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.

京都大学 / 0048 / 新制・論文博士 / 博士(医学) / 乙第13377号 / 論医博第2211号 / 新制||医||1047(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 長船 健二, 教授 妹尾 浩, 教授 稲垣 暢也 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Relax chez le rat ou Neurogénine 3 (ngn3) chez la souris est un facteur de transcription de la famille basique Hélice Boucle Hélice (bHLH). Le profil d'expression de ce gène au cours du développement embryonnaire indique qu'il pourrait jouer un rôle fondamental dans la détermination du devenir nerveux ou endocrine des précurseurs neuronaux et pancréatiques respectivement. Le premier objectif de mon projet vise à élucider, les mécanismes moléculaires permettant de rendre compte de la mise en place et du contrôle de l'expression tissulaire restreinte du gène ngn3. Cette étude réalisée par transgenèse, a été possible grâce à l'installation au laboratoire d'une plate-forme de transgenèse, qui m'a permis de générer des modèles de souris transgéniques de façon autonome. J'ai donc réalisé différentes constructions permettant d'exprimer le gène β-galactosidase sous le contrôle d'éléments potentiellement « enhancer » du promoteur ngn3. J'ai caractérisé un élément de 3,85kb permettant de diriger l'expression du gène rapporteur exclusivement dans les territoires d'expression du gène endogène ngn3. L'étude de fragment plus restreints se poursuit actuellement mais nous disposons l'un fragment de 2,2kb dirigeant en transgenèse l'expression du gène LacZ dans l'hypothalamus ventral et les épithéliums pancréatiques et intestinaux. Le second objectif de cette thèse est d'obtenir un marquage in vivo, par transfert de gène, de la population des cellules souches du pancréas endocrine exprimant ngn3 dans des explants de pancréas embryonnaires murins puis humains. En effet, nous disposons d'un système in vivo unique capable de récapituler le développement du pancréas endocrine par xénogreffe d'ébauches pancréatiques. Jai démontré, dans ce modèle expérimental, la capacité de lentivirus recombinants à infecter efficacement des cellules progénitrices du pancréas, en ciblant à l'aide de promoteurs spécifiques l'expression du gène rapporteur dans les différentes populations cellulaires qui se sont différenciées. La construction et la production d'un vecteur lentiviral assurant l'expression du gène rapporteur de la GFP (Green Fluorescent protein) sous le contrôle de l'élément de 2,2kb du promoteur du gène ngn3, permet actuellement de transduire des explants de pancréas embryonnaires murins. La transposition de ces modèles à du tissu embryonnaire humain est actuellement validée. Ce travail nous donne accès, chez l'homme, au réservoir des cellules souches du pancréas endocrine. L'amplification et la sélection de telles cellules souches constituent un défi majeur pour le développement de nouvelles thérapies du diabète de type I. La fonction proendocrine de ngn3 étant déjà clairement établie au niveau du pancréas, le troisième objectif consiste à démontrer la fonction de détermination neuronale de ce facteur dans la moelle épinière. Dans le cadre d'une fonction de détermination, l'absence de différenciation d'une population de neurones est attendue suite à l'inactivation du gène ngn3. Nous avons pu démontrer que la mutation nulle ngn3 induit l'expression ectopique du facteur de détermination Mash1 dans la région ventrale de la moelle épinière exprimant normalement ngn3, assurant ainsi, une compensation fonctionnelle. Afin d'appréhender directement la fonction de détermination de ngn3 et cela en absence de compensation, nous avons généré des souris doubles mutant nulles Mash1-Ngn3. L'analyse phénotypique des mutants perte de fonction ngn3 et Mash1/ngn3 dans la moelle épinière ventral nous a permis de démontrer la fonction de ngn3 dans la détermination du devenir neuronal. De plus nous avons, pour la première fois, établi que les neurones matures dont la différenciation est déterminée par ngn3 présentent un phénotype glutamatergique. Mots clés : Ngn3, bHLH, expression tissu-spécifique, régions régulatrices, embryons transgéniques et fondateurs, ciblage progéniteurs/souches, transfert de gène, fonctions proneurale et proendocrine