Blanc SVSE 2 - Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes : Biologie cellulaire, développement

Menin et la plasticité des cellules alpha: identification des bases cellualraires et moléculaires de la transdifférenciation des cellules alpha en cellules exprimant l'insuline induite par l'inactivation du gène Men1 – ABC-Trans

Transdifférenciation de cellules alpha en cellules sécrétant l’insuline par l’inactivation de MEN1

Les mécanismes responsables de la transdifférenciation des cellules a en cellules ß sont jusqu'ici inconnus.<br />Le programme de recherche que nous avons proposé se focalise sur l'identification des bases cellulaires et<br />moléculaires de la transdifférenciation apparue dans nos modèles. Cette étude aura un impact significatif<br />sur le traitement des pathologies affectant les cellules pancréatiques, y compris notamment le diabète.

Génération des cellules sécrétrices d’insuline par la transdifférenciation de cellules alpha

Nous avons démontré que l'invalidation du gène Men1 spécifiquement dans les cellules alpha a conduit à leur transdifférenciation en cellules sécrétrices d'insuline. Cela rendrait dès lors possible la conversion des cellules alpha en cellules beta. Le présent programme se focalise sur l'identification des bases mécanistiques de la transdifférenciation, afin d’identifier les facteurs responsables.

Le programme scientifique proposé est conçu pour caractériser en détail la conversion de cellules en cours de la transdifférenciation en cellules sécrétrices d'insuline. Il sera mené en trois étapes avec l’appui de différentes méthodes : (1) Analyse détaillée du processus de la transdifférenciation ; (2) Détermination de la nature endocrinienne des cellules transdifférenciées ; (3) Identification des facteurs essentiels à la transdifférenciation, à l'aide des approches globales et celles de gène-candidat.

Evaluation précise du déroulement de la transdifférenciation des cellules alpha ; Génération et caractérisation d’un nouveau modèle murin où les cellules alpha sont marquées par YFP ; Enrichissement des cellules au cours de transdifférenciation ou transdifférenciées avec des succès ; Détection dans les cellules en cours de la transdifférenciation de l’expression de facteurs de cellules beta ; Avancement dans l’établissement d’un nouveau modèle cellulaire de la transdifférenciation.

1) Conception de nouvelles stratégies de la thérapie cellulaire du diabète : il serait possible d’induire la transdifférenciation des cellules a en cellules ß, permettant de générer de cellules sécrétrices d'insuline nouvelles.
2) Connaissance sur les mécanismes du contrôle des populations de cellules d’îlot: l'étude permettra de mieux comprendre la biologie de ces cellules et de l'interaction entre les différentes populations, cruciale pour le contrôle de la prolifération cellulaire et leur régénération.

Zeinab Hamze, et al., Menin activates MafA transcription factor expression in islet ß-cells. Soumis au
journal Diabetes.
Remy BONNAVION et al., MAFA is expressed in a large subset of normal adult human pancreatic alpha-cells. En préparation avancée.
Ces deux travaux, intégrés entièrement dans ce programme, sont pour but d’identifier des gènes candidats pour le contrôle de la plasticité de cellules alpha et beta, et sont de grandes utilités pour la suite de la réalisation du programme.

Des avancées récentes dans la médecine régénérative ont démontré que certaines cellules adultes, considérées comme étant différenciées de façon terminale, conservent encore le potentiel de se transdifférencier en d'autres types de cellule différenciée. Fait intéressant, les travaux récemment effectués dans notre groupe suggèrent que la transdifférenciation cellulaire pourrait aussi jouer un rôle important dans la tumorigénèse endocrine. Notre travail indique que le gène de prédisposition aux Néoplasies Endocriniennes Multiples de type 1, MEN1, connu comme un suppresseur de tumeur de cellules endocrines, est un facteur important pour le contrôle de la plasticité des cellules a- pancréatiques. Grâce à l’établissement et la caractérisation de souris mutantes porteuses du gène Men1 invalidé spécifiquement dans les cellules a, nous avons constaté que le phénotype observé chez les souris mutantes reflète une des caractéristiques les plus marquantes des tumeurs d’îlot humaines, la multi-hormonalité. Les données obtenues à partir de nos analyses indiquent que l'invalidation du gène Men1 spécifiquement dans les cellules a a conduit tout d’abord à la prolifération de ces cellules, puis, à la transdifférenciation en cellules sécrétrices d'insuline.

Par conséquent, ce modèle murin permettra une meilleure compréhension de la biologie des cellules a et du contrôle de leur prolifération et leur plasticité. De façon remarquable, nos résultats inattendus rendrait dès lors possible la conversion des cellules a en cellules ß par la modulation de l'expression du gène Men1 ou celle de ses cibles. L’étude du contrôle de la plasticité des cellules a par le gène Men1 et les mécanismes impliqués sera d'un intérêt vital pour le développement de nouvelles stratégies pour le traitement des maladies métaboliques affectant les cellules d’îlot, telles que le diabète.

Les mécanismes de la transdifférenciation déclenchée par inactivation du gène Men1 sont jusqu'ici totalement inconnus. Le présent programme de recherche se focalisera sur l'identification des bases cellulaires et moléculaires de la transdifférenciation, par une caractérisation approfondies de notre modèle murin. Le processus complet de la transdifférenciation des cellules a sera examiné. La capacité des cellules transdifferenciées à sécréter des hormones (l'insuline) sera évaluée. Les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans la survenue du processus devront être étudiés en détail, afin d’identifier les facteurs responsables.

Nous avons travaillé dans le domaine de MEN1 depuis plus de 12 ans. Utilisant l’approche de modèles murins dès le début de notre étude, nous avons étendre notre expertise dans l'analyse des tumeurs endocrines au domaine du développement des cellules endocrines. Nous pensons que nous serons en mesure de faire avancer de manière concrète ce programme de recherche et d’atteindre l'objectif.

La réalisation du programme sera partagée avec nos collaborateurs. Les groupes du Dr Jean-Yves SCOZEC et Dr Martine CORDIER-BUSSAT (désigné comme Partenaire 2 et 3) ont respectivement une expertise renommée dans la caractérisation des lésions du tube digestif et dans l'étude des facteurs endocrines pancréatiques à partir des modèles cellulaires où l'expression du gène MEN1 peut être modulée. Dr. Jörg Tost (partenaire 4) est un spécialiste de l'étude de l'expression des gènes et de la méthylation d’ADN à grande échelle. Ces collaborations seront un soutien indispensable.

Nous sommes convaincus que le programme de recherche proposé ici est un pré-requis afin de mieux comprendre l'impact de la transdifférenciation à la fois dans un contexte physiologique ou pathologique. Sa réalisation doit nous aider à obtenir des indices pertinents et indispensables pour ses applications cliniques, en particulier pour la conception de nouvelles stratégies pour le traitement du diabète.

Coordination du projet

Chang Xian ZHANG (INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE - DELEGATION DE LYON) – zhang@lyon.fnclcc.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

INSERM U1052 INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE - DELEGATION DE LYON
EZUS-LYON EZUS LYON I
CEA-IG COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES - Direction des Sciences du Vivant - Institut de Génomique
INSERM U1052 INSTITUT NATIONAL DE LA SANTE ET DE LA RECHERCHE MEDICALE - DELEGATION DE LYON

Aide de l'ANR 500 000 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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