Dimanche 9 février 2014.-Des scientifiques des Gladstone Institutes, à San Francisco, Californie, États-Unis, ont mis au point une technique sur des modèles animaux qui pourrait remplacer les cellules détruites par le diabète de type 1. Les résultats, publiés dans Cell Stem Cell, sont une étape importante en vue de libérer les patients des injections qui doivent être faites à vie.
Le diabète de type 1, qui se manifeste généralement pendant l'enfance, est causé par la destruction des cellules bêta, un type de cellules qui se logent normalement dans le pancréas et produisent une hormone appelée insuline sans laquelle les organes du corps ont du mal à absorber sucres, comme le glucose, du sang. La maladie peut être contrôlée en mesurant les niveaux de glucose et par des injections d'insuline, bien qu'une meilleure solution serait de remplacer les cellules bêta manquantes. Cependant, ces cellules sont difficiles à trouver, donc les chercheurs se sont concentrés sur la technologie des cellules souches comme moyen de les fabriquer.
"La médecine régénérative peut fournir une source illimitée de cellules bêta fonctionnelles productrices d'insuline qui peuvent être transplantées chez le patient", explique le Dr Sheng Ding, qui est également professeur à l'Université de Californie à San Francisco (UCSF). "Mais les tentatives précédentes pour produire de grandes quantités de cellules bêta saines et développer un système viable n'ont pas été totalement couronnées de succès. Nous avons donc adopté une approche quelque peu différente", explique-t-il.
L'un des principaux défis pour la génération de grandes quantités de cellules bêta est que ces cellules ont une capacité de régénération limitée, donc une fois matures, il est difficile d'en fabriquer davantage. L'équipe de chercheurs de ce travail a donc décidé de prendre du recul dans le cycle de vie de la cellule.
Les scientifiques ont recueilli des cellules de la peau, appelées fibroblastes, à partir de souris de laboratoire, puis, à l'aide d'un «cocktail» de molécules et de facteurs de reprogrammation, ont transformé ces fibroblastes en cellules similaires à celles de l'endoderme, qui sont un type de cellule trouvé dans l'embryon précoce et ils finissent par mûrir dans les principaux organes du corps, y compris le pancréas.
"En utilisant un autre cocktail chimique, nous transformons ces cellules endodermiques en cellules qui imitent les cellules du pancréas comme au début, que nous appelons PPLC", explique Ke Li, chercheur postdoctoral Gladstone, auteur principal de l'article.
"Notre objectif initial était de voir si nous pouvions faire en sorte que ces PPLC mûrissent en cellules qui, comme les cellules bêta, répondent aux signaux chimiques corrects et, surtout, sécrètent de l'insuline. Et nos premières expériences, réalisées sur une plaque de Petri, ils ont révélé qu'ils l'avaient fait ", poursuit-il.
L'équipe de recherche a ensuite voulu voir si la même chose s'était produite dans des modèles d'animaux vivants, alors ils ont transplanté des PPLC chez des souris modifiées pour souffrir d'hyperglycémie (taux de glucose élevé), un indicateur clé du diabète.
Une «relation directe» entre la transplantation PPLC et la réduction de l'hyperglycémie
"Juste une semaine après la greffe, les niveaux de glucose des animaux ont commencé à baisser progressivement pour se rapprocher des niveaux normaux - Ke Li continue. Et lorsque nous avons retiré les cellules transplantées, nous avons vu un pic immédiat de glucose, qui révèle une relation directe entre Transplantation PPLC et réduction de l'hyperglycémie. "
Lorsque l'équipe a analysé les souris huit semaines après la transplantation, ils ont observé que le PPLC avait cédé la place à des cellules bêta sécrétant de l'insuline entièrement fonctionnelles. "Ces résultats ne font que mettre en évidence la puissance des petites molécules dans la reprogrammation cellulaire et sont la preuve de principe qu'un jour elles pourraient être utilisées comme approche thérapeutique personnalisée chez les patients", explique Sheng Ding.
«Je suis particulièrement enthousiaste à l'idée de traduire ces résultats dans le système humain», déclare Matthias Hebrok, l'un des auteurs de l'étude et directeur de l'UCSF Diabetes Center. «Dans un avenir immédiat, cette technologie dans les cellules humaines pourrait apporter des avancées significatives dans notre compréhension de la façon dont les défauts inhérents aux cellules bêta provoquent le diabète, en approchant de façon spectaculaire le remède si nécessaire. "
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Le diabète de type 1, qui se manifeste généralement pendant l'enfance, est causé par la destruction des cellules bêta, un type de cellules qui se logent normalement dans le pancréas et produisent une hormone appelée insuline sans laquelle les organes du corps ont du mal à absorber sucres, comme le glucose, du sang. La maladie peut être contrôlée en mesurant les niveaux de glucose et par des injections d'insuline, bien qu'une meilleure solution serait de remplacer les cellules bêta manquantes. Cependant, ces cellules sont difficiles à trouver, donc les chercheurs se sont concentrés sur la technologie des cellules souches comme moyen de les fabriquer.
"La médecine régénérative peut fournir une source illimitée de cellules bêta fonctionnelles productrices d'insuline qui peuvent être transplantées chez le patient", explique le Dr Sheng Ding, qui est également professeur à l'Université de Californie à San Francisco (UCSF). "Mais les tentatives précédentes pour produire de grandes quantités de cellules bêta saines et développer un système viable n'ont pas été totalement couronnées de succès. Nous avons donc adopté une approche quelque peu différente", explique-t-il.
L'un des principaux défis pour la génération de grandes quantités de cellules bêta est que ces cellules ont une capacité de régénération limitée, donc une fois matures, il est difficile d'en fabriquer davantage. L'équipe de chercheurs de ce travail a donc décidé de prendre du recul dans le cycle de vie de la cellule.
Les scientifiques ont recueilli des cellules de la peau, appelées fibroblastes, à partir de souris de laboratoire, puis, à l'aide d'un «cocktail» de molécules et de facteurs de reprogrammation, ont transformé ces fibroblastes en cellules similaires à celles de l'endoderme, qui sont un type de cellule trouvé dans l'embryon précoce et ils finissent par mûrir dans les principaux organes du corps, y compris le pancréas.
"En utilisant un autre cocktail chimique, nous transformons ces cellules endodermiques en cellules qui imitent les cellules du pancréas comme au début, que nous appelons PPLC", explique Ke Li, chercheur postdoctoral Gladstone, auteur principal de l'article.
"Notre objectif initial était de voir si nous pouvions faire en sorte que ces PPLC mûrissent en cellules qui, comme les cellules bêta, répondent aux signaux chimiques corrects et, surtout, sécrètent de l'insuline. Et nos premières expériences, réalisées sur une plaque de Petri, ils ont révélé qu'ils l'avaient fait ", poursuit-il.
L'équipe de recherche a ensuite voulu voir si la même chose s'était produite dans des modèles d'animaux vivants, alors ils ont transplanté des PPLC chez des souris modifiées pour souffrir d'hyperglycémie (taux de glucose élevé), un indicateur clé du diabète.
Une «relation directe» entre la transplantation PPLC et la réduction de l'hyperglycémie
"Juste une semaine après la greffe, les niveaux de glucose des animaux ont commencé à baisser progressivement pour se rapprocher des niveaux normaux - Ke Li continue. Et lorsque nous avons retiré les cellules transplantées, nous avons vu un pic immédiat de glucose, qui révèle une relation directe entre Transplantation PPLC et réduction de l'hyperglycémie. "
Lorsque l'équipe a analysé les souris huit semaines après la transplantation, ils ont observé que le PPLC avait cédé la place à des cellules bêta sécrétant de l'insuline entièrement fonctionnelles. "Ces résultats ne font que mettre en évidence la puissance des petites molécules dans la reprogrammation cellulaire et sont la preuve de principe qu'un jour elles pourraient être utilisées comme approche thérapeutique personnalisée chez les patients", explique Sheng Ding.
«Je suis particulièrement enthousiaste à l'idée de traduire ces résultats dans le système humain», déclare Matthias Hebrok, l'un des auteurs de l'étude et directeur de l'UCSF Diabetes Center. «Dans un avenir immédiat, cette technologie dans les cellules humaines pourrait apporter des avancées significatives dans notre compréhension de la façon dont les défauts inhérents aux cellules bêta provoquent le diabète, en approchant de façon spectaculaire le remède si nécessaire. "
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