The role of microRNAs in the development of type 2 diabets

Pancreatic ß cells are highly specialized endocrine cells located within the islets of Langerhans in the pancreas. Their main role is to produce and secrete insulin, the hormone essential for the regulation of glucose homeostasis and body's metabolism. Diabetes mellitus develops when the amount of insulin released by ß cells is not sufficient to cover the metabolic demand. In type 1 diabetes (5-10% of diagnoses) insulin deficiency is caused by the autoimmune destruction of pancreatic ß cells. Type 2 diabetes (90% of diagnoses) results from a genetic predisposition and from the presence of adverse environmental conditions. The combination of these factors reduces insulin sensitivity of peripheral target tissues, causes impairment in ß-cell function and can lead to partial loss of ß cells. The development of novel therapeutic strategies for the treatment of diabetes necessitates the comprehension of the cellular processes involved in dysfunction and loss of ß cells. My thesis was focused on the involvement in the physiopathological processes leading to the development of diabetes of a class of small regulatory RNA molecules, called microRNAs (miRNAs) that post- transcriptionally regulate gene expression. Global miRNA profiling in pancreatic islets of two animal models of diabetes, the db/db mice and mice that were fed a high fat diet (HFD), characterized by obesity and insulin resistance, led us to identify two groups of miRNAs displaying expression changes under pre-diabetic and diabetic conditions. Among the miRNAs already upregulated in pre-diabetic db/db mice and HFD mice, miR- 132 was found to have beneficial effects on pancreatic ß cell function and survival. Indeed, mimicking the upregulation of miR-132 in primary pancreatic islet cells and ß-cell lines improved glucose- induced insulin secretion and favored survival of the cells upon exposure to pro-apoptotic stimuli such as palmitate and cytokines. MiR-132 was found to exert its action by enhancing the expression of MafA, a transcription factor essential for ß-cell function, survival and identity. On the other hand, up-regulation of miR-199a-5p and miR-199a-3p was detectable only in the islets of diabetic db/db mice and resulted in impaired insulin secretion and sensitization of the cells to apoptosis. MiR-199a- 5p was found to decrease insulin secretion by inducing the expression of granuphilin, a potent inhibitor of ß cell exocytosis. In contrast, miR-199a-3p was demonstrated to directly target and reduce the expression of two key ß-cell genes, mTOR and cMET, resulting in impaired ß-cell adaptation to metabolic demands and loss by apoptosis. Our findings suggest that miRNAs are important players in the onset of type 2 diabetes. MiRNA expression is adjusted in pancreatic ß cells exposed to a diabetogenic environment. These changes initially concern miRNAs responsible for adaptive processes aimed at compensating the onset of insulin resistance, but later such changes can be overlapped by modifications in the level of several additional miRNAs that favor ß-cell failure and the onset of type 2 diabetes.

Prevalence, awareness and treatment of type 2 diabetes mellitus in Switzerland : the COLAUS study

Le diabète de type 2 (DT2) a une prévalence élevée dans les pays industrialisés, et on s'attend à une augmentation dans les années à venir en raison du vieillissement de la population ainsi que des modifications du mode de vie. Il existe malheureusement peu de données épidémiologiques sur la prévalence et la prise en charge du diabète en Suisse. Les objectifs de cette étude étaient donc 1) évaluer la prévalence du DT2 dans une cohorte lausannoise ; 2) caractériser la prise en charge des patients atteints de DT2, et 3) identifier les facteurs associés à la prévalence, la connaissance par les patients de leur maladie et le traitement du DT2. Pour ce faire, 6181 sujets (3246 femmes), âgés de 35 à 75 ans et vivant à Lausanne ont été inclus dans l'étude. La prévalence totale du DT2 était de 6.3% (intervalle de confiance à 95%: 5.7-7.0%), une valeur comparable à celle des pays avoisinants. La prévalence était plus élevée chez les hommes que chez les femmes (9.1% contre 3.8%, p<0.001), et augmentait avec l'âge. Deux tiers des patients avec DT2 (65.3% ; 60.4-70.0%) avaient connaissance de leur situation, et plus de trois-quarts d'entre eux étaient traités. Les hommes étaient plus fréquemment traités que les femmes (91.3% contre 75.9%, p<0.001). La plupart des patients suivait une monothérapie (majoritairement par biguanides). Parmi les sujets avec une thérapie multiple, une prévalence plus élevée de glycémie à jeun >7 mmol/1 était présente. L'analyse multivariée a montré que le sexe masculin, l'âge croissant et un indice de masse corporelle élevé étaient associés à une plus grande prévalence du DT2, alors qu'aucune association n'a été trouvée pour l'activité physique et la consommation d'alcool. Parmi les sujets atteints de DT2, l'âge croissant était positivement associé à la connaissance du diabète, de même que l'âge croissant et le sexe masculin étaient associés à une plus grande prévalence du traitement. Le faible taux de connaissance de diabète pourrait être dû à un manque de dépistage par les médecins de premier recours. La présence d'autres facteurs de risque cardiovasculaire devrait inciter les médecins à un dépistage du diabète pour obtenir un meilleur profil de risque. Cette étude a des limitations. D'abord, aucune mesure de l'hémoglobine glyquée n'a été mesurée, et par conséquent la détermination de la prise en charge uniquement par la glycémie à jeun peut être difficile. Ensuite, le taux de participation était bas et pourrait limiter l'interprétation des résultats ; néanmoins, il est comparable à celui d'autres études effectuées dans les pays occidentaux. Il existe peu de données épidémiologiques du DT2 en Suisse, cette étude permet donc d'évaluer la situation actuelle et de déterminer la prévalence et la prise en charge du diabète à Lausanne à travers la cohorte CoLaus. Une telle étude a par conséquent son importance dans le contexte actuel, au vu du vieillissement de la population et de l'augmentation des facteurs de risque cardio-vasculaires.

Novel targets of the CbrAB/Crc carbon catabolite control system revealed by transcript abundance in Pseudomonas aeruginosa.

The opportunistic human pathogen Pseudomonas aeruginosa is able to utilize a wide range of carbon and nitrogen compounds, allowing it to grow in vastly different environments. The uptake and catabolism of growth substrates are organized hierarchically by a mechanism termed catabolite repression control (Crc) whereby the Crc protein establishes translational repression of target mRNAs at CA (catabolite activity) motifs present in target mRNAs near ribosome binding sites. Poor carbon sources lead to activation of the CbrAB two-component system, which induces transcription of the small RNA (sRNA) CrcZ. This sRNA relieves Crc-mediated repression of target mRNAs. In this study, we have identified novel targets of the CbrAB/Crc system in P. aeruginosa using transcriptome analysis in combination with a search for CA motifs. We characterized four target genes involved in the uptake and utilization of less preferred carbon sources: estA (secreted esterase), acsA (acetyl-CoA synthetase), bkdR (regulator of branched-chain amino acid catabolism) and aroP2 (aromatic amino acid uptake protein). Evidence for regulation by CbrAB, CrcZ and Crc was obtained in vivo using appropriate reporter fusions, in which mutation of the CA motif resulted in loss of catabolite repression. CbrB and CrcZ were important for growth of P. aeruginosa in cystic fibrosis (CF) sputum medium, suggesting that the CbrAB/Crc system may act as an important regulator during chronic infection of the CF lung.

Contribution of modifiable risk factors to social inequalities in type 2 diabetes: prospective Whitehall II cohort study.

OBJECTIVE: To assess the contribution of modifiable risk factors to social inequalities in the incidence of type 2 diabetes when these factors are measured at study baseline or repeatedly over follow-up and when long term exposure is accounted for. DESIGN: Prospective cohort study with risk factors (health behaviours (smoking, alcohol consumption, diet, and physical activity), body mass index, and biological risk markers (systolic blood pressure, triglycerides and high density lipoprotein cholesterol)) measured four times and diabetes status assessed seven times between 1991-93 and 2007-09. SETTING: Civil service departments in London (Whitehall II study). PARTICIPANTS: 7237 adults without diabetes (mean age 49.4 years; 2196 women). MAIN OUTCOME MEASURES: Incidence of type 2 diabetes and contribution of risk factors to its association with socioeconomic status. RESULTS: Over a mean follow-up of 14.2 years, 818 incident cases of diabetes were identified. Participants in the lowest occupational category had a 1.86-fold (hazard ratio 1.86, 95% confidence interval 1.48 to 2.32) greater risk of developing diabetes relative to those in the highest occupational category. Health behaviours and body mass index explained 33% (-1% to 78%) of this socioeconomic differential when risk factors were assessed at study baseline (attenuation of hazard ratio from 1.86 to 1.51), 36% (22% to 66%) when they were assessed repeatedly over the follow-up (attenuated hazard ratio 1.48), and 45% (28% to 75%) when long term exposure over the follow-up was accounted for (attenuated hazard ratio 1.41). With additional adjustment for biological risk markers, a total of 53% (29% to 88%) of the socioeconomic differential was explained (attenuated hazard ratio 1.35, 1.05 to 1.72). CONCLUSIONS: Modifiable risk factors such as health behaviours and obesity, when measured repeatedly over time, explain almost half of the social inequalities in incidence of type 2 diabetes. This is more than was seen in previous studies based on single measurement of risk factors.

Effects of regular insulin or insulin LISPRO on glucose metabolism after an oral glucose load in patients with type 2 diabetes mellitus.

Seven obese Type 2 diabetic patients were studied for two 4-h periods after ingestion of a glucose load to determine the effects of preprandial subcutaneous injection of Insulin Lispro (5 min before the meal) or regular insulin (20 min before the meal) on glucose metabolism. Glucose production and utilisation were measured using a dual isotope method. After Lispro, the mean postprandial increase in plasma glucose was 29% lower and the increase in insulin concentration 25% higher than after regular insulin (p < 0.05). Suppression of endogenous glucose production was similar with both types of insulin. Thus, preprandial injection of Lispro reduced postprandial glucose increments in Type 2 diabetic patients as compared to regular insulin. This effect is best explained by the increased postprandial bioavailability of Lispro.

Une méta-analyse GWA de la glycémie après 2h d'HGPO révèle que GIPR est associé avec la sécrétion de l'insuline en réponse au glucose et que l'ADCY5 est un nouveau gène de suseptibilité au diabète de type 2. [A meta-analysis of GWA blood glucose after 2 h of OGTT revealed that GIPR is associated with the secretion of insulin based on glucose and ADCY5 is a new susceptibility gene for type 2 diabetes.]

Introduction: Les études GVvA (Genome-wide association ,-studies) ont identifié et confirmé plus de 20 gènes de susceptibilité au DT2 et ont contribué à mieux comprendre sa physiopathologie. L'hyperglycémie à jeun (GJ), et 2 heures après une HGPO (G2h) sont les deux mesures cliniques du diagnostic du DT2. Nous avons identifié récemment la G6P du pancréas (G6PC2) comme déterminant de la variabilité physiologique de la GJ puis Ie récepteur à la mélatonine (MTNRIB) qui de plus lie la régulation du rythme circadien au DT2. Dans ce travail nous avons étudié la génétique de la G2h à l'aide de l'approche GWA. Résultats: Nous avons réalisé une méta-analyse GWA dans le cadre de MAGIC (Meta-Analysis of Glucose and Insulin related traits Consortium) qui a inclus 9 études GWA (N=15'234). La réplication de 29 loci (N=6958-30 121, P < 10-5 ) a confirmé 5 nouveaux loci; 2 étant connus comme associés avec Ie DT2 (TCF7L2, P = 1,6 X 10-10 ) et la GJ (GCKR, p = 5,6 X 10-10 ); alors que GIPR (p= 5,2 X 10-12), VSP13C (p= 3,9 X 10-8) et ADCY5 (p = 1,11 X 10-15 ) sont inédits. GIPR code Ie récepteur au GIP (gastric inhibitory polypeptide) qui est sécrété par les ceIlules intestinales pour stimuler la sécrétion de l'insuline en réponse au glucose (l'effet incrétine). Les porteurs du variant GIPR qui augmente la G2h ont également un indice insulinogénique plus bas, (p= 1,0 X 10-17) mais ils ne présentent aucune modification de leur glycémie suite à une hyperglycémie provoquée par voie veineuse (p= 0,21). Ces résultats soutiennent un effet incrétine du locus GIPR qui expliquerait ~9,6 % de la variance total de ce trait. La biologie de ADCY5 et VPS13C et son lien avec l'homéostasie du glucose restent à élucider. GIPR n'est pas associé avec le risque de DT2 indiquant qu'il influence la variabilité physiologique de la G2h alors que le locus ADCY5 est associé avec le DT2 (OR = 1,11, P = 1,5 X 10-15). Conclusion: Notre étude démontre que l'étude de la G2h est une approche efficace d'une part pour la compréhension de la base génétique de la physiologie de ce trait clinique important et d'autre part pour identifier de nouveaux gènes de susceptibilité au DT2.