New insights into the role of microRNAs in pancreatic ß-cell maturation and plasticity

Le diabète est une maladie chronique caractérisée par une élévation du taux de sucre dans le sang aussi appelé « glycémie » reflétant un état pathologique. L'élévation de la glycémie au long cours a des répercussions délétères sur nombreux de nos tissus et organes d'où l'apparition de complications sévères chez les sujets diabétiques pouvant atteindre les yeux, les reins, le système nerveux, le système cardiovasculaire et les membres inférieurs. La carence en une hormone essentielle à notre organisme, l'insuline, est au coeur du développement de la maladie. L'insuline induit la captation du glucose circulant dans le sang en excès suite à une prise alimentaire riche en glucides et favorise son utilisation et éventuellement son stockage dans les tissus tels que le foie, le tissu adipeux et les muscles. Ainsi, l'insuline est vitale pour réguler et maintenir stable notre niveau de glycémie. Les cellules bêta du pancréas sont les seules entités de notre corps capables de produire de l'insuline et une perte de fonctionnalité associée à leur destruction ont été mises en cause dans le processus pathologique du diabète de type 2. Cependant la pleine fonctionnalité et la maturation des cellules bêta n'apparaissent qu'après la naissance lorsque le pancréas en développement a atteint sa masse adulte définitive. Enfin, une fois la masse des cellules bêta définitive établie, leur nombre et volume restent relativement constants au cours de la vie adulte chez un sujet sain. Néanmoins, au cours de périodes critiques les besoins en insuline sont augmentés tel qu'observé chez les femmes enceintes et les personnes obèses qui ont une perte de sensibilité à l'insuline qui se traduit par la nécessité de sécréter plus d'insuline afin de maintenir une glycémie normale. Dans l'hypothèse où la compensation n'a pas lieu ou n'est pas aboutie, le diabète se développe. Le processus de maturation postnatale ainsi que les événements compensatoires sont donc des étapes essentielles et de nombreuses questions sont encore non résolues concernant l'identification des mécanismes les régulant. Parmi les acteurs potentiels figurent de petites molécules d'ARN découvertes récemment appelées microARNs et qui ont été rapidement suggérées très prometteuses dans l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques dans le cadre du diabète et d'autres pathologies. Les microARNs vont réguler l'expression de notre génome sans en modifier la séquence, phénomène également appelé épigénétique, ce qui résulte en des différences de comportement et de fonction cellulaires. Les microARNs sont donc susceptibles de jouer un rôle clé dans l'ensemble des processus biologiques et notre environnement associé à nos prédispositions génétiques peuvent grandement modifier leur niveau et donc leur action, qui à son tour se répercutera sur notre état physiologique. En effet nous avons identifié des changements de microARNs dans les cellules d'îlots pancréatiques de modèles animaux (rats et souris) associés à un état de résistance à l'insuline (grossesse et obésité). Par le biais d'expériences in vitro sur des cellules bêta extraites de rats et conservées en culture, nous avons pu analyser de plus près l'implication des microARNs dans la capacité des cellules bêta à sécréter de l'insuline mais aussi à se multiplier et à survivre au sein d'un environnement toxique. Ainsi, nous avons identifié des microARNs qui participent positivement à la compensation des cellules bêta, sous la direction d'hormones telles les estrogènes ou d'une hormone libérée par l'intestin au cours de la digestion (l'inerétine GLP1) et qui est largement utilisée comme agent thérapeutique dans la médication contre le diabète. Dans un second temps nous avons utilisé une stratégie similaire afin de déterminer le rôle de microARNs préalablement détectés comme étant changés au cours du développement postnatal des cellules bêta chez le rat. Cette étude a également mené à l'identification de microARNs participant à la maturation et à l'expansion de la masse des cellules bêta sous l'influence de la composition du régime alimentaire et des besoins en insuline adéquats qui en dépendent. Ces études apportent la vision de nouveaux mécanismes moléculaires impliquant les microARNs et démontrant leur importance pour le bon fonctionnement des cellules bêta et leur capacité d'adaptation à l'environnement. -- Les cellules bêta sont une composante des îlots pancréatiques de Langerhans et sont des cellules hautement différenciées qui ont l'unique capacité de sécréter de l'insuline sous l'influence des nutriments suite à une prise alimentaire. L'insuline facilite l'incorporation de glucose dans ses tissus cibles tels le foie, le tissu adipeux et les muscles. Bien que les besoins en insuline soient relativement constants au cours de la vie d'un individu sain, certaines conditions associées à un état de résistance à l'insuline, telles la grossesse ou l'obésité, requièrent une libération d'insuline majorée. En cas de résistance à l'insuline, une dysfonction des cellules bêta plus ou moins associée à leur mort cellulaire, conduisent à une sécrétion d'insuline insuffisante et au développement d'une hyperglycémie chronique, caractéristique du diabète de type 2. Jusqu'à présent, les mécanismes moléculaires sous- jacents à la compensation des cellules bêta ou encore menant à leur dysfonction restent peu connus. Découverts récemment, les petits ARNs non-codant appelés microARNs (miARNs), suscitent un intérêt grandissant de par leur potentiel thérapeutique pour la prise en charge et le traitement du diabète. Les miARNs sont de puissants régulateurs de l'expression génique qui lient directement le 3'UTR de leurs ARN messagers cibles afin d'inhiber leur traduction ou d'induire leur dégradation, ce qui leur permet de contrôler des fonctions biologiques multiples. Ainsi, nous avons pris pour hypothèse que les miARNs pourraient jouer un rôle essentiel en maintenant la fonction des cellules bêta et des processus compensatoires afin de prévenir le développement du diabète. Lors d'une première étude, une analyse transcriptomique a permis l'identification de miARNs différemment exprimés au sein d'îlots pancréatiques de rattes gestantes. Parmi eux, le miR-338-3p a démontré la capacité de promouvoir la prolifération et la survie des cellules bêta exposées à des acides gras saturés et des cytokines pro-inflammatoires, sans altérer leur propriété sécrétrice d'insuline. Nous avons également identifié deux hormones reconnues pour leurs propriétés bénéfiques pour la physiologie de la cellule bêta, l'estradiol et l'incrétine GLP1, qui régulent les niveaux du miR-338-3p. Ce miARN intègre parfaitement les voies de signalisation de ces deux hormones dépendantes de l'AMP cyclique, afin de contrôler l'expression de nombreux gènes conduisant à son action biologique. Dans un projet ultérieur, notre objectif était de déterminer la contribution de miARNs dans l'acquisition de l'identité fonctionnelle des cellules bêta en période postnatale. En effet, directement après la naissance les cellules bêta sont reconnues pour être encore immatures et incapables de sécréter de l'insuline spécifiquement en réponse à l'élévation de la glycémie. Au contraire, la réponse insulinique induite par les acides aminés ainsi que la biosynthèse d'insuline sont déjà fonctionnelles. Nos recherches ont permis de montrer que les changements de miARNs corrélés avec l'apparition du phénotype sécrétoire en réponse au glucose, sont régis par la composition nutritionnelle du régime alimentaire et des besoins en insuline qui en découlent. En parallèle, le taux de prolifération des cellules bêta est considérablement réduit. Les miARNs que nous avons étudiés coordonnent des changements d'expression de gènes clés impliqués dans l'acquisition de propriétés vitales de la cellule bêta et dans la maintenancé de son identité propre. Enfin, ces études ont permis de clairement démontrer l'importance des miARNs dans la régulation de la fonction des cellules bêta pancréatiques. -- Beta-cells are highly differentiated cells localized in the pancreatic islets and are characterized by the unique property of secreting insulin in response to nutrient stimulation after meal intake. Insulin is then in charge of facilitating glucose uptake by insulin target tissues such as liver, adipose tissue and muscles. Despite insulin needs stay more or less constant throughout life of healthy individuals, there are circumstances such as during pregnancy or obesity which are associated to insulin resistance, where insulin needs are increased. In this context, defects in beta-cell function, sometimes associated with beta-cell loss, may result in the release of inappropriate amounts of insulin leading to chronic hyperglycemia, properly defined as type 2 diabetes mellitus. So far, the mechanisms underlying beta- cell compensation as well as beta-cell failure remain to be established. The recently discovered small non-coding RNAs called microRNAs (miRNAs) are emerging as interesting therapeutic targets and are bringing new hope for the treatment of diabetes. miRNAs display a massive potential in regulating gene expression by directly binding to the 3'UTR of messenger RNAs and by inhibiting their translation and/or stability, enabling them to modify a wide range of biological functions. In view of this, we hypothesized that miRNAs may play an essential role in preserving the functional beta-cell mass and permitting to fight against beta-cell exhaustion and decompensation that can lead to diabetes development. In a first study, global profiling in pancreatic islets of pregnant rats, a model of insulin resistance, led to the identification of a set of differentially expressed miRNAs. Among them, miR-338- 3p was found to promote beta-cell proliferation and survival upon exposure of islet cells to pro- apoptotic stimuli such as saturated fatty acids or pro-inflammatory cytokines, without impairment in their capacity to release insulin. We also discovered that miR-338-3p changes are driven by two hormones, the estradiol and the incretin GLP1, both well known for their beneficial impact on beta- cell physiology. Consistently, we found that miR-338-3p integrates the cAMP-dependent signaling pathways regulated by these two hormones in order to control the expression of numerous genes and execute its biological functions. In a second project, we aimed at determining whether miRNAs contribute to the acquisition of beta-cell identity. Indeed, we confirmed that right after birth beta-cells are still immature and are unable to secrete insulin specifically in response to elevated concentrations of glucose. In contrast, amino acid-stimulated insulin release as well as insulin biosynthesis are already fully functional. In parallel, newborn beta-cells are proliferating intensively within the expanding pancreas. Interestingly, we demonstrated that the miRNA changes and the subsequent acquisition of glucose responsiveness is influenced by the diet composition and the resulting insulin needs. At the same time, beta-cell proliferation declines. The miRNAs that we have identified orchestrate expression changes of essential genes involved in the acquisition of specific beta-cell properties and in the maintenance of a mature beta-cell identity. Altogether, these studies clearly demonstrate that miRNAs play important roles in the regulation of beta-cell function.

Alterations in microRNA expression contribute to fatty acid-induced pancreatic beta-cell dysfunction.

OBJECTIVE: Visceral obesity and elevated plasma free fatty acids are predisposing factors for type 2 diabetes. Chronic exposure to these lipids is detrimental for pancreatic beta-cells, resulting in reduced insulin content, defective insulin secretion, and apoptosis. We investigated the involvement in this phenomenon of microRNAs (miRNAs), a class of noncoding RNAs regulating gene expression by sequence-specific inhibition of mRNA translation. RESEARCH DESIGN AND METHODS: We analyzed miRNA expression in insulin-secreting cell lines or pancreatic islets exposed to palmitate for 3 days and in islets from diabetic db/db mice. We studied the signaling pathways triggering the changes in miRNA expression and determined the impact of the miRNAs affected by palmitate on insulin secretion and apoptosis. RESULTS: Prolonged exposure of the beta-cell line MIN6B1 and pancreatic islets to palmitate causes a time- and dose-dependent increase of miR34a and miR146. Elevated levels of these miRNAs are also observed in islets of diabetic db/db mice. miR34a rise is linked to activation of p53 and results in sensitization to apoptosis and impaired nutrient-induced secretion. The latter effect is associated with inhibition of the expression of vesicle-associated membrane protein 2, a key player in beta-cell exocytosis. Higher miR146 levels do not affect the capacity to release insulin but contribute to increased apoptosis. Treatment with oligonucleotides that block miR34a or miR146 activity partially protects palmitate-treated cells from apoptosis but is insufficient to restore normal secretion. CONCLUSIONS: Our findings suggest that at least part of the detrimental effects of palmitate on beta-cells is caused by alterations in the level of specific miRNAs.

Immunolocalization of neuropeptide Y in human pancreatic endocrine tumors.

Neuropeptide Y (NPY) is a 36 amino acid peptide known to inhibit glucose-stimulated insulin secretion. NPY has recently been shown to be synthetized within rat islets of Langerhans and to be secreted in a differentiated rat insulin-secreting cell line, and as to this date the localization of NPY in human endocrine pancreas has not been reported. As NPY shares high amino acid sequence homology with peptide YY (PYY) and pancreatic polypeptide (PP), the polyclonal antibodies raised against these peptides often cross-react with each other. To demonstrate the presence of NPY in the human endocrine pancreas, we used a highly specific monoclonal antibody raised against NPY and another against its C-flanking peptide (CPON). We studied three cases of hyperplasia of Langerhans islets and 11 cases of endocrine tumors of the pancreas. NPY and CPON were detected in all three cases of hyperplasia. For the 11 pancreatic tumors, five and nine of the tumors were positive for the antibodies NPY and CPON, respectively. The two negative tumors for CPON immunoreactivity were differentiated insulinomas, which showed no evidence of other hormonal secretion. In normal Langerhans islet, NPY and CPON immunoreactivities were colocalized in glucagon-producing cells (alpha-cells) and in a few insulin-secreting cell (beta-cells).(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)

Population-based genome-wide association studies reveal six loci influencing plasma levels of liver enzymes.

Plasma liver-enzyme tests are widely used in the clinic for the diagnosis of liver diseases and for monitoring the response to drug treatment. There is considerable evidence that human genetic variation influences plasma levels of liver enzymes. However, such genetic variation has not been systematically assessed. In the present study, we performed a genome-wide association study of plasma liver-enzyme levels in three populations (total n = 7715) with replication in three additional cohorts (total n = 4704). We identified two loci influencing plasma levels of alanine-aminotransferase (ALT) (CPN1-ERLIN1-CHUK on chromosome 10 and PNPLA3-SAMM50 on chromosome 22), one locus influencing gamma-glutamyl transferase (GGT) levels (HNF1A on chromosome 12), and three loci for alkaline phosphatase (ALP) levels (ALPL on chromosome 1, GPLD1 on chromosome 6, and JMJD1C-REEP3 on chromosome 10). In addition, we confirmed the associations between the GGT1 locus and GGT levels and between the ABO locus and ALP levels. None of the ALP-associated SNPs were associated with other liver tests, suggesting intestine and/or bone specificity. The mechanisms underlying the associations may involve cis- or trans-transcriptional effects (some of the identified variants were associated with mRNA transcription in human liver or lymphoblastoid cells), dysfunction of the encoded proteins (caused by missense variations at the functional domains), or other unknown pathways. These findings may help in the interpretation of liver-enzyme tests and provide candidate genes for liver diseases of viral, metabolic, autoimmune, or toxic origin. The specific associations with ALP levels may point to genes for bone or intestinal diseases.

Expression of the NH(2)-terminal fragment of RasGAP in pancreatic beta-cells increases their resistance to stresses and protects mice from diabetes.

OBJECTIVE: Our laboratory has previously established in vitro that a caspase-generated RasGAP NH(2)-terminal moiety, called fragment N, potently protects cells, including insulinomas, from apoptotic stress. We aimed to determine whether fragment N can increase the resistance of pancreatic beta-cells in a physiological setting. RESEARCH DESIGN AND METHODS: A mouse line, called rat insulin promoter (RIP)-N, was generated that bears a transgene containing the rat insulin promoter followed by the cDNA-encoding fragment N. The histology, functionality, and resistance to stress of RIP-N islets were then assessed. RESULTS: Pancreatic beta-cells of RIP-N mice express fragment N, activate Akt, and block nuclear factor kappaB activity without affecting islet cell proliferation or the morphology and cellular composition of islets. Intraperitoneal glucose tolerance tests revealed that RIP-N mice control their glycemia similarly as wild-type mice throughout their lifespan. Moreover, islets isolated from RIP-N mice showed normal glucose-induced insulin secretory capacities. They, however, displayed increased resistance to apoptosis induced by a series of stresses including inflammatory cytokines, fatty acids, and hyperglycemia. RIP-N mice were also protected from multiple low-dose streptozotocin-induced diabetes, and this was associated with reduced in vivo beta-cell apoptosis. CONCLUSIONS: Fragment N efficiently increases the overall resistance of beta-cells to noxious stimuli without interfering with the physiological functions of the cells. Fragment N and the pathway it regulates represent, therefore, a potential target for the development of antidiabetes tools.

Neural regulation of pancreatic islet cell mass and function.

Intracellular glucose signalling pathways control the secretion of glucagon and insulin by pancreatic islet α- and β-cells, respectively. However, glucose also indirectly controls the secretion of these hormones through regulation of the autonomic nervous system that richly innervates this endocrine organ. Both parasympathetic and sympathetic nervous systems also impact endocrine pancreas postnatal development and plasticity in adult animals. Defects in these autonomic regulations impair β-cell mass expansion during the weaning period and β-cell mass adaptation in adult life. Both branches of the autonomic nervous system also regulate glucagon secretion. In type 2 diabetes, impaired glucose-dependent autonomic activity causes the loss of cephalic and first phases of insulin secretion, and impaired suppression of glucagon secretion in the postabsorptive phase; in diabetic patients treated with insulin, it causes a progressive failure of hypoglycaemia to trigger the secretion of glucagon and other counterregulatory hormones. Therefore, identification of the glucose-sensing cells that control the autonomic innervation of the endocrine pancreatic and insulin and glucagon secretion is an important goal of research. This is required for a better understanding of the physiological control of glucose homeostasis and its deregulation in diabetes. This review will discuss recent advances in this field of investigation.

Pancreatic stone protein as a postmortem biochemical marker for the diagnosis of sepsis.

Pancreatic stone protein/regenerating protein has recently emerged as an interesting diagnostic and prognostic marker of inflammation and sepsis in the clinical field. Increased blood concentrations have been described in patients with sepsis. Moreover, a high accuracy in predicting fatal outcomes in septic patients admitted to intensive care units has been reported. In this study, we investigated pancreatic stone protein/regenerating protein in postmortem serum in a series of sepsis-related fatalities, local infections and non-infectious cases that underwent medico-legal investigations. Procalcitonin, C-reactive protein, interleukin 6, soluble triggering receptor expressed on myeloid cells-1 and pancreatic stone protein/regenerating protein were measured in the postmortem serum collected during autopsy in a group of sepsis-related deaths, local infections and non-septic intensive care unit patients. Statistically significant differences in pancreatic stone protein/regenerating protein concentrations were observed between sepsis and control patients. A significant positive correlation was found between procalcitonin and pancreatic stone protein/regenerating protein values in septic cases. Pancreatic stone protein/regenerating protein is measurable in postmortem serum from femoral blood collected during autopsy. Additionally, as in the clinical field, pancreatic stone protein/regenerating protein can be used as a postmortem biochemical marker for the diagnosis of sepsis.

HDLs protect pancreatic β-cells against ER stress by restoring protein folding and trafficking.

Endoplasmic reticulum (ER) homeostasis alteration contributes to pancreatic β-cell dysfunction and death and favors the development of diabetes. In this study, we demonstrate that HDLs protect β-cells against ER stress induced by thapsigargin, cyclopiazonic acid, palmitate, insulin overexpression, and high glucose concentrations. ER stress marker induction and ER morphology disruption mediated by these stimuli were inhibited by HDLs. Using a temperature-sensitive viral glycoprotein folding mutant, we show that HDLs correct impaired protein trafficking and folding induced by thapsigargin and palmitate. The ability of HDLs to protect β-cells against ER stress was inhibited by brefeldin A, an ER to Golgi trafficking blocker. These results indicate that HDLs restore ER homeostasis in response to ER stress, which is required for their ability to promote β-cell survival. This study identifies a cellular mechanism mediating the beneficial effect of HDLs on β-cells against ER stress-inducing factors.

Involvement of 4E-BP1 in the protection induced by HDLs on pancreatic beta cells.

High-density lipoproteins (HDLs) protect pancreatic beta cells against apoptosis. This property might relate to the increased risk to develop diabetes in patients with low HDL blood levels. The mechanisms by which HDLs protect beta cells are poorly characterized however. Here we used a transcriptomic approach to identify genes differentially modulated by HDLs in beta cells subjected to apoptotic stimuli. The transcript encoding 4E-BP1 was up-regulated by serum starvation and HDLs blocked this increase. 4E-BP1 inhibits cap-dependent translation in its non- or hypo-phosphorylated state but it looses this ability when hyper-phosphorylated. At the protein level, 4E-BP1 was also up-regulated in response to starvation and IL1beta and this was blunted by HDLs. While an ectopic increase of 4E-BP1 expression induced beta cell death, silencing 4E-BP1 increase with shRNAs inhibited the apoptotic-inducing capacities of starvation. HDLs can therefore protect beta cells by blocking 4E-BP1 protein expression but this is not the sole protective mechanism activated by HDLs. Indeed, HDLs blocked apoptosis induced by ER stress with no associated decrease in total 4E-BP1 induction. Although, HDLs favored the phosphorylation, and hence the inactivation of 4E-BP1 in these conditions, this appeared not to be required for HDL protection. Our results indicate that HDLs can protect beta cells through modulation of 4E-BP1 depending on the type of stress stimuli.

Clinical benefit and quality of life in patients with advanced pancreatic cancer receiving gemcitabine plus capecitabine versus gemcitabine alone: a randomized multicenter phase III clinical trial--SAKK 44/00-CECOG/PAN.1.3.001.

PURPOSE: To compare clinical benefit response (CBR) and quality of life (QOL) in patients receiving gemcitabine (Gem) plus capecitabine (Cap) versus single-agent Gem for advanced/metastatic pancreatic cancer. PATIENTS AND METHODS: Patients were randomly assigned to receive GemCap (oral Cap 650 mg/m(2) twice daily on days 1 through 14 plus Gem 1,000 mg/m(2) in a 30-minute infusion on days 1 and 8 every 3 weeks) or Gem (1,000 mg/m(2) in a 30-minute infusion weekly for 7 weeks, followed by a 1-week break, and then weekly for 3 weeks every 4 weeks) for 24 weeks or until progression. CBR criteria and QOL indicators were assessed over this period. CBR was defined as improvement from baseline for >or= 4 consecutive weeks in pain (pain intensity or analgesic consumption) and Karnofsky performance status, stability in one but improvement in the other, or stability in pain and performance status but improvement in weight. RESULTS: Of 319 patients, 19% treated with GemCap and 20% treated with Gem experienced a CBR, with a median duration of 9.5 and 6.5 weeks, respectively (P < .02); 54% of patients treated with GemCap and 60% treated with Gem had no CBR (remaining patients were not assessable). There was no treatment difference in QOL (n = 311). QOL indicators were improving under chemotherapy (P < .05). These changes differed by the time to failure, with a worsening 1 to 2 months before treatment failure (all P < .05). CONCLUSION: There is no indication of a difference in CBR or QOL between GemCap and Gem. Regardless of their initial condition, some patients experience an improvement in QOL on chemotherapy, followed by a worsening before treatment failure.

Activities of amino acid metabolizing enzymes in the stomach and small intestitine of developing rats

The activities of aspartate and alanine transaminase, serine dehydratase, arginase, glutamate dehydrogenase, adenylate deaminase and glutamine synthetase were determined in the stomach and small intestine of developing rats. Despite the common embryonic origin of the intestine and stomach, their enzymes showed quite different activity levels and patterns of development, depending on their roles. Most enzyme activities were low during late intrauterine life and after birth, attaining adult levels with the change of diet at weaning. No arginase activity was found in the stomach and no changes were detected in adenylate deaminase in the stomach or intestine throughout the period studied. Alanine transaminase, serine dehydratase and, to some extent, glutamine synthetase levels, significantly higher in late intrauterine life, decreased after birth, suggesting that the foetal stomach has a transient ability to handle amino acids.

Involvement of the RasGAP derived fragment N in the resistance of pancreatic beta cells towards apoptosis

RESUME DESTINE AUX NON SCIENTIFIQUESLe diabète est une maladie associée à un excès de glucose (sucre) dans le sang. Le taux de glucose sanguin augmente lorsque l'action d'une hormone, l'insuline, responsable du transport du glucose du sang vers les tissus de l'organisme diminue, ou lorsque les quantités d'insuline à disposition sont inadéquates.L'une des causes communes entre les deux grands types de diabète connus, le type 1 et le type 2, est la disparition des cellules beta du pancréas, spécialisées dans la sécrétion d'insuline, par mort cellulaire programmée aussi appelée apoptose. Alors que dans le diabète de type 1, la destruction des cellules beta est causée par notre propre système immunitaire, dans le diabète de type 2, la mort de ces cellules, est principalement causée par des concentrations élevées de graisses saturés ou de molécules impliquées dans l'inflammation que l'on rencontre en quantités augmentées chez les personnes obèses. Etant donné l'augmentation épidémique du nombre de personnes obèses de par le monde, on estime que le nombre de personnes diabétiques (dont une majorité sont des diabétiques de type 2), va passer de 171 million en l'an 2000, à 366 million en l'an 2030, expliquant la nécessité absolue de mettre au point de nouvelles stratégies thérapeutique pour combattre cette maladie.L'apoptose est un processus complexe dont la dérégulation induit de nombreuses affections allant du cancer jusqu'au diabète. L'activation de caspase 3, une protéine clé contrôlant la mort cellulaire, était connue pour systématiquement mener à la mort cellulaire programmée. Ces dernières années, notre laboratoire a décrit des mécanismes de survie qui sont activés par caspase 3 et qui expliquent sans doute pourquoi son activation ne mène pas systématiquement à la mort cellulaire. Lorsqu'elle est faiblement activée, caspase 3 clive une autre protéine appelée RasGAP en deux protéines plus courtes dont l'une, appelée le fragment Ν a la particularité de protéger les cellules contre l'apoptose.Durant ma thèse, j'ai été impliqué dans divers projets destinés à mieux comprendre comment le fragment Ν protégeait les cellules contre l'apoptose et à savoir s'il pouvait être utilisé comme outil thérapeutique dans les conditions de survenue d'un diabète expérimental. C'est dans ce but que nous avons créé une souris transgénique, appelée RIP-N, exprimant le fragment Ν spécifiquement dans les cellules beta. Comme attendu, les cellules beta de ces souris étaient plus résistantes à la mort induite par des composés connus pour induire le diabète, comme certaines molécules induisant l'inflammation ou les graisses saturées. Nous avons ensuite pu montrer que les souris RIP-N étaient plus résistantes à la survenue d'un diabète expérimental que ce soit par l'injection d'une drogue induisant l'apoptose des cellules beta, que ce soit dans un fond génétique caractérisé par une attaque spontanée des cellules beta par le système immunitaire ou dans le contexte d'un diabète de type 2 induit par l'obésité. Dans plusieurs des modèles animaux étudiés, nous avons pu montrer que le fragment Ν protégeait les cellules en activant une voie protectrice bien connue impliquant successivement les protéines Ras, PI3K et Akt ainsi qu'en bloquant la capacité d'Akt d'activer le facteur NFKB, connu pour être délétère pour la survie de la cellule beta. La capacité qu'a le fragment Ν d'activer Akt tout en prévenant l'activation de NFKB par Akt est par conséquent particulièrement intéressante dans l'intégration des signaux régulant la mort cellulaire dans le contexte de la survenue d'un diabète.La perspective d'utiliser le fragment Ν comme outil thérapeutique dépendra de notre capacité à activer les signaux protecteurs induits par le fragment Ν depuis l'extérieur de la cellule ou de dériver des peptides perméables aux cellules possédant les propriétés du fragment N.2 SUMMARYDiabetes mellitus is an illness associated with excess blood glucose. Blood glucose levels raise when the action of insulin decreases or when insulin is provided in inappropriate amounts. In type 1 diabetes (T1D) as well as in type 2 diabetes (T2D), the insulin secreting beta cells in the pancreas undergo controlled cell death also called apoptosis. Whereas in T1D, beta cells are killed by the immune system, in T2D, they are killed by several factors, among which are increased blood glucose levels, increased levels of harmful lipids or pro-inflammatory cytokines that are released by the dysfunctional fat tissue of obese people. Given the epidemic increase in the number of obese people throughout the world, the number of diabetic people (a majority of which are type 2 diabetes) is estimated to rise from 171 million affected people in the year 2000 to 366 million in 2030 explaining the absolute requirement for new therapies to fight the disease.Apoptosis is a very complex process whose deregulation leads to a wide range of diseases going from cancer to diabetes. Caspase 3 although known as a key molecule controlling apoptosis, has been shown to have various other functions. In the past few years, our laboratory has described a survival mechanism, that takes place at low caspase activity and that might explain how cells that activate their caspases for reasons other than apoptosis survive. In such conditions, caspase 3 cleaves another protein called RasGAP into two shorter proteins, one of which, called fragment N, protects cells from apoptosis.We decided to check whether fragment Ν could be used as a therapeutical tool in the context of diabetes inducing conditions. We thus derived a transgenic mouse line, called RIP-N, in which the expression of fragment Ν is restricted to beta cells. As expected, the beta cells of these mice were more resistant ex-vivo to cell death induced by diabetes inducing factors. We then showed that the RIP-N transgenic mice were resistant to streptozotocin induced diabetes, a mouse model mimicking type 1 diabetes, which correlated to fewer number of apoptotic beta cells in the pancreas of the transgenic mice compared to their controls. The RIP-N transgene also delayed overt diabetes development in the NOD background, a mouse model of autoimmune type 1 diabetes, and delayed the occurrence of obesity induced hyperglycemia in a mouse model of type 2-like diabetes. Interestingly, fragment Ν was mediating its protection by activating the protective Akt kinase, and by blocking the detrimental NFKB factor. Our future ability to activate the protective signals elicited by fragment Ν from the outside of cells or to derive cell permeable peptides bearing the protective properties of fragment Ν might condition our ability to use this protein as a therapeutic tool.3 RESUMELe diabète est une maladie associée à un excès de glucose plasmatique. La glycémie augmente lorsque l'action de l'insuline diminue ou lorsque les quantités d'insuline à disposition sont inadéquates. Dans le diabète de type 1 (D1) comme dans le diabète de type 2 (D2), les cellules beta du pancréas subissent la mort cellulaire programmée aussi appelée apoptose. Alors que dans le D1 les cellules beta sont tuées par le système immunitaire, dans le D2 elles sont tuées par divers facteurs parmi lesquels on trouve des concentrations élevées de glucose, d'acides gras saturés ou de cytokines pro-inflammatoires qui sont sécrétées en concentrations augmentées par le tissu adipeux dysfonctionnel des personnes obèses. Etant donné l'augmentation épidémique du nombre de personnes obèses de par le monde, on estime que le nombre de personnes diabétiques (dont une majorité sont des diabétiques de type 2), va passer de 171 million en l'an 2000, à 366 million en l'an 2030, justifiant la nécessité absolue de mettre au point de nouvelles stratégies thérapeutique pour combattre cette maladie.L'apoptose est un processus complexe dont la dérégulation induit de nombreuses affections allant du cancer jusqu'au diabète. Caspase 3, bien que connue comme étant une protéine clé contrôlant l'apoptose a bien d'autres fonctions démontrées. Ces dernières années, notre laboratoire a décrit un mécanisme de survie qui est activé lorsque caspase 3 est faiblement activée et qui explique probablement comment des cellules qui ont activé leurs caspases pour une autre raison que l'apoptose peuvent survivre. Dans ces conditions, caspase 3 clive une autre protéine appelée RasGAP en deux protéines plus courtes dont l'une, appelée le fragment Ν a la particularité de protéger les cellules contre l'apoptose.Nous avons donc décidé de vérifier si le fragment Ν pouvait être utilisé comme outil thérapeutique dans les conditions de survenue d'un diabète expérimental. Pour se faire, nous avons créé une souris transgénique, appelée RIP-N, exprimant le fragment Ν spécifiquement dans les cellules beta. Comme attendu, les cellules beta de ces souris étaient plus résistantes ex-vivo à la mort induite par des facteurs pro-diabétogènes. Nous avons ensuite pu montrer que les souris RIP-N étaient plus résistantes à la survenue d'un diabète induit par la streptozotocine, un drogue mimant la survenue d'un D1 et que ceci était corrélée à une diminution du nombre de cellules en apoptose dans le pancréas des souris transgéniques comparé à leurs contrôles. L'expression du transgène a aussi eu pour effet de retarder la survenue d'un diabète franc dans le fond génétique NOD, un modèle génétique de diabète de type 1 auto-immun, ainsi que de retarder la survenue d'une hyperglycémie dans un modèle murin de diabète de type 2 induit par l'obésité. Dans plusieurs des modèles animaux étudiés, nous avons pu montrer que le fragment Ν protégeait les cellules en activant la kinase protectrice Akt ainsi qu'en bloquant le facteur délétère NFKB. La perspective d'utiliser le fragment Ν comme outil thérapeutique dépendra de notre capacité à activer les signaux protecteurs induits par le fragment Ν depuis l'extérieur de la cellule ou de dériver des peptides perméables aux cellules possédant les propriétés du fragment