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L'électrophysiologie des cellules sécrétrices d'insuline

Selon la Fédération internationale du diabète, la prévalence de cette maladie devrait toucher près de 9,8% de la population européenne adulte en 2025. Pour décrypter la dynamique de la sécrétion d'insuline chez les patients diabétiques, des chercheurs européens ont étudié les propriétés électrophysiologiques des cellules productrices d'insuline.
L'électrophysiologie des cellules sécrétrices d'insuline
L'accroissement de la prévalence diabétique a d'importantes implications socioéconomiques et les coûts associés dépassent souvent 10% des dépenses de santé d'une nation. Chez une personne non diabétique, l'insuline est secrétée en deux phases distinctes pour répondre à l'élévation soudaine de glucose dans le sang. La première phase se produit environ 5 à 10 minutes après l'ingestion des aliments, celle-ci est ensuite relayée par une seconde phase qui maintient ou accroît la sécrétion d'insuline. Cette première phase est absente chez les patients présentant un diabète de type 2 (diabète gras), confirmant ainsi l'importance de la régulation de l'insuline.

Pour comprendre les mécanismes à l'origine de la sécrétion biphasique de l'insuline, les chercheurs du projet financé par l'UE intitulé HCSP IN BETA-CELLS ont axé leurs travaux sur la cellule bêta pancréatique, la seule cellule capable de produire l'insuline. Cette cellule stocke l'insuline sous forme de granules qui vont, après stimulation chimique et électrique, être libérés par exocytose. L'une des hypothèses communément admises est que la sécrétion biphasique de l'insuline résulte d'un épuisement du stock de granules immédiatement disponibles (RPP, pour readily releasable pool) des cellules pancréatiques.

En utilisant la technique du patch-clamping (mesure électrophysiologique du courant ionique), les chercheurs ont étudié le fonctionnement des canaux calciques des cellules pancréatiques et plus spécifiquement la dynamique de l'exocytose de l'insuline médiée par les ions calcium. En associant données expérimentales et données in silico, ils ont montré que la sécrétion d'insuline survenait pour répondre à un flux minimal de calcium et que les granules immédiatement disponibles d'insuline n'étaient pas localisés à proximité des canaux calciques.

Afin de transposer ces résultats sur les cellules bêta-pancréatiques humaines, les chercheurs ont développé des modèles mathématiques de l'exocytose et de l'activité électrique. Comme pour ce qui avait été observé sur les cellules de souris, les granules de sécrétion des cellules pancréatiques humaines étaient localisés à distance des canaux calciques et leurs propriétés électrophysiologiques permettaient une activité électrique. Couplés aux résultats d'imagerie calcique, ces travaux pourraient permettre aux chercheurs d'élucider les mécanismes d'activation et de libération d'insuline des cellules pancréatiques.

Globalement, ces nouvelles données sur les granules d'insuline des cellules pancréatiques et les outils et modèles développés par les chercheurs du projet pour analyser le mécanisme d'exocytose, posent les bases de futures recherches sur les mécanismes responsables d'une sécrétion déficiente d'insuline. Ces recherches pourraient à terme déboucher sur de nouvelles thérapies pharmacologiques du diabète.

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