Modélisation du Diabète Monogénique – MDM

Le diabète de type 2 (DT2) affecte >300 millions de personnes dans le monde et est responsable d'une augmentation de morbidité et de mortalité précoces. Améliorer sa prévention et sa prise en charge sont des enjeux majeurs de santé publique pour le 21ème siècle. Alors que l’environnement joue un rôle clef à l’échelle de la population, les facteurs génétiques de susceptibilité vont déterminer les réponses individuelles au mode de vie moderne, si bien que certains individus sont plus vulnérables que d’autres à un environnement diabétogène. A ce jour, plus de 70 variants de l’ADN ont été montrés associés au DT2, mais leurs effets n’expliqueraient que 10% de son héritabilité. Des mutations rares sont impliquées au sein de familles avec une forte prévalence de diabète survenant à un âge précoce. Ce diabète familial non auto-immun, de type MODY (Maturity-Onset Diabetes of the Young) avec transmission dominante, est causé par des défauts primaires de la sécrétion d’insuline. L’identification des bases génétiques du MODY a permis depuis 15 ans des avancées majeures dans la compréhension des diabètes du sujet jeune et devrait encore révéler de nouveaux mécanismes clés de l’homéostasie glycémique et de nouvelles cibles thérapeutiques.
Dans ce projet, nous souhaitons réaliser un séquençage d’exome entier (WES) dans de larges familles avec un MODY non élucidé (MODY-X), suivi : 1/ d’analyses cellulaires innovantes via l’utilisation des cellules souches pluripotentes induites (iPSC) générées à partir d’échantillons sanguins ou de fibroblastes de patients MODY-X, et de leur capacité à se différencier en cellules ß pancréatiques fonctionnelles ; et 2/ d’une caractérisation métabolique des nouveaux gènes de diabète découverts, pour élucider davantage les bases moléculaires du DT2.
Le projet MDM a pour objectifs :
1/ d’élucider les causes génétiques de diabète au sein de 12 familles MODY-X par WES chez 4 sujets par famille (Tâche 2, Partenaire 1). Le WES est utilisé en routine chez le Partenaire 1. Des analyses bioinformatiques ont été développées pour détecter et filtrer les mutations potentiellement délétères, afin d’identifier les mutations qui co-ségrègent avec le diabète et pouvant être causales. Les gènes identifiés seront ensuite séquencés dans d’autres familles européennes.
2/ de produire des cellules ß pancréatiques humaines fonctionnelles à partir d’iPSC de patients MODY et de caractériser leur phénotype et leur fonction. Nous validerons en premier lieu notre modèle chez des patients MODY-3 (portants une mutation dans HNF1A) avant de l’étendre aux mutations découvertes dans la Tâche 2 (Tâche 3, Partenaires 2).
3/ de caractériser l’effet des gènes impliqués et des mutations associées au diabète dans la fonction des cellules ß pancréatiques humaines matures (îlots humains) au moyen de diverses techniques de biologie cellulaire (Tâche 4, Partenaires 1 et 2).
4/ d’explorer les conséquences cliniques et métaboliques des mutations identifiées chez les patients MODY, par analyse de leur sécrétion d’insuline in vivo (Tâche 5, Partenaires 3 et 1). Des protocoles validés de clamp de la glycémie seront réalisés chez des sujets porteurs des mutations.
Grâce aux compétences et domaines d’expertise très complémentaires des 3 partenaires, le projet MDM permettra d’identifier de nouvelles étiologies génétiques du diabète chez le sujet jeune et des protéines clés régulant la sécrétion d’insuline. Ces découvertes pourraient conduire à un meilleur traitement du diabète chez les patients MODY, comme cela a été le cas pour plusieurs gènes du MODY. En outre, nos découvertes pourraient identifier des cibles moléculaires spécifiques pour de nouveaux médicaments du DT2 commun (comme les activateurs de la glucokinase). L’approche du WES associé au modèle des iPSC pourra être adaptée à d’autres formes familiales de diabète plus commun, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour une médecine personnalisée des patients diabétiques.