Function and mass adaptation of pancreatic beta cells in a model of glucocorticoids induced insulin-resistance

Abstract

Les diabètes de type 1 et de type 2 sont caractérisés par une sécrétion insuffisante d’insuline et une diminution de la masse des cellules bêta. Pouvoir régénérer une masse de cellules bêta fonctionnelle est donc un enjeu thérapeutique dans le traitement du diabète. Dans cet optique, nous cherchons à identifier des facteurs et mécanismes permettant d’augmenter la masse de cellules bêta. Nous nous sommes intéressés aux mécanismes de plasticité des cellules bêta dans un contexte d’insulino résistance.Dans un modèle murin d’insulino-résistance provoquée par administration chronique de glucocorticoïdes, nous avons mis en évidence une adaptation de fonction des cellules bêta par hypersécrétion d’insuline. De manière intéressante une augmentation continue et progressive de la masse des cellules bêta par prolifération mais surtout par néogénèse de cellules bêta a pu être observée. Bien que la néogénèse de cellules bêta ait été décrite dans d’autres modèles murins comme un processus récapitulant le programme de différenciation fœtale c’est à dire dérivant de cellules canalaires marquées par l’expression de Sox9 et re-exprimant Ngn3, nos expériences de lignage endocrine ont révélé que les cellules bêta néoformées ne dérivent pas des cellules Sox9 ou Ngn3. L’invalidation du récepteur aux glucocorticoïdes (GR) dans le pancréas n’altère pas l’adaptation pancréatique par néogénèse dans notre modèle d’hypercorticisme, suggérant un effet indirect des GC sur la néogénèse de cellules bêta. Cette hypothèse a pu être confirmée par la mise en évidence de la présence dans le sérum des souris CORT d’un facteur capable de stimuler la néogénèse des cellules bêta in vitro. Enfin après déplétion totale des cellules bêta, l’administration de GC permet une restauration partielle de la masse de cellules béta par néogénèse.Nos résultats apportent la preuve d’une néogénèse active et induite de cellules bêta dans le pancréas adulte de souris insulino-résistantes. Cette adaptation pancréatique résulte d’une communication inter organe adaptative et l’identification du facteur pro-néogénique représente une piste thérapeutique pour les pathologies liées aux déficiences du pancréas endocrine.Type 1 and type 2 diabetes are characterized by an insufficient insulin secretion and a decrease of beta cell mass. Regenerate a functional beta cell mass is a therapeutic issue in the treatment of diabetes. In this context we search to identify factors and mechanisms for increasing beta cell mass. We investigated mechanisms of beta cell plasticity in a context of insulin resistance.In a mouse model of insulin resistance caused by chronic administration of glucocorticoids, we demonstrated an adaptation of beta cell function by an important increase of insulin secretion. Interestingly, a continuous and progressive increase in the mass of beta cells by proliferation but especially by neogenesis of beta cells was observed.Although beta cell neogenesis has been described in other mouse models as a process recapitulating the fetal differentiation program deriving from ductal cells labeled with Sox9 expression and re-expressing Ngn3, our endocrine lineage model revealed that neoformed beta cells do not derive from Sox9 or Ngn3 cells. Inactivation of the glucocorticoid (GR) receptor in the pancreas does not alter pancreatic adaptation by neogenesis in our model of hypercorticism, suggesting an indirect effect of GCs on beta cell neogenesis. This hypothesis could be confirmed by demonstrating the presence in the serum of CORT mice of a factor able to stimulate neogenesis of beta cells in vitro. Finally, after complete depletion of beta cells, GC administration allows a partial restoration of the beta cells mass by neogenesis.Our results provide evidence of an active and induced beta-cell neogenesis in the adult pancreas of insulin-resistant mice. This pancreatic adaptation results from an inter-organ adaptive communication and the identification of the pro-neogenic factor represents a therapeutic track for pathologies related to endocrine pancreas deficiencies