The C-peptide response to a standard mixed meal in a group of Brazilian type 1 diabetic patients

In order to analyze the different parameters used in the interpretation of C-peptide response in a functional test, we compared a group of 26 type 1 diabetics aged 21.1 ± 8.2 years, with a diabetes duration of 7.9 ± 6.7 months, with a group of 24 non-diabetic subjects aged 25.0 ± 4.4 years. A standard mixed meal of 317 kcal was used as a stimulus. Blood sampling for C-peptide determinations was performed at regular intervals. Although all the studied C-peptide variables were significantly lower in the diabetic group (P<0.0001), some overlapping of parameters was observed between the two groups. The highest degree of overlapping was found for basal value (BV) (30.8%) and percent increase (42.31%), and the lowest for incremental area, absolute increase, peak value (PV) (3.8%), and total area (7.7%) (c2 = 31.6, P<0.0001). We did not observe a definite pattern in the time of maximum response among the 21 diabetics who showed an increase in C-peptide levels after the stimulus. In this group, however, there was a highly significant number of late responses (120 min) (c2 = 5.7, P<0.002). Although BV showed a significant correlation with PV (rS = 0.95, P<0.0001), the basal levels of C-peptide did not differentiate the groups with and without response to the stimulus. We conclude that the diabetic group studied showed delayed and reduced C-peptide responses, and that the functional test can be an important tool for the evaluation of residual ß cell function.

Specific insulin and proinsulin in normal glucose tolerant first-degree relatives of NIDDM patients

In order to identify early abnormalities in non-insulin-dependent diabetes mellitus (NIDDM) we determined insulin (using an assay that does not cross-react with proinsulin) and proinsulin concentrations. The proinsulin/insulin ratio was used as an indicator of abnormal ß-cell function. The ratio of the first 30-min increase in insulin to glucose concentrations following the oral glucose tolerance test (OGTT; I30-0/G30-0) was taken as an indicator of insulin secretion. Insulin resistance (R) was evaluated by the homeostasis model assessment (HOMA) method. True insulin and proinsulin were measured during a 75-g OGTT in 35 individuals: 20 with normal glucose tolerance (NGT) and without diabetes among their first-degree relatives (FDR) served as controls, and 15 with NGT who were FDR of patients with NIDDM. The FDR group presented higher insulin (414 pmol/l vs 195 pmol/l; P = 0.04) and proinsulin levels (19.6 pmol/l vs 12.3 pmol/l; P = 0.03) post-glucose load than the control group. When these groups were stratified according to BMI, the obese FDR (N = 8) showed higher fasting and post-glucose insulin levels than the obese NGT (N = 9) (fasting: 64.8 pmol/l vs 7.8 pmol/l; P = 0.04, and 60 min post-glucose: 480.6 pmol/l vs 192 pmol/l; P = 0.01). Also, values for HOMA (R) were higher in the obese FDR compared to obese NGT (2.53 vs 0.30; P = 0.075). These results show that FDR of NIDDM patients have true hyperinsulinemia (which is not a consequence of cross-reactivity with proinsulin) and hyperproinsulinemia and no dysfunction of a qualitative nature in ß-cells.

Detection of specific IgE antibodies in parasite diseases

Activation of Th1 or Th2 cells is associated with production of specific immunoglobulin isotypes, offering the opportunity to use antibody measurement for evaluation of T cell function. Schistosomiasis and visceral leishmaniasis are diseases associated with Th2 activation. However, an IgE response is not always detected in these patients. In the present study we evaluated specific IgE antibodies to S. mansoni and L. chagasi antigens by ELISA after depletion of serum IgG with protein G immobilized on Sepharose beads or RF-absorbent (purified sheep IgG antibodies anti-human IgG). In schistosomiasis patients, specific IgE to SWAP antigen was demonstrable in only 10 of 21 patients (48%) (mean absorbance ± SD = 0.102 ± 0.195) when unabsorbed serum was used. Depletion of IgG with protein G increased the number of specific IgE-positive tests to 13 (62%) and the use of RF-absorbent increased the number of positive results to 20 (95%) (mean absorbances ± SD = 0.303 ± 0.455 and 0.374 ± 0.477, respectively). Specific IgE anti-L. chagasi antibodies were not detected in unabsorbed serum from visceral leishmaniasis patients. When IgG was depleted with protein G, IgE antibodies were detected in only 3 (11%) of 27 patients, and the use of RF-absorbent permitted the detection of this isotype in all 27 visceral leishmaniasis sera tested (mean absorbance ± SD = 0.104 ± 0.03). These data show that the presence of IgG antibodies may prevent the detection of a specific IgE response in these parasite diseases. RF-absorbent, a reagent that blocks IgG-binding sites and also removes rheumatoid factor, was more efficient than protein G for the demonstration of specific IgE antibodies.

Cytokine accumulation in osteitis fibrosa of renal osteodystrophy

Bone marrow fibrosis occurs in association with a number of pathological states. Despite the extensive fibrosis that sometimes characterizes renal osteodystrophy, little is known about the factors that contribute to marrow accumulation of fibrous tissue. Because circulating cytokines are elevated in uremia, possibly in response to elevated parathyroid hormone levels, we have examined bone biopsies from 21 patients with end-stage renal disease and secondary hyperparathyroidism. Bone sections were stained with antibodies to human interleukin-1alpha (IL-1alpha), IL-6, IL-11, tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) and transforming growth factor-ß (TGF-ß) using an undecalcified plastic embedding method. Intense staining for IL-1alpha, IL-6, TNF-alpha and TGF-ß was evident within the fibrotic tissue of the bone marrow while minimal IL-11 was detected. The extent of cytokine deposition corresponded to the severity of fibrosis, suggesting their possible involvement in the local regulation of the fibrotic response. Because immunoreactive TGF-ß and IL-6 were also detected in osteoblasts and osteocytes, we conclude that selective cytokine accumulation may have a role in modulating bone and marrow cell function in parathyroid-mediated uremic bone disease.

Association of acanthosis nigricans with race and metabolic disturbances in obese women

Acanthosis nigricans (AN) has been recognized as a marker of insulin resistance and diabetes mellitus. We have compared frequency of race and metabolic disturbances in obese women with several degrees of AN (AN group, N = 190) to a group without AN (non-AN group, N = 61) from a mixed racial population. The groups were similar regarding age and body mass index. All patients (except the diabetic patients) underwent an oral glucose tolerance test (75 g). The racial distribution of this population was 35.1% white, 37.8% mulatto and 27.1% black and the frequency of AN was 62.5, 82.1 and 83.8%, respectively, higher in black versus white (P = 0.003) and mulatto versus white (P = 0.002) women. The frequencies of diabetes mellitus and impaired glucose tolerance were 5.8 and 12.6% in the AN group and 1.6 and 8.2% in the non-AN group, respectively (P>0.05). Fasting glucose, ß cell function determined by the homeostasis model of assessment (HOMA), fasting insulin and insulin area under the curve were similar for the AN and non-AN groups. A higher HOMA insulin resistance was observed in the AN group compared to the non-AN group (P = 0.02) and in the subgroup of highest degree of AN compared to those with other degrees. The mean lipid levels and the frequency of dyslipidemia were similar for the two groups. AN was strongly associated with the black or mulatto rather than the white race, even after taking into account the effect of age, body mass index and HOMA insulin resistance.

Glutamine and glutamate as vital metabolites

Glucose is widely accepted as the primary nutrient for the maintenance and promotion of cell function. This metabolite leads to production of ATP, NADPH and precursors for the synthesis of macromolecules such as nucleic acids and phospholipids. We propose that, in addition to glucose, the 5-carbon amino acids glutamine and glutamate should be considered to be equally important for maintenance and promotion of cell function. The functions of glutamine/glutamate are many, i.e., they are substrates for protein synthesis, anabolic precursors for muscle growth, they regulate acid-base balance in the kidney, they are substrates for ureagenesis in the liver and for hepatic and renal gluconeogenesis, they act as an oxidative fuel for the intestine and cells of the immune system, provide inter-organ nitrogen transport, and act as precursors of neurotransmitter synthesis, of nucleotide and nucleic acid synthesis and of glutathione production. Many of these functions are interrelated with glucose metabolism. The specialized aspects of glutamine/glutamate metabolism of different glutamine-utilizing cells are discussed in the context of glucose requirements and cell function.

Prostanoids modulate inflammation and alloimmune responses during graft rejection

Acute rejection of a transplanted organ is characterized by intense inflammation within the graft. Yet, for many years transplant researchers have overlooked the role of classic mediators of inflammation such as prostaglandins and thromboxane (prostanoids) in alloimmune responses. It has been demonstrated that local production of prostanoids within the allograft is increased during an episode of acute rejection and that these molecules are able to interfere with graft function by modulating vascular tone, capillary permeability, and platelet aggregation. Experimental data also suggest that prostanoids may participate in alloimmune responses by directly modulating T lymphocyte and antigen-presenting cell function. In the present paper, we provide a brief overview of the alloimmune response, of prostanoid biology, and discuss the available evidence for the role of prostaglandin E2 and thromboxane A2 in graft rejection.

Effect of hyperoxia on the intestinal IgA secretory component in neonatal rats and on intestinal epithelial cells in vitro

Oxygen therapy is essential for the treatment of some neonatal critical care conditions but its extrapulmonary effects have not been adequately investigated. We therefore studied the effects of various oxygen concentrations on intestinal epithelial cell function. In order to assess the effects of hyperoxia on the intestinal immunological barrier, we studied two physiological changes in neonatal rats exposed to hyperoxia: the change in intestinal IgA secretory component (SC, an important component of SIgA) and changes in intestinal epithelial cells. Immunohistochemistry and Western blot were used to detect changes in the intestinal tissue SC of neonatal rats. To detect intestinal epithelial cell growth, cells were counted, and 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) and Giemsa staining were used to assess cell survival. Immunohistochemistry was used to determine SC expression. The expression of intestinal SC in neonatal rats under hyperoxic conditions was notably increased compared with rats inhaling room air (P < 0.01). In vitro, 40% O2 was beneficial for cell growth. However, 60% O2 and 90% O2 induced rapid cell death. Also, 40% O2 induced expression of SC by intestinal epithelial cells, whereas 60% O2did not; however, 90% O2 limited the ability of intestinal epithelial cells to express SC. In vivo and in vitro, moderate hyperoxia brought about increases in intestinal SC. This would be expected to bring about an increase in intestinal SIgA. High levels of SC and SIgA would serve to benefit hyperoxia-exposed individuals by helping to maintain optimal conditions in the intestinal tract.

Genetic analysis of the ELOVL6 gene polymorphism associated with type 2 diabetes mellitus

Recent animal studies have indicated that overexpression of the elongation of long-chain fatty acids family member 6 (Elovl6) gene can cause insulin resistance and β-cell dysfunction. These are the major factors involved in the development of type 2 diabetes mellitus (T2DM). To identify the relationship between single nucleotide polymorphisms (SNP) ofELOVL6 and T2DM pathogenesis, we conducted a case-control study of 610 Han Chinese individuals (328 newly diagnosed T2DM and 282 healthy subjects). Insulin resistance and islet first-phase secretion function were evaluated by assessment of insulin resistance in a homeostasis model (HOMA-IR) and an arginine stimulation test. Three SNPs of the ELOVL6 gene were genotyped with polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism, with DNA sequencing used to confirm the results. Only genotypes TT and CT of the ELOVL6 SNP rs12504538 were detected in the samples. Genotype CC was not observed. The T2DM group had a higher frequency of the C allele and the CT genotype than the control group. Subjects with the CT genotype had higher HOMA-IR values than those with the TT genotype. In addition, no statistical significance was observed between the genotype and allele frequencies of the control and T2DM groups for SNPs rs17041272 and rs6824447. The study indicated that the ELOVL6 gene polymorphism rs12504538 is associated with an increased risk of T2DM, because it causes an increase in insulin resistance.

CTLA4 enhances the osteogenic differentiation of allogeneic human mesenchymal stem cells in a model of immune activation

Allogeneic mesenchymal stem cells (allo-MSCs) have recently garnered increasing interest for their broad clinical therapy applications. Despite this, many studies have shown that allo-MSCs are associated with a high rate of graft rejection unless immunosuppressive therapy is administered to control allo-immune responses. Cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4 (CTLA4) is a co-inhibitory molecule expressed on T cells that mediates the inhibition of T-cell function. Here, we investigated the osteogenic differentiation potency of allo-MSCs in an activated immune system that mimics the in vivo allo-MSC grafting microenvironment and explored the immunomodulatory role of the helper T cell receptorCTLA4 in this process. We found that MSC osteogenic differentiation was inhibited in the presence of the activated immune response and that overexpression of CTLA4 in allo-MSCs suppressed the immune response and promoted osteogenic differentiation. Our results support the application of CTLA4-overexpressing allo-MSCs in bone tissue engineering.

Exploration fonctionnelle des réponses cellulaires T CD4+ et CD8+ dans l’infection par le VIH-1

L’infection par le VIH-1 est caractérisée par une déplétion progressive des cellules T CD4+ ainsi que par un dysfonctionnement des cellules T qui, en l’absence de traitements anti-rétroviraux, conduit inéluctablement à la progression de la maladie vers le stade SIDA. Certains des mécanismes impliqués dans ce dysfonctionnement de la réponse cellulaire T ont été élucidés et ont révélé un rôle important de la molécule PD-1 dans l’exhaustion des cellules T en phase chronique de l’infection. En effet, des niveaux élevés de PD-1 ont été associés à une charge virale élevée ainsi qu’à une diminution de la production de cytokines et de la capacité de proliférer des cellules T spécifiques du virus. De plus, bloquer in vitro l’interaction de PD-1 avec son ligand PD-L1 en utilisant un anticorps bloquant rétabli la fonction de ces cellules. De façon intéressante, notre groupe ainsi que d’autres équipes, ont montré que l’expression de PD-1 était non seulement augmentée sur les cellules spécifiques de l’antigène mais aussi sur les cellules T totales. Cependant, peu de choses sont connues quant à l’impact de l’expression de PD-1 sur le renouvellement et la différenciation des cellules T qui expriment PD-1, et ce au cours de l’infection. L’expression de PD-1 n’a notamment pas été étudiée en phase aigue de l’infection. Nous montrons clairement que, aussi bien chez les individus en phase aigue qu’en phase chronique de l’infection, l’expression de PD-1 est augmentée sur toutes les sous-populations T, y compris les cellules naïves. Nous avons également mis en relief une distribution anormale des sous-populations T, ces cellules ayant un phénotype plus différencié, et ce à tous les stades de la maladie. Dans cette thèse, nous discutons le rôle possible de PD-1 dans l’homéostasie des cellules T chez les individus infectés par le VIH-1. En étudiant la transition de la phase aigue à la phase chronique de l’infection, nous avons trouvé que les sous-populations T CD8+ des individus récemment infectés exprimaient moins de PD-1 que celles des individus à un stade plus avancé de la maladie. Ces niveaux plus élevés de PD-1 sur les cellules T CD8+ en phase chronique sont associés à des niveaux réduits de prolifération in vivo – comme mesuré par l’expression de Ki67 – suggérant que l’expression de PD-1 est partiellement impliquée dans cette perte de fonction des cellules T CD8+. De plus, les cellules naïves s’accumulent en fréquence lors de la transition de la phase aigue à la phase chronique de l’infection. Considérant que les cellules naïves expriment déjà des hauts niveaux de PD-1, nous avons émis l’hypothèse que l’activation initiale des cellules T chez les individus chroniquement infectés est affectée. En résumé, nous proposons un modèle où des hauts niveaux d’expression de PD-1 sont associés à (1) un dysfonctionnement de la réponse cellulaire T CD8+ et (2) un défaut d’activation des cellules naïves ce qui contribue non seulement à la progression de la maladie mais aussi ce qui va limiter l’efficacité de potentiels vaccins dans l’infection par le VIH-1 en empêchant toute nouvelle réponse d’être initiée. Afin de mieux disséquer la réponse immunitaire mise en place lors d’une infection comme celle du VIH-1, nous avons développé un outil qui permet de détecter les cellules T CD4+ i.e. des tétramères de CMH de classe II. Ces réactifs ont pour but d’augmenter l’avidité du CMH de classe II pour son ligand et donc de détecter des TCR de faible affinité. Dans cette thèse, nous décrivons une méthode originale et efficace pour produire diverses molécules de HLA-DR liant de façon covalente le peptide antigénique. Mieux déterminer les mécanismes responsables de l’exhaustion des cellules T dans l’infection par le VIH-1 et de la progression de la maladie, ainsi que développer des outils de pointe pour suivre ces réponses T, est central à une meilleure compréhension de l’interaction entre le virus et le système immunitaire de l’hôte, et permettra ainsi le développement de stratégies pertinentes pour lutter contre l’infection par le VIH-1.

GREBP, un nouveau facteur de transcription contrôlant l’expression de la guanylate cyclase A, récepteur de l’ANP, via l’élément de réponse au cGMP

La découverte du système des peptides natriurétiques (NP), au début des années 80, fut une découverte majeure qui révéla le rôle endocrinien du cœur. Les connaissances sur la relaxation vasculaire, la diurèse et la natriurèse provoquées par ce système ont évolué vers un niveau de complexité insoupçonné à cette époque. Nous savons à présent que les NP sont impliqués dans plusieurs autres mécanismes dont la prolifération cellulaire, l’apoptose, l’inhibition du système rénine-angiotensine-aldostérone (RAAS) et le métabolisme des adipocytes. Le métabolisme des lipides est maintenant devenu une cible de choix dans la lutte contre l’obésité. Cette condition aux proportions pandémiques est un facteur de risque majeur dans l’apparition de l’hypertension et du syndrome métabolique (MetS). La compréhension des mécanismes et des défauts de la voie des NP pourrait avoir un impact positif sur le contrôle du MetS et de l’hypertension. L’expression du récepteur des peptides natriuretiques de type 1 (NPR1/GCA) est contrôlée par plusieurs agents incluant son propre ligand, le peptide natriurétique de l’oreillette (ANP). La découverte d’une boucle de retro-inhibition, dans les années 90, a été un événement majeur dans le domaine des NP. En effet, suite à une stimulation à l’ANP, le NPR1/GCA peut inhiber l’activité transcriptionnelle de son propre gène par un mécanisme dépendant du cGMP. Notre groupe a identifié un élément cis-régulateur responsable de cette sensibilité au cGMP et mon projet consistait à identifier la ou les protéine(s) liant cet élément de réponse au cGMP (cGMP-RE). Nous avons identifié un clone liant le cGMP-RE en utilisant la technique du simple hybride chez la levure et une banque d’ADN complémentaire (ADNc) de rein humain. Ce clone provient d’un ADNc de 1083-bp dont le gène est localisé sur le chromosome 1 humain (1p33.36) et codant pour une protéine dont la fonction était inconnue jusqu’ici. Nous avons nommé cette nouvelle protéine GREBP en raison de sa fonction de cGMP Response Element Binding Protein. Des essais de liaison à l’ADN ont montré que cette protéine possède une affinité 18 fois plus élevée pour le cGMP-RE que le contrôle, tandis que des expériences de retard sur gel (EMSA) ont confirmé la spécificité des interactions protéine-ADN. De plus, l’immuno-précipitation de la chromatine (ChIP) a prouvé que GREBP lie le cGMP-RE dans des conditions physiologiques. La liaison de GREBP au cGMP-RE inhibe l’expression du gène rapporteur luciférase sous contrôle du promoteur de npr1/gca. L’inhibition de GREBP à l’aide d’ARN interférant active le promoteur de npr1/gca. Dans les cellules NCI-H295R, l’ANP stimule l’expression de grebp de 60% après seulement 3 heures et inhibe l’expression de npr1/gca de 30%. GREBP est une protéine nucléaire surtout exprimée dans le cœur et ayant le facteur eIF3F comme partenaire. Les variations nucléotidiques du gène sont plus fréquentes chez les patients hypertendus que chez des patients normotendus ou hypertendus souffrant de MetS. Nous rapportons ici l’existence d’un gène spécifique à l’humain qui agit comme répresseur transcriptionnel de npr1/gca et potentiellement impliqué dans le développement de l’hypertension.

Rôles du stress du réticulum endoplasmique et de l'immunité innée dans l'inhibition de la transcription du gène de l'insuline : étude du facteur de transcription ATF6 et du récepteur TLR4

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.

Rôle de l'estérification des acides gras dans la régulation de la sécrétion d'insuline et le stress métabolique induits par le glucose

Le diabète est une maladie chronique de l’homéostasie du glucose caractérisée par une hyperglycémie non contrôlée qui est le résultat d’une défaillance de la sécrétion d’insuline en combinaison ou non avec une altération de l’action de l’insuline. La surnutrition et le manque d’activité physique chez des individus qui ont des prédispositions génétiques donnent lieu à la résistance à l’insuline. Pendant cette période dite de compensation où la concentration d’acides gras plasmatiques est élevée, l’hyperinsulinémie compense pleinement pour la résistance à l’insuline des tissus cibles et la glycémie est normale. Le métabolisme du glucose par la cellule pancréatique bêta entraîne la sécrétion d’insuline. Selon le modèle classique de la sécrétion d’insuline induite par le glucose, l’augmentation du ratio ATP/ADP résultant de la glycolyse et de l’oxydation du glucose, induit la fermeture des canaux KATP-dépendant modifiant ainsi le potentiel membranaire suivi d’un influx de Ca2+. Cet influx de Ca2+ permet l’exocytose des granules de sécrétion contenant l’insuline. Plusieurs nutriments comme les acides gras sont capables de potentialiser la sécrétion d’insuline. Cependant, le modèle classique ne permet pas d’expliquer cette potentialisation de la sécrétion d’insuline par les acides gras. Pour expliquer l’effet potentialisateur des acides gras, notre laboratoire a proposé un modèle complémentaire où le malonyl-CoA dérivé du métabolisme anaplérotique du glucose inhibe la carnitine palmitoyltransférase-1, l’enzyme qui constitue l’étape limitante de l’oxydation des acides gras favorisant ainsi leur estérification et donc la formation de dérivés lipidiques signalétiques. Le modèle anaplérotique/lipidique de la sécrétion d'insuline induite par le glucose prédit que le malonyl-CoA dérivé du métabolisme du glucose inhibe la bêta-oxydation des acides gras et augmente la disponibilité des acyl-CoA ou des acides gras non-estérifiés. Les molécules lipidiques agissant comme facteurs de couplage du métabolisme des acides gras à l'exocytose d'insuline sont encore inconnus. Des travaux réalisés par notre laboratoire ont démontré qu’en augmentant la répartition des acides gras vers la bêta-oxydation, la sécrétion d’insuline induite par le glucose était réduite suggérant qu’un des dérivés de l’estérification des acides gras est important pour la potentialisation sur la sécrétion d’insuline. En effet, à des concentrations élevées de glucose, les acides gras peuvent être estérifiés d’abord en acide lysophosphatidique (LPA), en acide phosphatidique (PA) et en diacylglycérol (DAG) et subséquemment en triglycérides (TG). La présente étude a établi l’importance relative du processus d’estérification des acides gras dans la production de facteurs potentialisant la sécrétion d’insuline. Nous avions émis l’hypothèse que des molécules dérivées des processus d’estérification des acides gras (ex : l’acide lysophosphatidique (LPA) et le diacylglycerol (DAG)) agissent comme signaux métaboliques et sont responsables de la modulation de la sécrétion d’insuline en présence d’acides gras. Afin de vérifier celle-ci, nous avons modifié le niveau d’expression des enzymes clés contrôlant le processus d’estérification par des approches de biologie moléculaire afin de changer la répartition des acides gras dans la cellule bêta. L’expression des différents isoformes de la glycérol-3-phosphate acyltransférase (GPAT), qui catalyse la première étape d’estérification des acides gras a été augmenté et inhibé. Les effets de la modulation de l’expression des isoenzymes de GPAT sur les processus d’estérifications, sur la bêta-oxydation et sur la sécrétion d’insuline induite par le glucose ont été étudiés. Les différentes approches que nous avons utilisées ont changé les niveaux de DAG et de TG sans toutefois altérer la sécrétion d’insuline induite par le glucose. Ainsi, les résultats de cette étude n’ont pas associé de rôle pour l’estérification de novo des acides gras dans leur potentialisation de la sécrétion d’insuline. Cependant, l’estérification des acides gras fait partie intégrante d’un cycle de TG/acides gras avec sa contrepartie lipolytique. D’ailleurs, des études parallèles à la mienne menées par des collègues du laboratoire ont démontré un rôle pour la lipolyse et un cycle TG/acides gras dans la potentialisation de la sécrétion d’insuline par les acides gras. Parallèlement à nos études des mécanismes de la sécrétion d’insuline impliquant les acides gras, notre laboratoire s’intéresse aussi aux effets négatifs des acides gras sur la cellule bêta. La glucolipotoxicité, résultant d’une exposition chronique aux acides gras saturés en présence d’une concentration élevée de glucose, est d’un intérêt particulier vu la prépondérance de l’obésité. L’isoforme microsomal de GPAT a aussi utilisé comme outil moléculaire dans le contexte de la glucolipotoxicité afin d’étudier le rôle de la synthèse de novo de lipides complexes dans le contexte de décompensation où la fonction des cellules bêta diminue. La surexpression de l’isoforme microsomal de la GPAT, menant à l’augmentation de l’estérification des acides gras et à une diminution de la bêta-oxydation, nous permet de conclure que cette modification métabolique est instrumentale dans la glucolipotoxicité.

Le rôle biologique de l’interaction du CD40L avec l’intégrine α5β1 des lymphocytes T.

Le CD40 ligand (CD40L) est un régulateur important de la réponse immunitaire et un contributeur clé dans les maladies auto-immunes. Nous avons rapporté précédemment que le CD40L se liait à l’intégrine α5β1, toutefois, les conséquences fonctionnelles de cette interaction demeurent inconnues. Les lymphocytes T sont au centre de la pathogénèse des maladies auto-immunes. Ils expriment, lors de celles-ci, des quantités aberrantes d’intégrines β1 faisant en sorte que la liaison CD40L/α5β1 pourrait être d’une haute importance dans les réponses inflammatoires. Dans cette étude, nous avons démontré que la forme soluble du CD40L (sCD40L) se liait aux lymphocytes T primaires ainsi qu’aux cellules Jurkat E6.1 et ce, dépendamment de l’intégrine α5β1. L’interaction du CD40L avec l’α5β1 lymphocytaire a induit l’activation des voies anti-apoptotiques dont les MAPKs (les protéines kinases mitogène activée) et les PI3 kinases (PI3K). La liaison du sCD40L à l’α5β1 n’a pas induit son changement structural ni son adhésion à la FN (fibronectine). Ceci pourrait avoir des conséquences directes sur la survie des cellules T lors de la progression des maladies inflammatoires. Ces résultats soulignent l’impact de l’interaction CD40L/α5β1 sur la fonction biologique des lymphocytes T et ils pourraient expliquer leur survie et leur persistance au niveau des sites d’inflammations durant les maladies auto- immunes.