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Diabète de type 1 : des cellules productrices d’insuline créées en laboratoire

Le pancréas (en jaune) produit deux hormones, le glucagon et l'insuline, nécessaires à la régulation de la glycémie (concentration du glucose dans le sang). Photo: iStock / Dissoid
Alain Labelle

Des cellules productrices d'insuline cultivées en laboratoire ont été créées par des scientifiques américains, qui décrivent leurs travaux comme une percée majeure laissant présager une éventuelle guérison du diabète de type 1.

Ce diabète se caractérise par l'absence totale de production d'insuline. Les 300 000 Canadiens atteints dépendent d'injections quotidiennes d’insuline ou d'une pompe à insuline pour survivre.

Le diabète de type 1

  • Il s’agit d’une maladie auto-immune qui détruit les cellules bêta productrices d'insuline du pancréas.
  • L’incapacité de l'insuline à réguler le taux de glucose dans le sang mène à des pics de glycémie qui peuvent causer de graves dommages aux organes (insuffisance rénale, maladie cardiaque et accident vasculaire cérébral) et même la mort.
  • Son origine reste inconnue.

À l’heure actuelle, on pense que le diabète de type 1 se manifeste quand le système immunitaire détruit les cellules qui produisent l’insuline.

Une avancée significative

La possibilité de remplacer ces cellules disparues représente donc l’un des espoirs de traitement de la maladie.

Jusqu'à aujourd’hui toutefois, les scientifiques n'avaient pas été en mesure de produire des cellules en laboratoire qui fonctionnent comme celles des adultes en bonne santé.

Les médecins américains Gopika Nair et Matthias Hebrok de l’Université de la Californie à San Francisco affirment qu’ils ont réussi cet exploit.

Nous pouvons maintenant créer des cellules productrices d'insuline qui ressemblent beaucoup aux cellules bêta du pancréas que vous et moi avons dans notre corps.

Matthias Hebrok

« Il s'agit d'une étape cruciale dans l’atteinte de notre objectif de créer des cellules qui pourraient être transplantées chez les personnes atteintes de diabète », poursuit le Pr Hebrok.

Les personnes dont la vie est en danger en raison de complications potentiellement mortelles peuvent être admissibles à une greffe du pancréas d'un donneur décédé, mais la liste d’attente est longue.

Par exemple, aux États-Unis, 1,5 million de personnes vivent avec le diabète de type 1, mais seulement 1000 d’entre elles reçoivent une greffe de pancréas chaque année.

Et cette chirurgie n’est pas sans risque. Les receveurs doivent prendre des médicaments immunosuppresseurs à vie et beaucoup de greffes finissent par échouer pour une raison ou une autre.

Les greffes d'îlots pancréatiques (des groupes de cellules contenant des cellules bêta saines) font actuellement l'objet d'essais cliniques, mais dépendent toujours des pancréas de donneurs décédés.

Des grappes de cellules bêta pancréatiques dérivées de cellules souches pluripotentes humaines.Agrandir l’imageDes grappes de cellules bêta pancréatiques dérivées de cellules souches pluripotentes humaines. Les cellules productrices d'insuline apparaissent en vert. Le rouge indique la présence d’une protéine clé impliquée dans la production d'insuline. Photo : UCS

Pour toutes ces raisons, le recours aux cellules souches permettant de cultiver en laboratoire des cellules bêta saines pouvant être transplantées chez des patients représente une avenue de recherche intéressante.

Mais les scientifiques devaient trouver un moyen de reprogrammer des cellules souches pour en faire des cellules bêta matures.

Les cellules que nous et d'autres équipes produisions étaient bloquées à un stade immature où elles n'étaient pas capables de répondre adéquatement à la glycémie et de sécréter correctement l'insuline.

Matthias Hebrok

Or, l’équipe de Matthias Hebrok a découvert que la clé de la maturation complète des cellules bêta cultivées en laboratoire réside dans un aspect négligé à ce jour du développement des cellules bêta, c’est-à-dire le processus physique par lequel les cellules se séparent du reste du pancréas et forment les îlots dits de Langerhans.

Ces îlots sont formés de cellules endocrines capables de synthétiser des hormones comme l'insuline. Ils ne constituent que 1 % à 2 % de la masse totale du pancréas.

L’un des principes clés en biologie est que la forme suit la fonction, c'est pourquoi nous avons pensé que la formation d'îlots de Langerhans pourrait être un processus important pour permettre aux cellules bêta de mûrir correctement.

Matthias Hebrok

Les scientifiques ont ainsi reproduit ce processus en laboratoire en séparant artificiellement des cellules souches pancréatiques partiellement différenciées et en les transformant en amas semblables à des îlots. Ils ont alors constaté que le développement des cellules s'est accéléré.

Illustration de cellules pancréatiques.Agrandir l’imageLorsque des cellules d'îlots de Langerhans produites à partir de cellules souches humaines en laboratoire sont transplantées chez la souris, elles forment des grappes et commencent à produire les trois principales hormones régulatrices de la glycémie produites par les îlots pancréatiques sains. Photo : UCSF

Mieux : non seulement les cellules bêta ont commencé à réagir à la glycémie comme des cellules matures productrices d'insuline, mais tout l’entourage de l'îlot semblait aussi se développer d'une façon jamais observée en laboratoire.

Ils ont ensuite testé leur découverte sur des souris en leur transplantant des îlots cultivés en laboratoire. Le résultat est sans appel : ces cellules furent fonctionnelles en seulement quelques jours en produisant de l'insuline en réponse à la glycémie.

Le saviez-vous?

Environ 8,5 % de la population adulte était diabétique à l’échelle planétaire. En 2015, le diabète a été la cause directe de 1,6 million de décès. (source : Organisation mondiale de la Santé)

Vers un traitement

L'équipe d'Hebrok travaille maintenant, en collaboration avec des généticiens, des bio-ingénieurs et autres chercheurs, à faire passer sa thérapie dégénérative « du rêve à la réalité ».

Les traitements actuels, comme les injections d'insuline, ne traitent que les symptômes de la maladie. Notre travail nous indique plusieurs avenues passionnantes pour enfin trouver un remède.

Gopika Nair

« Nous sommes enfin en mesure d'aller de l'avant sur un certain nombre de fronts différents qui nous étaient auparavant fermés. Les possibilités actuelles semblent infinies », conclut Matthias Hebrok.

Le détail de ces travaux est publié dans la revue Nature cell biology (Nouvelle fenêtre) (en anglais)

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