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

In both Type 1 diabetes (T1D) and Type 2 diabetes (T2D), inadequate beta-cell mass and beta-cell dysfunction lead to impaired insulin secretion, and ultimately worsen glycemic control. Green tea has drawn wide attention due to its possible health-promoting properties, including enhancement of beta-cell function. We assessed the acute and relative long-term effects of epigallocatechin gallate (EGCG) on insulin secretion and synthesis from clonal beta-cells (INS1E cells), rat islets, and human islets, using 0.1, 1, or 5 µM. We determined if EGCG decreased blood glucose in healthy rats acutely, using 50 or 150 mg/kg body weight (BW), and after 12 days of supplementation in drinking water, using 0.1% and 0.5%. In the in vitro studies, EGCG significantly potentiated glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) in rat islets (at 0.1, 1, and 5 µM) and human islets (at 1 µM), and elevated insulin content within INS1E cells (at 0.1, 1, and 5 µm) and human islets (at 1 µM), (P<0.05). Nutritional supplementation of EGCG (0.5% in drinking water) for 12 days in healthy rats significantly increased insulin synthesis, compared to that of controls, from 0.2 ± 0.02 to 1.4 ± 0.2 ng/mg protein, without alteration of insulin secretion in isolated islets (P<0.05). These findings demonstrate that EGCG may play a role in the regulation of pancreatic beta-cell function, thereby contributing to an anti-diabetic effect of this agent. / Master of Science

Both in type 1 (T1D) and type 2 diabetes (T2D), the deterioration of glycemic control over time is primarily caused by an inadequate mass and progressive dysfunction of ?-cells, leading to the impaired insulin secretion. Thus, the search for agents to protect b-cell and enhance its function is important for diabetes treatment. Studies have reported that baicalein, a flavone originally isolated from the roots of Chinese herb Scutellaria baicalensis, has various claimed beneficial effects on health, such as anti-oxidant, anti-viral, anti-thrombotic, and anti-inflammatory effects. However, it is unclear whether it exerts an anti-diabetic action. Here, we present evidence that baicalein may be a novel anti-diabetic agent. Specifically, dietary intake of baicalein significantly improved hyperglycemia, glucose tolerance, and blood insulin levels in high-fat diet (HFD)-fed middle-aged diabetic mice, which was associated with the improved isle t?-cell survival and mass. Baicalein treatment had no effect on food intake, body weight gain, circulating lipid profile, and insulin sensitivity in HFD-fed mice. In in-vitro studies, baicalein significantly augmented glucose-stimulated insulin secretion in insulin-secreting cells (INS1) and promotes viability of INS1 cells and human islets. These results demonstrate that baicalein may be a naturally occurring anti-diabetic agent by directly modulating pancreatic?-cell function. / Master of Science

Type 2 diabetes accounts for 85-90% of all people with diabetes and is currently estimated to affect more than 180 million people worldwide, a figure estimated to double by the year 2030. Thus understanding the basic biology of glucose homeostasis and how it is altered during disease progression is crucial to the development of safe and effective treatment regimes. The link between high dietary fat and the development of type Il diabetes is well established. Chronic treatment of pancreatic islets with the lipid palmitate induces defects in glucose stimulated insulin secretion (GSIS) akin to those seen in the development of type Il diabetes. Previous studies from our group have identified the lipid-activated kinase protein kinase C epsilon (PKCε) as a potential mediator of some of these effects. Deletion of PKCε in mice results in complete protection from high-fat diet induced glucose intolerance. This protection is associated with enhanced circulating insulin suggesting that PKCε may be involved in the regulation of insulin release from the pancreatic β-Cell. The data presented here suggests that PKCs plays an important role in the regulation of insulin secretion under both physiological and pathophysiological conditions. We demonstrate that PKCε can be activated by chronic lipid treatment and acute cholinergic stimulation. Under these conditions insulin secretion is enhanced by PKCε deletion or inhibition suggesting that PKCε is a negative regulator of insulin secretion. Mechanistically the PKCs mediated inhibition of insulin release by acute or chronic PKCε activation appears to be distinct. The effect of PKCε induced by palmitate pre-treatment appears to be distal to calcium influx. The pool of pre-docked vesicles is enhanced in palmitate pre-treated β-cells lacking PKCε suggesting that PKCε may be involved in the regulation of vesicle dynamics. In contrast, calcium dynamics induced by cholinergic stimulation are altered by PKCε deletion, suggesting an effect on either the calcium channels themselves or on the upstream signalling. Given the ability of PKCε to inhibit insulin secretion, inhibition of PKCε in the β-cells of people suffering from insulin resistance and (or) type II diabetes represents a novel target for the treatment of type II diabetes.

The human forkhead box O1A (FOXO1A) gene on chromosome 13q14.1 is a key transcription factor in insulin signaling in liver and adipose tissue and plays a central role in the regulation of key pancreatic β-cell genes including IPF1. We hypothesized that sequence variants of FOXO1A contribute to the observed defects in hepatic and peripheral insulin action and altered β-cell compensation that characterize type 2 diabetes (T2DM). To test this hypothesis, we screened the three exons, 3′ untranslated region, and 5′ flanking region for sequence variants in Caucasian and African-American individuals with early onset (<45 years) T2DM. We identified only six variants; none altered the coding sequence, and except for one variant in the 3′ untranslated region, they were rare or absent in Caucasians. To increase coverage of the gene, we selected seven additional variants in the large first intron and 5′ flanking region, thus providing 13 variants that spanned 116.4 kb. Based on frequency and linkage disequilibrium patterns in a subset of individuals, we selected eight SNPs to type in a Caucasian population comprising 192 unrelated nondiabetic control individuals and 192 individuals with T2DM, and 10 SNPs to type in 182 controls and 352 diabetic individuals of African-American ancestry. No variant was associated with T2DM (African-Americans, p > 0.08; Caucasians, p > 0.09). Of the 8 Caucasian SNPs, six comprised a single haplotype block spanning over 100 kb and including most of the large first intron. In contrast, no block was observed among SNPs typed in African-Americans. No haplotype was associated with T2DM. FOXO1A variation is rare and is unlikely to contribute to T2DM in either Caucasian or African-American populations.

This study was designed to examine the effect of genistein, a botanical derived primarily from legumes, on pancreatic β-cell proliferation and the related molecular mechanisms. Diabetes mellitus is a major and growing public health problem worldwide. Both in type 1 (T1D) and type 2 diabetes (T2D), the deterioration of glycemic control over time is primarily caused by an inadequate mass and progressive dysfunction of β-cells. Therefore, the search for novel, safe and cost-effective agents that can enhance islet β-cell proliferation, thereby preserving β-cell mass, could be one of the essential strategies to prevent diabetes, given that β-cells have the potential to regenerate by proliferation of pre-existing b-cells in both physiological condition and after onset of diabetes. Genistein has various biological actions. However, studies on whether genistein has an effect on pancreatic β-cell function are very limited. Our laboratory recently found that genistein activates cAMP/protein kinase A (PKA) signaling in both clonal β-cells and mouse islets. Here I present evidence that genistein induced cellular proliferation of clonal rat pancreatic β-cells (INS1) and human islets following 24 h of incubation. This effect was dose-dependent with 5 µM genistein inducing a maximal 41% increase. The effect of genistein on cell proliferation was not dependent on estrogen receptors because this effect was not blocked by the estrogen receptor inhibitor ICI182,780. In addition, the genistein effect on β-cell proliferation was not shared by 17-β-estradiol or a host of structurally related flavonoid compounds, suggesting that this genistein action is structure-specific. Pharmacological or molecular intervention of PKA or MEK1/2, the upstream kinase of p42/44 mitogen activated protein kinases (ERK1/2), completely abolished the genistein-stimulated proliferation of INS1 cells and human islets, suggesting that both molecules are essential for genistein action. Consistent with its effect on cell proliferation, genistein increased intracellular cAMP and subsequently activated PKA in human islets. Genistein also caused a rapid and sustained phosphorylation of ERK1/2 with a maximal increase of 185% at 5 µM genistein. The genistein-induced ERK1/2 activation was completely ablated by inhibition of PKA in INS1 cells and human islets. Furthermore, I found that genistein induced protein expression of cyclin D1, a nuclear target of PKA and ERK1/2 activation and a major cell-cycle regulator essential for ï ¢-cell growth. These findings demonstrated that genistein may be a plant-derived growth factor for pancreatic β-cells involving induction of cyclin D1 via activation of the cAMP/PKA-dependent ERK1/2 signaling pathway, thereby providing a novel role for genistein in the regulation of pancreatic β-cell function. / Master of Science

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第23082号 / 医博第4709号 / 新制||医||1049(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 村川 泰裕 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Les études d’association pangénomique (GWAS) ont permis la mise en évidence de nouvelles voies putativement importantes dans la physiopathologie du diabète de type 2, par l’identification de variants génétiques fréquents (SNP) de susceptibilité au diabète de type 2, mais souvent avec peu ou pas d'informations sur le mécanisme sous-jacent expliquant le lien entre ces variants génétiques et le phénotype diabétique. En effet ces SNP sont souvent non codants et ont un effet modeste sur le risque de diabète de type 2, ce qui rend difficile leur étude d’un point de vue fonctionnel. Dès le début des GWAS, il a été suggéré que ces gènes associés au diabète de type 2, étaient des « gènes de la cellule β pancréatique » sans que des études fonctionnelles n’aient été faites de manière systématique. Dans ce contexte, nous avons mené une étude de fishing pour déblayer cette quantité importante de données provenant des GWAS et d’identifier des gènes potentiellement importants, pouvant être de nouvelles cibles thérapeutiques. Le premier objectif de ma thèse a été l’étude de l’expression des gènes de susceptibilité au diabète de type 2 dans un panel de tissus humains comprenant des tissus pancréatiques et des tissus sensibles à l’insuline. Pour cela nous avons utilisé une technique de quantification non biaisée de l’expression génique dans le but de montrer si ces gènes associés au diabète de type 2 avaient une expression enrichie (proportion de gènes de susceptibilité au diabète de type 2 surexprimés dans les cellules β versus les autres tissus) dans les cellules β pancréatiques. Nous avons ensuite réalisé des études fonctionnelles sur la trentaine de gènes de susceptibilité au diabète de type 2 les plus exprimés dans notre modèle cellulaire par des tests de sécrétion d’insuline, des études de la viabilité cellulaire, du séquençage d’ARN (RNA-seq) et du western blotting dans la lignée de cellules β pancréatiques humaines EndoC-βH1. Les EndoC-βH1 sont des cellules en mesure de sécréter de l’insuline en réponse au glucose et à d’autres sécrétagogues. Nous les avons utilisé afin d’étudier le rôle de ces gènes de susceptibilité au diabète de type 2 dans la fonction de la cellule β pancréatique, en particulier dans la sécrétion insulinique. Notre étude d’expression a montré que l’expression des gènes de susceptibilité au diabète de type 2 est enrichie de manière significative dans les cellules β pancréatiques et la lignée EndoC-βH1. Pour cinq gènes du diabète de type 2 (TBC1D4, TCF19, KCNK16, CDKN2A et SLC30A8) ayant une présence et un effet déjà connus dans la fonction des cellules β, nous avons démontré une variation significative de la sécrétion d’insuline après extinction génique, en concordance avec la littérature. Par ailleurs, nous avons pu mettre en évidence quatre gènes de susceptibilité au diabète de type 2 (PRC1, SRR, ZFAND3 et ZFAND6) montrant une baisse significative de la sécrétion d’insuline après extinction génique et dont la présence ou la fonction dans la cellule β était pour l’heure inconnue. Les analyses RNA-seq ont montré une association significative de l’extinction de ces gènes avec des réseaux moléculaires liés à la physiopathologie du diabète de type 2 (par exemple : l’apoptose des cellules pancréatiques, l’insulinémie, la glycolyse, le stress du réticulum endoplasmique…). Et l’évaluation de l’expression de nos quatre gènes dans des îlots de souris obèses (ob/ob) ou traitées à la streptozotocine a montré une corrélation positive de leur expression avec celle de l’insuline. Notre étude a démontré que les études fonctionnelles post-GWAS sont importantes et permettent de définir le lien de causalité des gènes de susceptibilité avec la maladie, et ainsi de mener à des progrès sur la compréhension de la physiopathologie de la maladie [...] / Genome-wide association studies (GWAS) have identified a plethora of single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with the risk of type 2 diabetes, but most often with little information about the mechanism underlying the relationship between these genetic variants associated with type 2 diabetes and the diabetic phenotype. Indeed, these SNPs are often noncoding and have a modest effect on the risk of type 2 diabetes, making difficult their functional study. At the beginning of the GWAS era, it has been suggested that susceptibility genes for type 2 diabetes are strongly involved in pancreatic β cell gene function, while no functional studies had been systematically performed. In this context, we conducted a “fishing” study to decipher this large amount of data generated by GWAS and to pinpoint potentially important genes that may be new therapeutic targets. The first objective of my thesis was to study the expression of type 2 diabetes susceptibility genes in a panel of human tissues comprising pancreatic and insulin-sensitive tissues using an unbiased technique of quantification of genes expression in order to show that these genes associated with type 2 diabetes were enriched in pancreatic β-cells. We then performed functional studies on the thirty mostly expressed genes in our cell model by insulin secretion tests, cell viability test, RNA sequencing (RNA-seq) and Western blotting in the human pancreatic β cell line (EndoC-βH1). These cells are able to secrete insulin in response to glucose and other secretagogues. Our goal was to study the role of these type 2 diabetes susceptibility genes in pancreatic β cell function, particularly in insulin secretion. Our expression study of type 2 diabetes susceptibility genes showed that their expression is significantly enriched in pancreatic β cells and the EndoC-βH1 cell line. For five genes associated with type 2 diabetes (TBC1D4, TCF19, KCNK16, CDKN2A and SLC30A8) with an already known presence and function in pancreatic β cell, we showed a significant variation in glucose-stimulated insulin secretion after gene silencing, in agreement with the literature. In addition, we identified four type 2 diabetes associated genes (PRC1, SRR, ZFAND3 and ZFAND6), with a significant decrease in insulin secretion after gene silencing without already know function in pancreatic β cell. RNA-seq has shown a significant association between the extinction of these genes and molecular networks related to the pathophysiology of type 2 diabetes (e.g. apoptosis of pancreatic cells, insulinemia, glycolysis, endoplasmic reticulum stress response...). The assessment of the expression of our four genes in the islets of obese mice (ob/ob) or treated with streptozotocin shows a positive correlation between their expression and the expression of insulin. Our study has shown that post-GWAS functional studies are important and can help to define the causal link between these genes and the disease, and therefore to make progress in the understanding of the pathophysiology of type 2 diabetes. This study allowed us to identify genes whose function in β cell was not anterior known and which are involved in pancreatic β cell function and the pathophysiology of type 2 diabetes.

Le diabète de type 2 (DT2) résulte d’une résistance à l’insuline par les tissus périphériques et par un défaut de sécrétion de l’insuline par les cellules β-pancréatiques. Au fil du temps, la compensation des îlots de cellules β pour la résistance à l’insuline échoue et entraine par conséquent une baisse progressive de la fonction des cellules β. Plusieurs facteurs peuvent contribuer à la compensation de la cellule β. Toutefois, la compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents à la compensation de la masse de la cellule β reste à ce jour inconnue. Le but de ce mémoire était d’identifier précisément quel mécanisme pouvait amener à la compensation de la cellule β en réponse à un excès de nutriments et plus précisément à l’augmentation de sa prolifération et de sa masse. Ainsi, avec l’augmentation de la résistance à l’insuline et des facteurs circulants chez les rats de six mois perfusés avec du glucose et de l’intralipide, l’hypothèse a été émise et confirmée lors de notre étude que le facteur de croissance HB-EGF active le récepteur de l’EGF et des voies de signalisations subséquentes telles que mTOR et FoxM1 impliquées dans la prolifération de la cellule β-pancréatique. Collectivement, ces résultats nous permettent de mieux comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans la compensation de la masse de la cellule β dans un état de résistance à l’insuline et peuvent servir de nouvelles approches thérapeutiques pour prévenir ou ralentir le développement du DT2. / Type 2 diabetes (T2D) results from insulin resistance in peripheral tissues and impaired insulin secretion from the pancreatic β-cell. Over the time, compensation of the β cell islets for insulin resistance fails, and therefore leads to a gradual decline in β-cell function. Several factors may contribute to β-cell compensation. However, the cellular and molecular mechanisms underlying β-cell compensation remain unknown. The purpose of this thesis was to identify what mechanism could lead to β cell compensation in response to nutrients excess and specifically the increase in proliferation and β-cell mass. Thus, with increasing insulin resistance and circulating factors in the 6 month rats infused with glucose + intralipid, the hypothesis was made and confirmed in our study that the growth factor HB-EGF would activate the EGF receptor, and subsequent signaling pathways such as mTOR and FoxM1, both involved in the proliferation of the pancreatic beta-cell. Collectively, these results allow us to understand better the molecular mechanisms involved in the β cell compensation in the insulin resistance state and may serve as a potential new therapeutic approach to prevent or delay T2D development.

Le diabète de type 2 (DT2) est caractérisé par une résistance des tissus périphériques à l’action de l’insuline et par une insuffisance de la sécrétion d’insuline par les cellules β du pancréas. Différents facteurs tels que le stress du réticulum endoplasmique (RE) et l’immunité innée affectent la fonction de la cellule β-pancréatique. Toutefois, leur implication dans la régulation de la transcription du gène de l’insuline demeure imprécise. Le but de cette thèse était d’identifier et de caractériser le rôle du stress du RE et de l’immunité innée dans la régulation de la transcription du gène de l’insuline. Les cellules β-pancréatiques ont un RE très développé, conséquence de leur fonction spécialisée de biosynthèse et de sécrétion d’insuline. Cette particularité les rend très susceptible au stress du RE qui se met en place lors de l’accumulation de protéines mal repliées dans la lumière du RE. Nous avons montré qu’ATF6 (de l’anglais, activating transcription factor 6), un facteur de transcription impliqué dans la réponse au stress du RE, lie directement la boîte A5 de la région promotrice du gène de l’insuline dans les îlots de Langerhans isolés de rat. Nous avons également montré que la surexpression de la forme active d’ATF6α, mais pas ATF6β, réprime l’activité du promoteur de l’insuline. Toutefois, la mutation ou l’absence de la boîte A5 ne préviennent pas l’inhibition de l’activité promotrice du gène de l’insuline par ATF6. Ces résultats montrent qu’ATF6 se lie directement au promoteur du gène de l’insuline, mais que cette liaison ne semble pas contribuer à son activité répressive. Il a été suggéré que le microbiome intestinal joue un rôle dans le développement du DT2. Les patients diabétiques présentent des concentrations plasmatiques élevées de lipopolysaccharides (LPS) qui affectent la fonction de la cellule β-pancréatique. Nous avons montré que l’exposition aux LPS entraîne une réduction de la transcription du gène de l’insuline dans les îlots de Langerhans de rats, de souris et humains. Cette répression du gène de l’insuline par les LPS est associée à une diminution des niveaux d’ARNms de gènes clés de la cellule β-pancréatique, soit PDX-1 (de l’anglais, pancreatic duodenal homeobox 1) et MafA (de l’anglais, mammalian homologue of avian MafA/L-Maf). En utilisant un modèle de souris déficientes pour le récepteur TLR4 (de l’anglais, Toll-like receptor), nous avons montré que les effets délétères des LPS sur l’expression du gène de l’insuline sollicitent le récepteur de TLR4. Nous avons également montré que l’inhibition de la voie NF-kB entraîne une restauration des niveaux messagers de l’insuline en réponse à une exposition aux LPS dans les îlots de Langerhans de rat. Ainsi, nos résultats montrent que les LPS inhibent le gène de l’insuline dans les cellules β-pancréatiques via un mécanisme moléculaire dépendant du récepteur TLR4 et de la voie NF-kB. Ces observations suggèrent ainsi un rôle pour le microbiome intestinal dans la fonction de la cellule β du pancréas. Collectivement, ces résultats nous permettent de mieux comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans la répression du gène de l'insuline en réponse aux divers changements survenant de façon précoce dans l’évolution du diabète de type 2 et d'identifier des cibles thérapeutiques potentielles qui permettraient de prévenir ou ralentir la détérioration de l'homéostasie glycémique au cours de cette maladie, qui affecte plus de deux millions de Canadiens. / Type 2 diabetes is characterized by insulin resistance and impaired insulin secretion from the pancreatic β-cell. Endoplasmic reticulum (ER) stress and innate immunity have both been reported to alter pancreatic β-cell function. However, it is not clear whether these factors can affect the transcription of the insulin gene. The aim of this thesis was to assess the role of ER stress and innate immunity in the regulation of the insulin gene. Pancreatic β-cells have a well-developed endoplasmic reticulum (ER) due to their highly specialized secretory function to produce insulin in response to glucose and nutrients. In a first study, using several approaches we showed that ATF6 (activating transcription factor 6), a protein implicated in the ER stress response, directly binds to the A5/Core of the insulin gene promoter in isolated rat islets. We also showed that overexpression of the active (cleaved) fragment of ATF6α, but not ATF6β, inhibits the activity of an insulin promoter-reporter construct. However, the inhibitory effect of ATF6α was insensitive to mutational inactivation or deletion of the A5/Core. Therefore, although ATF6 binds directly to the A5/Core of the rat insulin II gene promoter, this direct binding does not appear to contribute to its repressive activity. In recent years, the gut microbiota was proposed has an environmental factor increasing the risk of type 2 diabetes. Subjects with diabetes have higher circulating levels of lipopolysaccharides (LPS) than non-diabetic patients. Recent observations suggest that the signalling cascade activated by LPS binding to Toll-Like Receptor 4 (TLR4) exerts deleterious effects on pancreatic β-cell function; however, the molecular mechanisms of these effects are incompletely understood. We showed that exposure of isolated human, rat and mouse islets of Langerhans to LPS dose-dependently reduced insulin gene expression. This was associated in mouse and rat islets with decreased mRNA expression of two key transcription factors of the insulin gene, PDX-1 (pancreatic duodenal homeobox 1) and MafA (mammalian homologue of avian MafA/L-Maf). LPS repression of insulin, PDX-1 and MafA expression was not observed in islets from TLR4-deficient mice and was completely prevented in rat islets by inhibition of the NF-kB signalling pathway. These results demonstrate that LPS inhibits β-cell gene expression in a TLR4-dependent manner and via NF-kB signaling in pancreatic islets, suggesting a novel mechanism by which the gut microbiota might affect pancreatic β-cell function. Our findings provide a better understanding of the molecular mechanisms underlying insulin gene repression in type 2 diabetes, and suggest potential therapeutic targets that might prevent or delay the decline of β-cell function in the course of type 2 diabetes, which affects more than two million Canadians.