metabolism and the signaling pathway, as well as the underlying molecular mechanisms, remain enigmatic. The work unveiled in this thesis examines the involvement of K8/K18 IFs in the regulation of the IR signaling pathway and vesicular trafficking in liver cells. The experimental approach is based on the use of cultured hepatocytes and hepatoma cells, which may or may not contain K8/K18 IFs, in combination with the use of assorted biochemical and cell imaging assays. The results uncover a role of K8/K18 IFs in the interplay taking place between the phosphoinositide-dependent signaling (PIPs) initiated at the plasma membrane, which reflects itself into the activation of the PI3K/Akt pathway in response to the insulin stimulation of IR, and its endosomal trafficking via Rab5/EEA1/PI3P, in hepatocytes. In comparative terms, the results using hepatoma cells show an intervention of K8/K18 IFs in the modulation of the IR signaling and vesicular trafficking, which differs greatly from the one observed in hepatocytes. Overall, the results demonstrate an indisputable contribution of K8/K18 IFs in the regulation of the insulin signaling pathway in hepatic cells.

Cette étude décrit le taux de passage à l'insuline chez les aînés diabétiques de type 2 qui ont initié un traitement antihyperglycémiant oral entre le 1er janvier 1998 et le 31 décembre 2002, ainsi que les déterminants de ce passage. Les données ont été tirées du fichier de surveillance du diabète de l'Institut national de santé publique du Québec. La survie a été calculée par la méthode de Kaplan-Meier; une régression de Cox a été menée afin d'identifier les déterminants. Parmi les 50 527 individus inclus, 1 618 sont passés à l'insuline pour un taux d'incidence de 9,9x1000 an -1 . Les déterminants du passage sont : la dose initiale du traitement, l'antihyperglycémiant initial, la comorbidité, l'usage d'un tests de glycémie, de thiazides, de corticostéroïdes oraux et de bêtabloqueurs ainsi que le nombre d'hospitalisation dans l'année précédant la date du début du traitement antihyperglycémiant.

La résistance à l'insuline et le diabète de type 2 ont maintenant atteint des proportions épidémiques dans notre société. Plusieurs facteurs peuvent en déterminer le développement de même que la progression et il est primordial de bien connaître les mécanismes impliqués, de façon à pouvoir prévenir ou traiter ces complications. Les études qui sont présentées dans cette thèse nous permettent de mieux comprendre l'implication de deux nouveaux modulateurs, SHP-1 et CEACAM1, dans la régulation de la sensibilité à l'insuline et du métabolisme lipidique. Dans la première étude, nous avons identifié que la protéine tyrosine phosphatase SHP-1 était un modulateur négatif de l'action de l'insuline dans le foie et le muscle squelettique. Des modèles animaux d'inactivation spécifique de l'enzyme présentent une sensibilité à l'insuline accrue grâce à une amélioration de la voie de signalisation PI3-kinase/Akt. Par ailleurs, nous avons également observé que SHP-1 joue un rôle dans la clairance hépatique de l'insuline, et que CEACAM1, un modulateur de l'internalisation et de la dégradation de l'insuline, est un substrat de SHP-1. Dans la seconde étude, nous avons analysé les conséquences métaboliques d'une invalidation génétique de CEACAM1 chez la souris (modèle Cc1'A). Ces animaux présentent une intolérance au glucose et un défaut au niveau de la clairance hépatique de l'insuline lorsqu'on les compare à leurs contrôles. Nous avons pu observer que les souris Cc1'A sont prédisposées au développement de la stéatose hépatique et de la résistance à l'insuline, particulièrement lorsqu'on les expose de façon chronique à une alimentation riche en lipides. Ces défauts sont associés à une augmentation de l'expression d'enzymes clés impliquées dans la lipogénèse et la synthèse de cholestérol. Cette étude a permis de mettre en évidence un rôle pour CEACAM1 comme régulateur de la lipogénèse hépatique, en plus de sa fonction connue comme modulateur de la clairance de l'insuline par le foie. Ill Les résultats obtenus lors de la réalisation de ces études permettent d'améliorer nos connaissances sur la modulation complexe de la sensibilité à l'insuline et du métabolisme lipidique. Nos travaux ouvrent la porte à de nouvelles études plus spécifiques sur les rôles de SHP-1 et CEACAM1 dans la modulation du métabolisme chez l'humain, et identifient également ces protéines comme d'éventuelles cibles potentielles pour le développement d'agents thérapeutiques destinés à contrer la résistance à l'insuline, le diabète de type 2 et les désordres lipidiques.