Medecine Moleculaire

Medecine Moleculaire

Cours De Médecine Moléculaire

COURS 01 : GENERALITES Régulation du glucose sanguin : - Diabète sucré : Glucose dans les urines - Le glucose sanguin peut s accroître par : o L alimentation (consommation d hydrate de carbone dont glucose) o La production hépatique de glucose o La diminution de la sécrétion d insuline ou diminution de son efficacité o La diminution de la capture du glucose par les muscles Sécrétion de l insuline par les cellules β pancréatiques 1. Entrée du glucose par les transports GLUT 1, 2, 3 ou 4 2. Transformation du glucose en G6P par la glucokinase puis suite de la glycolyse Production d ATP 3. L ATP permet la synthèse de l insuline à partir d ARNm 4. L insuline est ensuite sécrétée via des protéines de transport (IAPP) Rôles de l insuline : - Dans le muscle, permet l entrée de glucose via les GLUT 4 - --- Dans le foie, bloque la sécrétion de glucose par la néoglucogenèse - --- Dans le tissu adipeux, bloque la lipolyse (libération d acides gras libres) Effecteurs pouvant intervenir dans le mauvais fonctionnement de la régulation du glucose : - Gène du diabète - Adipokines - Inflammation (leucrotriènes) - Hyperglycémie (peut-entrainer une résistance à l insuline), Acides gras libres Diagnostic du diabète en phase d état - Les symptômes classiques chez un patient très jeune ou une personne de plus de 50-60ans : Syndrome polyuro-polydipsique; Polyphagie; Amaigrissement++; Coma cétosique - Glycosurie++ et glycémie > à 10mmol/L (Nle = 6 mmol/l) - Glycémie à jeun (8h) > 1.15g/L (tube à bouchon gris) - Glycémie post-prandiale (2h) > 2g/l à au moins deux reprises Autres Définitions - Intolérance au glucose o Glycémie à jeun normale o Glycémie post-prandiale élevée - Hyperglycémie à jeun o Glycémie à jeun élevée o Glycémie post-prandiale normale Phase de Pré-diabète 2 mécanismes - Sécrétion d insuline insuffisante à court terme - Baisse de l efficacité de l insuline Phénomène de stress physiologique Distribution du nombre de diabétiques déclarés selon les grandes zones géographiques - Europe : 32 millions (France : 2-3% de la population) - Amérique du Nord : 21 millions - Asie : Augmentation rapide avec explosion de l obésité - Afrique : Protégée (rations alimentaires restreintes) Différence expliquée uniquement par les modifications majeures du comportement alimentaire - Population la plus touchée : Age Personnes âgées (>60ans), Origine Indiens d amérique Conséquences potentielles de la résistance à l insuline - 1 ères conséquences : Obésité, Hypertension artérielle, Intolérance au glucose, Dyslipidémies (cholestérol, triglycérides) - 2 èmes conséquences : Diabète de type 2, Maladies cardiovasculaires, Maladies neurodégénératives liées au diabète, Cécité, Risque de cancers augmenté, Surcharge en poids du foie (stéatose hépatique)

La sensibilité de l insuline et la fonction du pancréas - Lors d un syndrome de résistance à l insuline : o Diminution de la sensibilité à l insuline o Augmentation de la sécrétion d insuline par le pancréas (compensation) Syndrome non visible par le dosage de la glycémie mais par le dosage de l insuline (hyperinsulinémie) Activation de la voie de l insuline Insuline Récepteur à l insuline (TK) Protéine IRS PI3 kinase Phosphorylation Régulation métabolisme du glucose Introduction aux causes molécules du diabète de type II Knock-out tissu spécifique : Destruction de l expression de l insuline dans un seul tissu - Suppression dans le muscle : Obésité modérée mais Ø conséquence sur le métabolisme du glucose - Suppression dans le foie : Résistance sévère à l insuline + Défaillance hépatique - Suppression dans le tissu adipeux : Amaigrissement, espérance de vie augmentée (Ø intolérance au glucose) - Suppression dans les neurones : Hyperphagie, Obésité très importante, infertilité - Suppression dans les cellules β pancréatiques : Ø réponse à la glycémie, plus de sécrétion d insuline Approche de la génétique du diabète - Certaines caractéristiques peuvent être héritables : Obésité (IMC) - D autres sont peu soumises à l influence de l hérédité - Certains gènes sont en liaison avec le facteur de susceptibilité au diabète : Pro-insuline, Transporteur de glucose (GLUT1) Les lésions secondaires - Le glucose peut se recombiner et se fixer à de nombreuses protéines et devenir un produit dangereux Glycoprotéines - Elles peuvent être responsables d une accumulation dans la MEC et d une augmentation de la perméabilité vasculaire. - Lorsqu on est diabétique, on a donc des pathologies vasculaires diffuses Complications vasculaires importantes. - Lésions secondaires possibles : o Obésité, Hypertension o Hémorragie oculaires (exsudats dans la rétine, néovaisseaux) : 40 % des maladies oculaires sont liées au diabète o Modifications cutanées, Pied diabétique o Recrudescence des infections urinaires et gynécologiques o Atteintes neurologiques (proprioception, ROT) o Atteinte rénales (44% des insuffisants rénaux sont d origines diabétiques) Traitement du diabète (Variable selon que le patient soit obèse ou non, jeune ou vieux ou soit asiatique ou non) - On peut utiliser 4 produits : Metformine (glucophage), sulfonylurée, insuline, glitazone Comment agir contre le diabète : Action sur Mécanismes d action des médicaments Médicaments L alimentation (Gastroparésie) Le pancréas Le foie Le tissu adipeux - Inhibition de la sécrétion de glucagon - Inhibition de l absorption du glucose - Stimulation du GLP - Stimulation augmentée de la sécrétion d insuline - Stimulation de la synthèse d insuline - Inhibition de l apoptose des cellules β de Langerhans - Stimulation de la différenciation des cellules β de Langerhans - Inhibition de la production de glucose - Diminution de la sensibilité hépatique à l insuline Inhibiteurs des glucosidases Sulfonylurée Metformine Thiazolidines Importance du mode de vie dans le traitement contre le diabète - Un changement de mode de vie avec la pratique d un sport et le respect de consignes alimentaires entraine une meilleure réponse dans le traitement contre le diabète que la prise d antidiabétiques oraux.

COURS 02 : SIGNAL ET SECRETION DE L INSULINE Introduction - La fréquence du diabète augmente rapidement (2001, France : 3 millions de diabétique dont 800.000 ignorant leur maladie) A/ Le diabète de type 1, Insulinodépendant - Surtout avant l âge de 40, Fréquence : 1/140.000 Injection quotidienne d insuline (seule hormone hypoglycémiante) - 160.000-180.000 en France - Causes imparfaitement connues : Affection auto-immune touchant un sujet génétiquement prédisposé chez qui un contact avec un agent déclencheur aboutit à une autodestruction progressive des cellules β des ilôts de Langerhans du pancréas. - Symptômes bruyants : Asthénie, amaigrissement, syndrome polyuro-polydipsique Disparaissent avec l insuline - Les atteintes oculaires, rénales, nerveuses et vasculaires sont liées à la durée et à l importance de l élévation de la glycémie - Prise en charge globalement satisfaisante en France (pompes à insuline) B/ Le diabète de type 2, non insulinodépendant - Diabète du sujet adulte (après 40 ans), apparait chez les personnes en surcharge pondérale et sédentaires. - Beaucoup plus fréquent (s accroit rapidement dans le monde) 2000, France : 2 millions + 800.000 ignorant leur maladie. - La sécrétion d insuline est notable mais son activité biologique est diminuée (élévation de la glycémie) - Amélioration de la sensibilité de cette hormone par la perte de poids - Mêmes complications que le diabète de type 1. - Prise en charge : o Conseils hygiéno-diététiques (sport, régime alimentaire) o Monothérapie o Bithérapie - Facteurs de risque (aggravant): Tabac, HTA, dyslipidémie Limité l alcool, les boissons sucrées, le tabac, les aliments gras - Le diagnostic du diabète de type 2 : Glycémie à jeun (8-12h de jeûne) o Sujet normal : Glycémie < 1,10g/L soit 6,1mmol/L o Sujet hyperglycémique : Glycémie entre 1,1g/L et 1,26g/L (entre 6,1mmol/L et 7mmol/L) Risque de diabète o Sujet diabétique : Glycémie > 1,26g/L (7mmol/L) I. La réponse au glucose des cellules β des ilôts de Langerhans du pancréas - Les cellules β adaptent leur sécrétion d insuline aux variations de la glycémie Pénétration du glucose dans les cellules (via GLUT2) puis : o Activation du gène de l insuline Production de l hormone o Synthèse d ATP Augmentation du rapport Fermeture des canaux K+ Dépolarisation cellulaire Entrée d ions calcium dans la cellule Exocytose de l insuline - Principaux tissus cibles : Foie (stocké en glycogène), Muscles (production d énergie), Adipocytes (transformé en acides gras) II. Pancréas A/ Développement du diabète insulinodépendant et masse cellulaire β : Graphique (Page 7) - La survenue du DID est brutale mais précédée d une longue période préclinique asymptomatique (prédisposition génétique + Facteur déclencheur) Réaction immunologie : Destruction progressive des cellules β des ilôts de Langerhans (Ac anti-îlots) - Les manifestations cliniques apparaissent quand plus de 90% des cellules des îlots ont été détruites ou quand les besoins en insuline dépassent les capacités sécrétoires de la masse restante de cellules β. - Entre la survenue des anomalies immunologiques et l apparition des signes du diabète de 5mois à 10ans - La destruction totale des cellules β peut être détectée par l absence de peptide C dans le sérum. B/ Ilots de Langerhans (Page 8) - Pancréas = Organe de 75g constitué de 2 parties : o 99% : Partie exocrine Production d enzymes nécessaires à la digestion, déversées dans le duodénum o 1% : Partie endocrine, contenant les ilôts de Langerhans ( 300.000) dont les cellules β sécrètent l insuline - Richement vascularisé constitué de cellules (nombre variable parfois >1000) dont 60-70% de cellules β au centre - Cellules de la périphérie produisent d autres hormones (cellules α [20%] glucagon, cellules δ [5%] somatostatine)

III. L insuline A/ Le gène de l insuline - Situé sur le chromosome 11 : 1500 pb, 3 exons (dont 1 non codant), 2introns - La pré-pro-insuline est composée de : o Pré-peptide Exon 2 o Peptide B Exon 2 o Peptide C Exon 2 + Exon 3 o Peptide A Exon 3 - Le gène de l insuline est exprimé seulement dans les cellules β pancréatiques B/ Séquences/facteurs protéiques modulant le taux d initiation de la transcription - Ces séquences sont toujours avant la TATA box, elle-même située avant la séquence de transcription - Ces séquences activatrices ou inhibitrices sont reconnues par des protéines nucléaires qui médient cette modulation de la transcription. Exemple de facteurs modulant la transcription : Protéine bhlh spécifique des cellules β - Il n y aura transcription que lorsque le bhlh ubiquitaire (= E2A) se lie avec la bhlh β2 spécifique des cellules β du pancréas C/ Structure de l insuline - La pro-insuline est clivée en insuline + peptide C - Insuline = Hormone peptidique formé de 2 chaînes A et B reliées par des ponts disulfures - Elle est stockée dans des granules de sécrétion dans les cellules β au centre des îlots avec les cellules α (glucagon) autour. - Sécrétion d insuline rapide et direct en réponse : o Aux nutriments : glucose, acides gras libres, acides aminés o Aux hormones : glucagon et hormones gastro-intestinales (GIP et GLP1) Intervient dans l effet incrétine o Aux neurotransmetteurs : Noradrénaline, acétylcholine IV. Les différents transporteurs du glucose ( Transport facilité selon le gradient de concentration) - GLUT 2 :( Faible affinité pour le glucose) o Entrée du glucose dans la cellule pancréatique o Sortie du glucose de l entérocyte o Entrée et sortie de l hépatocyte (à partir du sang) - GLUT 3 : Cerveau ( Forte affinité pour le glucose) - GLUT 4 : Muscle squelettique et cardiaque V. Les mécanismes de la sécrétion d insuline - Le principal signal de sécrétion d insuline est l augmentation du glucose extracellulaire - Le glucose est métabolisé et fournit de l ATP (Glycolyse puis cycle de Krebs) - L augmentation de glucose entraine une sortie de K + Dépolarisation membranaire Entrée de Ca 2+ Libération des grains de sécrétion contenant l insuline (La sécrétion d insuline est donc pulsatile : A chaque pic de [Ca 2+ ]) A/ Rôle de la calmoduline dans la cellule β pancréatique - L augmentation de Ca 2+ dans la cellule peut également se faire par la fixation de l Ach sur la cellule β activant la PLC (formation d IP3 libération de Ca 2+ par le RE). - Liaison Ca 2+ intracellulaire/calmoduline Active la CaM-kinase Phosphoryle des protéines stimulant la sécrétion d insuline. B/ Rôle de la voie des PKA (phosphokinase A) dans l activation de la sécrétion d insuline - La PKA augmente la sécrétion d insuline mais ne peut pas l induire - La fixation de GLP, de GIP ou de PACAP à la surface cellulaire peut induire l activation de l AC (via la protéine Gs) - L Ac produit de l AMPc (à partir de l ATP) activant la PKA qui phosphoryle des protéines stimulant la sécrétion d insuline. C/ Rôle des PKC (phosphokinase C) dans la régulation de la sécrétion d insuline - L augmentation du Ca 2+ active les formes de PKC DAG-indépendantes - Fixation d Ach Activation de la PLC IP3 + DAG Activation des PKC DAG-dépendantes PKC phosphoryle des protéines stimulant la sécrétion d insuline. D/ Sécrétion d insuline et prolifération des cellules β après activation de la voie des MAP kinases - La fixation de certaines hormones de croissance (IGF1, GH, PRL) peut stimuler la voie des MAP kinase Sécrétion d insuline

VI. La Production d insuline (Page 24, 25, 26 et 27) L épissage, la durée de vie et la traduction de l ARNm de l insuline est augmenté par le glucose 1. Dans le noyau des cellules β, Transcription en ARNm de la molécule précurseur : la pré-pro-insuline 2. Traduction dans le cytoplasme de la pré-pro-insuline 3. Lors de l entrée dans le RER, le pré-peptide est clivé : pro-insuline 4. La pro-insuline est transférée dans l appareil de Golgi jusqu à la citerne «trans» où se forment des vésicules sécrétoires recouvertes de clathrine. 5. Dans ces vésicules, l acidification entraine la perte du revêtement de clathrine et l activation d enzymes (Carboxypeptidases E appelées convertases PC1, PC2) qui clivent le peptide C Insuline VII. Traitements Hypoglycémiants (Page 30) : - L évaluation de la moyenne glycémique se fait tous les 2 mois par dosage de l HBA1c (Hb sucrée) 7% Glycémie de 1,5g/L (Normale <6%) - 6 classes thérapeutiques de médicaments : o Biguanides (Metformine):(Efficacité modérée) Augmente la sensibilité à l insuline + Diminue la production de glucose par le foie N agit pas sur la production d insuline Ø Risque d hypoglycémie 3 avantages : Ø prise de poids, Efficace sur la prévention du diabète, Bénéfice cardio-vasculaire significatif 2 inconvénients : Tolérance digestive moyenne, contre-indiquée en cas d insuffisance rénale o Sulfamides hypoglycémiants :(Très efficace au début puis perdent leur puissance d action au fil du temps) Stimule directement la sécrétion d insuline par les cellules β du pancréas (Risque d hypoglycémies) Diminue l insulinorésistance Augmentation de l utilisation de glucose par les muscles Diminution de la production de glucose par le foie Augmentation du stockage de glucose sous forme de triglycérides par le tissu adipeux Durée d action longue favorisant l observance mais prise de poids o Insuline Adaptation posologique très souple Risque d hypoglycémies o Inhibiteurs des α-glucosidases (Efficacité modérée) Diminuent l absorption du glucose au niveau de l intestin grêle Tolérance digestive médiocre o Glinides : Insulinosécréteurs ( sulfamides) Durée d action courte donc faible risque d hypoglycémie sévère et adaptation posologique simple o Glitazones (Efficacité modeste) Augmente la sensibilité de l insuline au niveau du tissu musculaire Agit sur la répartition des graisses Prise de poids, augmente le risque de décompensation cardiaque. Retenir que les sulfamides (Diamicron ) sont les seuls médicaments qui permettent la sécrétion directe d insuline - Le médicament de base du diabétique de type 2 est la Metformine. - En cas d échec de la Metformine, on commence une bithérapie (association de 2 médicaments). On peut associer la metformine avec : o Une Glitazone o Un sulfamide hypoglycémiant o Un inhibiteur de DPP-4 (nouveau médicament) Amplifie l effet incrétine S oppose à la dégradation du GLP-1 (hormone stimulant insulinosécrétion) Freine le glucagon de façon glucodépendante Effet trophique sur la masse β cellulaire Effet neutre sur le poids, durabilité pas encore connue, pas de risque d hypoglycémie (car gluco-dépendant) o Un inhibiteur de l α-glucosidase (Acarbose)

COURS 03 : MECANISMES DE TRANSDUCTION DU SIGNAL DE L INSULINE I. Association de la Metformine et des Glitazones A/ La Metformine : anti-hyperglycémiant d actions multiples - Réduction de la production hépatique de glucose (diminution de la néoglucogenèse +Décélération de la glycogénolyse) Diminue l hyperglycémie nocturne et matinale (Glycémie à jeun) - Stimule l utilisation périphérique du glucose (surtout au niveau musculaire) - Diminue l oxydation hépatique et musculaire des acides gras - Agit sur la translocation des GLUT-1 et GLUT-4 B/ Les Glitazones : insulinosensibilisants et protecteurs pancréatiques - 2 molécules commercialisées : Pioglitazone (Actos ) et rosiglitazone (Avandia ) - Agissent directement sur des récepteurs nucléaires (PPARγ) - Complexe glitazone-pparγ induit l activation et l expression de plusieurs gènes impliqués dans : o L activation de l expression de GLUT-4 dans les cellules musculaires o La différenciation des pré-adipocytes en petits adipocytes sensibles à l insuline dans le tissu adipeux + Redistribution La metformine diminue la masse grasse totale, tandis que la glitazone modifie sa répartition o L action protectrice des cellules β des îlots de Langerhans (hausse des HDL et de LPL, baisse des triglycérides et AGL) Diabète de type 2 Hypersécrétion de glucose par le foie Excès de triglycérides et d AGL Altérations des îlots de Langerhans + Baisse de l insulinosécrétion Insulinorésistance des cellules musculaire Obésité androïde Traitement par Metformine + Glitazone Production hépatique de glucose réduite Production accrue de LPL (hydrolyse les triglycérides) Stimulation de petits adipocytes captant les AGL Pancréas protégé Expression accrue de GLUT-4 par les cellules musculaires Normalisation de la répartition des graisses C/ Chez qui associer Metformine et Glitazones? - Diabétique de type 2 sans comorbidité notable avec HbA1c > 7% - Diabétique de type 2 présentant un ou plusieurs facteurs de risque cardiovasculaire (Objectif : HbA1c < 6,5%) - Diabétique de type 2 obèse ou en surcharge pondérale - NB : Diabétique de type 2 + HbA1c <7% + Ø comorbidité notable Metformine seule suffit Le plus souvent l HbA1c du patient reste >7% et nécessite une bithérapie II. Récepteur à l insuline (Récepteur à activité Tyrosine-kinase) - 4 sous-unités : 2 chaînes α extracellulaires et 2 chaînes β transmembranaires. A/ Effets pléïotropes - Transport du glucose (muscle et adipocytes) - Lipogenèse (foie et adipocytes) 3 tissus cibles : Foie, tissu adipeux, Muscle - Synthèse d glycogène (muscles et foie) - Synthèse protéique - Expression des gènes - Synthèse d ADN - Inhibition de l apoptose B/ Mécanismes d activation 1. Liaison de l insuline 2. Changement de conformation 3. Autophosphorylation des tyrosines kinase 4. Phosphorylation de substrats o Famille IRS (insulin receptor substrate) : La protéine IRS-1 interagit avec la membrane (domaine PH) et avec le récepteur de l insuline (domaine PTB) ; Le domaine tyrosine kinase du récepteur phosphoryle des résidus Tyr de IRS-1 qui agissent comme des sites d ancrage de plusieurs protéines à domaine SH2 o Famille SHC (Src homologous and collagen protein)

III. Principales voies de la signalisation par l insuline - Les protéines IRS et SHC peuvent, une fois activée, activer d autres protéines entrant dans les voies de signalisation de l insuline : o Grb2 (activé par IRS et SHC) entraine la voie des MAPKinase Expression génique Mitogenèse o PI3K (activé par IRS) est composé d une sous unité régulatrice (p85) et une sous unité catalytique (p110) va induire via PDK puis PKB : Synthèse protéique (p70rsk) Synthèse de glycogène (GSK3) Transport de glucose (PKC) Anti-lipolyse Inhibition de la néoglucogenèse Anti-apoptose (Bad) A/ Voie des MAP-Kinase Effets nucléaires, croissance et différenciation - SHC Grb2 (protéine adaptatrice) SOS (facteur d échange nucléotidique) Ras GTP Raf-1 MAPKK MAPK - MAPK pénètre dans le noyau et active des facteurs de transcription Rôle dans la croissance et la différenciation B/ Voie de la PI3K Effets métaboliques - La PI3K phosphoryle en position 3 les phosphoinositides membranes créant ainsi des sites de reconnaissance pour d autres kinases cellulaires comme notamment la PKB et la PKC - L insuline stimule le transport du glucose par : o des voies dépendantes de la PI3-kinase régulant le mouvement des vésicules contenant les GLUT-4 : en passant par l activation de la PKB et de PKC atypiques, le signal de rétention des vésicules contenant GLUT-4 est levé o des voies indépendantes de la PI3-kinase régulant le mouvement des vésicules contenant les GLUT-4 (via CAP) IV. Régulation négative du signal de l insuline A/ Internalisation de l insuline et de son récepteur - par la voie d endocytose médiée par le récepteur L insuline est dégradée dans les endosomes tardifs tandis que la majorité des récepteurs est recyclée au niveau de la membrane B/ La déphosphorylation des phsphoinositides par des phosphotyrosine-phosphatases (PTPases) La déphosphorylation des résidus tyrosine du récepteur et des protéines IRS requiert des protéines phosphatases. C/ Résistance à l insuline 1) Définition - La résistance à l insuline est la diminution de la réponse à l insuline - En pratique : Réponse biologique normale requérant une quantité d insuline élevée (normoglycémie au prix d un hyperinsulinisme) En clinique, la résistance à l insuline est évaluée par l effet de l insuline sur la glycémie : o Glycémie à jeun normale o Glycémie post-prandiale élevée 2) Principales situations cliniques - Situations physiologiques : Puberté, grossesse, vieillissement - Résistance modérée : o Cirrhose o Syndrome des ovaires polykystiques o Diabète de type 2 o Syndrome métabolique : HTA, dyslipidémie, obésité, hyperglycémie, hyperinsulinémie - Résistance sévère : o Syndromes de résistance sévère à l insuline sans lipodystrophie o Syndromes de résistance sévère à l insuline avec lipodystrophie

3) Mécanismes cellulaires - La phosphorylation des résidus sérine ou thréonine semble jouer, vis-à vis du récepteur et des protéines IRS, un rôle antagoniste de celui de la phosphorylation des seuls résidus tyrosine. Physiologiquement : Met fin à l activation du récepteur Pathologiquement : L exacerbation de ce mécanisme induit une résistance à l hormone. o Signaux induisant cette phosphorylation : AGL, acyl-coa, glucose, molécules inflammatoires (TNFα, Il-1β), insuline o Enzymes capables de phophoryler Ser et Thr : PKC, kinase IKK β, MAP kinase, JNK - Mécanismes cellulaires de la résistance musculaire à l insuline induite par les acides gras : L élévation des acides gras libres (résultant d une lipolyse accrue en cas de résistance à l insuline de ce tissu) pourrait conduire à une accumulation de diacylglycérol et d Acyl-CoA dans les muscles et le foie, conduisant à une activation de la PKC et à une phosphorylation de l IRS sur Ser/Thr. 4) Rôle du tissu adipeux dans le contrôle de la résistance à l insuline et du diabète : - Des souris lipoatrophiques (souris A-ZIP, insulinorésistante, diabétique, présentant une stéatose) sont transplantées avec de la graisse Régression du diabète et de la résistance à l insuline - L adipocyte est une cellule de stockage (triglycérides, glucose après les repas) et une cellule endocrine sécrétant des hormones (adiponectine, leptine) et des cytokines (TNFα, Il-6) à effet paracrine et endocrine La leptine et l adiponectine - Dans le foie, favorisent l oxydation des acides gras et empêche la production hépatique de glucose ainsi que la stéatose hépatique. - Dans le muscle, favorisent l oxydation des acides gras et l entrée du glucose et empêche l accumulation de lipides intramyocytaires - Chez les patients diabétiques ou lipodystrophiques, le foie est résistant à l insuline et stéatosique - Chez les patients diabétiques ou lipodystrophiques, les muscles sont résistants à l insuline et chargés en triglycérides

COURS 04 : DIABETE INSULINODEPENDANT (TYPE 1) Introduction Présentation générale de la maladie - Diabète = Maladie auto-immune entrainant la destruction des îlots de Langerhans du pancréas - 4 ème maladie auto-immune la plus fréquente (0,4%) - Susceptibilité individuelle : o Facteurs environnementaux o Facteurs génétique polygénique (surtout CMH) Le diabète insulinodépendant dans le monde - Gradient Nord/Sud : Les finlandais très touché par le DID (41/100.000) - Les migrants acquièrent progressivement les fréquences locales Phénomène environnemental - Augmentation de l incidence de 3,4%/an de le maladie en Europe. - Les enfants sont plus concernés car le pancréas est plus petit (donc plus facile à détruire) - Formes sporadiques (Ø preuve de transmission génétique) = 90% I. Processus génétique - Le risque de développer le diabète lorsqu un frère l a est multiplié par 15 parrapport à la population générale - Si ces enfants possèdent le même CMH 2, le risque d DID est multiplié par 2,4 - Etudes de marqueurs polymorphiques réalisées : Mise en évidence du rôle du CMH II dans la maladie - Pour le gène de l insuline Notion d épistatisme : La zone du gène est impliquée mais pas le gène lui-même, on a la modulation du rôle d un gène par son environnement chromosomique II. Processus immunologique - 1 ère étape : Sensibilisation qui comprend un phénomène initiateur (susceptibilité génétique) - 2 e étape : Sensibilisation des lymphocytes T CD4 de type T helper - 3 e étape : Processus d amplification de la réponse immune avec une coopération cellulaire cytotoxique (destruction complète des ilots de Langerhans) III. Mécanisme général des maladies auto-immunes A/ Rôle central des lymphocytes TCD4 - LTh 1 : Essentiellement cytotoxiques grâce à la production du TNFα, de l Il2, d INF γ - LTh 2 : Essentiellement impliqués dans la tolérance grâce à la production d Il-4 et d Il-10. Activation de cellules immunitaires Coopération Cellulaire Destruction cellulaire Granulome inflammatoire (insulite) B/ Rôle de la cible - Maladie auto-immune à médiation cellulaire - Variations génétiques des constituants cibles : Certaines cellules cibles de la réponse immunitaire seraient moins résistantes. - La taille du pancréas : Importance majeure de la richesse en îlots de Langerhans exprimant en surface l Ag cible. IV. Facteurs intervenant dans le diabète insulinodépendant - Modèles murins : souris diabétique non obèse (NODs) - L environnement peut être un facteur favorisant le diabète mais également un facteur préventif (protecteur) o En milieu usuel, 60% des femelles et 30% des males qui deviennent diabétiques o En milieu germ free (théoriquement protecteur), les souris deviennent 100% diabétiques - Etude du génome des modèles murins par des microsatellites VNTR o Homme : 19 loci contribuent à l expression du DID o Souris : 15 loci (disposés sur 11 chromosomes différents) contribuent à l expression du DID - Autres approche par comparaison à d autres maladies auto-immunes : Les loci impliqués dans le développement du diabète NOD ou humain se recoupent avec ceux identifiés dans 2 autres maladies auto-immunes : Lupus et SEP - Dans les maladies auto-immunes, il y a sans doute des gènes qui sont impliqués dans la mécanique d expression et d autres qui sont spécifiques de maladies : S il y a des loci communs, c est plutôt dans la propension générale à développer la maladie auto-immune mais pas dans la maladie auto-immune elle-même.

A/ Rôle du CMH - Locus DQ humain Locus IAβ chaine murin Polymorphisme fréquent en position 57 - Si aspartate en position 57 Résistance complète au développement du DID (murin humain) (Le locus DR et son équivalent murin sont également impliqués dans la résistance au dibaète, mais contrairement au locus DQ, ils n ont qu un rôle synergique) - Le fait qu il y ait ou non un aspartate en 57 fait que le CMH ne va pas fixer les mêmes peptides : o Si apartate Fixation de peptides avec alanine, sérine ou glutamate en position 9 (contact avec position 57 du CMH) o Si Ø aspartate Fixation de peptides avec asparagine ou glutamate en position 9 Si DQ habituel Activation des LTh1 Développement du diabète Si DQ avec l aspartate Activation des LTh2 Ø Développement du diabète B/ Rôle de la cible : Notion de peptide diabétogène (Le peptide reconnu a-t il une importance) - Les souris aspartate + et aspartate - en position 57 développent autant d anti-ac mais seules les aspartates - permettent la cytotoxicité : Le génotype Asp -, par la fixation d un peptide diabétogène, entraine le développement d une cytotoxicité donc le développement du diabète. 1) Caractérisation des auto-ag et des auto-épitopes susceptibles de déclencher la destruction cellulaire 1. Etude de la mémoire immunitaire - Pancréatectomie d une souris NODs : Si on transfert ses lymphocytes à une souris SCID, le diabète ne se développe pas chez la souris receveuse On est arrivé avant le développement de la mémoire immune donc on sait que c est dans le pancréas qu il faut chercher les antigènes. - Ø Pancréatectomie d une souris NODs : Si on transfert ses lymphocytes à une souris SCID, le diabète se développe chez la souris receveuse. 2. Etude de l ontogenèse - A 5 semaines de vie, début d inflammation autour des îlots avec un début de recrutement des macrophages, LT et LB Début d organisation de la réponse A la base il n y a qu un seul auto-ag puis phénomène d amplification et de recrutement - A la 19 ème semaine, le diabète est installé avec destruction du pancréas 3. Etude de l insulite (inflammation des îlots) - Invasion de l îlot par des cellules infiltrées qui dépendent bien sur de la reconnaissance des Ag cibles - On peut essayer de déterminer quels sont les Ag par les auto-ac - = Preuve histologique du développement du diabète et du stade. 2) 1 er auto-ag étudié : GAD (Glutamate Décarboxylase) - Les Ac anti-gad constitue un élément prédictif de l évolution d un diabète dans le sérum des patients - L extension de l Ag provoquerait aussi celle des auto-ac chez une souris sans pancréas - La réactivité T à Gad se fait par une région de la protéine homologue d une protéine Coxsackie appelée BP2C (protéine virale) Mimétisme moléculaire (au niveau de la zone de liaison CMH-GAD) 3) 2 ème auto-ag étudié : L insuline - Ac anti-insuline détectés chez 50% des diabètes récents Pour qu il y ait des Ac, il faut un Ag (l insuline) donc le pancréas pas totalement détruit - Les CD4 sensibilisés à l insuline accélèrent le diabète chez les souris Nod et sont capables de transférer la maladie chez les souris adoptives - Effet protecteur au stade préclinique, de l administation d insuline orale ou parentérale chez la souris (induction de LTreg) - Le rôle de l insuline est plus tardif que celui de Gad C/ Rôle des cellules du SI - Suppression des LT CD4 ou CD8 ou les 2 Ø diabète - Transfert adoptif Technique consistant à prendre des lymphocytes supposés activés dans une souris, les récupérer et les perfuser chez une souris qui ne va pas les rejeter. - Sérums anti-lymphocytaires protecteurs qu on utilise pour éviter les rejets de greffe. - Balance Th1/Th2 = rôle majeur dans la modulation de la réponse Augmenter le rapport LTh2/LTh1 o Purification des LTh2 et injection en surnombre Protection également contre le diabète induit. o Utilisation des cytokines produites par les LTh2 (Il-10) o Génération d Ac monoclonaux anti-lth1

V. Traitement chez l homme - Immunothérapie chez l homme avec : o Cyclosporine (immunosuppresseur classique) mais molécules très toxiques sur le long terme o Imuran : Diminue la multiplication cellulaire des lymphocytes mais effets secondaires très importants. o Ac monoclonaux ciblant certaines fonctions des lymphocytes (ex : reconnaissance de l Ag, l activation cellulaire, l adressage cellulaire) mais pas sélectifs donc effets secondaires également graves (état d immunosuppression)

COURS 05 : DIABETE NON-INSULINODEPENDANT (TYPE 2) Introduction - Représente 95% des diabètes - En 10ans, le nombre de personnes atteintes du DNID aux Etats Unis a doublé. - Maladie liée à la mauvaise alimentation et à l obésité - Conséquences du diabète : Cécité, insuffisance rénale, amputation des membres inférieurs, IDM, AVC I. Terrain du DNID A/ Facteurs génétiques Rôle dans la résistance à l insuline et sur la diminution de sa sécrétion - Formes familiales, génétiques: mode de transmission du DNID pas mendélien - Formes ethniques : souffrance due au changement alimentaire introduit au 20ème siècle. B/ Facteurs de l environnement - Exercice physique - Régime alimentaire - Genre (Homme/Femme) - Age II. Stades du DNID 1. Résistance à l'insuline Obésité pyriforme (= l'obésité du diabète) 2. Augmentation de sécrétion de l'insuline (due a la résistance à l'insuline) 3. Défaillance des cellules β des îlots de Langerhans (due à l'augmentation de la sécrétion d'insuline) - Pour définir ces stades chez un patient, on étudie : - Phase de résistance l'insuline : Glycémie à peu près normale pendant longtemps car il y a de plus en plus d'insuline sécrétée. - Puis, lorsque l efficacité de l insuline diminue (résistance à l insuline puis diminution de la sécrétion par destruction des cellules pancréatiques), la glycémie augmente rapidement Risque de coma diabétique. - La capture du glucose par le muscle devient de moins en moins efficace (insulinorésistance) d où l obésité puisque le bilan énergétique va être stocké en lipides - Conséquences de l hyperinsulinisme o Obésité (mise en réserve de l énergie sous forme de lipides) o Dyslipidémie (augmentation des triglycérides, des VLDL et du ratio LDL/HDL) o Hypertension artérielle o Hyperuricémie (goutte et insuffisances rénales) o Etat d hypercoagulabilité o Artériosclérose o Etat d hyperactivité adrénergique : visage avec des petites varicosités et des anomalies vasculaires.

III. Caractéristiques métaboliques - Résistance à l insuline des tissus utilisateurs (muscle++ et tissu adipeux) - Inefficacité de l insuline à inhiber la néoglucogenèse hépatique (insulinorésistance hépatique) - Anomalies de la sécrétion d insuline par le pancréas IV. Syndrome de résistance à l insuline - Certaines voies ou effets métaboliques sont très sensibles aux variations d efficacité de l insuline : o Muscles : Captation du glucose (synthèse du glycogène) et métabolisme oxydatif du glucose (production ATP) o Adipocytes : Capture du glucose, Lipolyse (hydrolyse des TG) concentration des AGL o Foie : Synthèse du glycogène et de la néoglucogenèse - La toxicité du diabète est directement liée o au glucose Une hyperglycémie entraîne : GLUT 4 = désensibilisation du muscle Voie glucosamine6p = voie des hexosamines (Voie minoritaire) Glycations anormales (Production artificielle de glycoprotéines anormales) o aux AGL Une augmentation des AGL entraîne une TNFα et IL6 (système de l'inflammation) Aggravation de la résistance Destruction des cellules β pancréatiques AGL (cercle vicieux) V. Mécanismes de transduction du signal de l insuline A/ Les IRS (Insulin receptor substrate protein) (IRS 1 et 2 ont différentes interaction avec le récepteur à l insuline et leur distribution tissulaire est différente IRS 2 +++ dans Foie et Pancréas et IRS1 et IRS 2 dans Muscle) KO de IRS1 : croissance + résistance à insuline mais pas de diabète On arrête seulement la transduction du signal KO de IRS2 : Diabète de type II donc de la résistance à insuline ET faible de l'insuline - Au niveau du Pancréas o KO de IRS 1 Augmentation de la multiplication des cellules β du Pancréas. o KO de IRS 2 Pas de Croissance des cellules β du Pancréas. L insuline a un effet autotrophe sur le pancréas, elle stimule la fabrication des cellules β - Le récepteur à insuline: o Déficit homozygote Décès néonatal o Déficit hétérozygote Augmentation de l insuline mais pas de diabète - Inversement, une augmentation du récepteur entraine une faible augmentation de la sensibilité Ce n'est donc pas une question de quantité de récepteurs - Déficit en activité tyrosine kinase musculaire résistance mais pas de diabète. - Mutants naturels humain (rares : mutations au niveau du récepteur Diabète occasionnel très très rare.

Ce n'est donc pas une question de fonction des récepteurs B/ Les GLUT-4 - Augmentation de l expression musculaire Hypoglycémies (augmente la sensibilité à l insuline) - Augmentation de l expression musculaire de GLUT 4 chez une souris obèse diabétique Guérison du diabète - Augmentation de l expression hépatique de GLUT 1 chez une souris obèse diabétique Stimulation de la voie des hexosamines augmentation de la résistance. Objectif dans le traitement contre le DNID : Surexpression naturelle ou chimique des GLUT4 La base théorique de la lutte contre le DNID est l exercice musculaire - Souris KO hétérozygote pour GLUT 4 : o Mâle : DNID à 4-5 mois o Femelle : Défaut moins prononcé dû à des phénomènes de redondances non identifiés + DNID de la maturité - Souris Homozygote pour GLUT 4 o Décès par défaillance cardiaque o Arrêt de la croissance o Tissu adipeux inexistant chez ces souris C/ La voie Ras - L augmentation de cette voie augmente la sensibilité à l insuline car elle favorise la translocation à la membrane de GLUT4 - La diminution de Ras, dans les muscles en particulier, ne provoque strictement rien au niveau du diabète VI. La néoglucogénèse - Si augmentation de l activité de la PEPCK (Enzyme clé de la Néoglucogenèse) de façon indépendante Glucose : o DNID typique o Diminution de l expression de GLUT 4 dans le muscle - L hyperglycémie à elle seule peut induire le diabète VII. Etudes génétiques - Dans certaines lignées, un gène dominant influe sur le développement de la résistance à l insuline, - Dans d autres lignées, ces gènes sont récessifs Le diabète se déclare + /- vite, est + /- grave. VIII. Le MODY - Diabète de la maturité qu on observe chez les jeunes (avant 25ans). - Défaillance du pancréas due à un déficit en glucokinase - Formes familiales - Dans certaines familles on observe d autres déficiences : facteurs transcriptionnels hépatiques (HNF), Co-facteur de l insuline Conclusion - Le DNID dépend de la capacité à augmenter la sécrétion d insuline (capacité sécrétoire du pancréas) - Les obésités de la maturité ne se transforment pas toutes en diabète - Objectifs thérapeutiques futuristes du DNID : o Greffe de cellules pancréatiques o Facteurs de croissances pour stimuler la croissance pancréatique o Administration d insuline exogène Eviter l épuisement du pancréas et le passage résistance à l insuline

COURS 06 : BASES MOLECULAIRES DES COMPLICATIONS DU DIABETE I. Rappels cliniques : Diabète de type I et II - Cas clinique n 1 : 17ans, amaigrissement, appétit normal, syndrome polyuro-polydipsique, glucosurie, corps cétonique dans les urines, Glycémie >10mmol/L o Diagnostic: diabète insulino-dépendant, fondé sur l hyperglycémie + sujet jeune + glycosurie avec cétonurie o Traitement : insulinothérapie & régime alimentaire o Suivi biologique : Glycémie capillaire : auto-surveillance glycémique avec lecteurs de glycémie Dosage de l hémoglobine glyquée o But: Normaliser la glycémie Détecter et prévenir l hypoglycémie + l hyperglycémie sévère avec l acidocétose Prévenir les complications du diabète o Par la suite : étude familiale éventuelle, pour définir dans la famille les sujets à risque - Cas clinique n 2 : 50ans, lésions cutanées eczématiformes, antécédents familiaux de diabète, alimentation hypercalorique, absence d exercice physique, IMC = 29, TA=16/9, Glycémie à jeun = 8,9mmol/L, HbA1c = 9% o Diagnostic : diabète de type 2 avec hyperlipidémie, apo B augmentée et cholestérol HDL diminué o Surveillance : Des mesures hygiéno-diététiques : Exercice physique (marche de 15 min tous les jours) Traiter l hyper tension artérielle : chez un diabétique de type 2, l objectif est TA < 135/85 Refaire un bilan de l HTA à 1 mois et de la biologie à 3 mois avec Hb A1c, cholestérol, triglycérides A/ Epidémiologie du diabète - Le diabète est un problème de santé mondial se développant dans tous les pays, mais surtout dans les pays industrialisés - La prévalence du diabète aux USA (adultes de 20 à 74 ans) était de 4,9% en 1990 et de 6,5% en 1998, - Actuellement, au niveau mondial, entre 250 millions de personnes seraient diabétiques, - A l horizon 2025, ce chiffre devrait doubler - Cette «épidémie» est surtout liée au vieillissement de la population, à une mauvaise alimentation, à l obésité et au manque d exercice physique. - En France, 2.000.000 de diabétiques, en 2000 : o 15% insulino-dépendants (type I) survenant le plus souvent avant l âge de 20 ans, o 85% non insulino-dépendants (type 2) survenant le plus souvent > 50 ans est associé à un risque cardio-vasculaire accru Les patients diagnostiqués avant 70 ans n ont que 70% de la durée de vie des patients non diabétiques - Le diabète non insulinodépendant pose un problème de santé publique - Coût financier important en raison du taux élevé des complications dégénératives: 13% des dialysés sont des diabétiques - Le diabète reste la première cause de cécité avant 50 ans dans les pays développés - 5 à 10% des patients diabétiques subiront un jour une amputation d orteil, de pied ou de jambe B/ Critères biologiques de diagnostic du diabète - Normale : Glycémie à jeun < 1.26 g/l soit < 7 mmol/l (g/l X 5,56 = mmol/l ou mmol/l X 0.180 = g/l) - Le diabète se définit par une hyperglycémie chronique, soit par une glycémie à jeun : > 7 mmol/l à 2 reprises - Glycémie 2h après une charge en glucose: > 11.1 mmol/l - Glycémie ponctuelle: > 11.1 mmol/l - HGPO (hyperglycémie provoquée par voie orale) : Après absorption de 75 g de glucose par vie orale et dosage des glycémies toutes les 30 min durant 3 heures C/ Hyperglycémie à jeun non diabétique et Intolérance aux hydrates de carbone - Hyperglycémie à jeun non diabétique: glycémie comprise entre 6 et 7 mmol/l - Intolérance aux hydrates de carbone: Glycémie à jeun < 7 mmol/l et Glycémie à la 2 ème heure de l HGPO > 11 mmol/l - 3 types de patients: o Evolution vers le diabète : 25% à 50% dans les 10 ans o Hyperglycémiques non diabétiques: 25 % à 50% o Retour à une tolérance glucidique normale: environ 25%

II. Aperçu moléculaire de la genèse du diabète : Classification des diabètes Type I - Début brutal - Syndrome cardinal : Polyuropolydipsie, Polyphagie, Amaigrissement, Asthénie, Sujet jeune et mince, Glycosurie + cétonurie - Avant 20 ans - Pas d hérédité familiale - Cétonurie Type II - Découverte fortuite - Asymptomatique - Sujet de plus de 40 ans avec surpoids à prépondérance abdominale - Hérédité familiale de diabètes non-insulino dépendants - HTA - Hypertriglycéridémie - Retard au diagnostic: +/- 5 ans III. Bases biochimiques de la glycation des protéines A/ Généralités - 1 ère étape «l initiation»: processus réversible > base de Schiff qui se transforme en cétoamine stable dont l Hb A1c est un exemple Ce sont les produits précoces de la glycation - 2 ème étape dite «de propagation»: phase de clivage et d auto-oxydation conduisant à des produits connus comme la N- carboxyméthyl lysine (CML) le cas de cristallin (riche en lysine) - Etape terminale ou «de cyclisation»: aboutit à des produits caractérisés par leur coloration brune (produits de Maillard). - La glycation des protéines résulte de la fixation d un sucre réducteur (glucose ou fructose) ou d un aldéhyde sur une fonction amine N terminale d une protéine, les acides aminés concernés étant le plus souvent la valine ou la lysine - Réaction non enzymatique : formation d un composé dit «base de Schiff» - Réaction dépendante du temps d exposition au sucre et donc du niveau de la glycémie - Réarrangement de la base de Schiff en composé stable dit «Amadori»(Kétoamine et fructosamine). - La glycation dépend : o de la durée de vie de chaque protéine o de la concentration en ose Degré de glycation = [C] X T (durée hyperglycémie) x t 1/2 (demi vie) X F (facteur complexe, ph, température) - Protéines glyquées o Hémoglobine et fructasamine (outil diagnostic) o Insuline et les récepteurs d insuline o Protéines de la myéline o Lipoprotéines o Cristallin (cataracte) o Fibrinogène (paroi vasculaire) o Collagène (paroi vasculaire) B/ Hémoglobine glyquée - Le glucose est le principal ose à se lier - La glycation de l hémoglobine sur le NH2 terminal de la chaîne β modifie son phi (HbA1c) > dosage - La concentration de l HbA1c dans le GR = «l historique» de la glycémie durant les 120 jours précédents (moyenne de la durée de vie des GR). - Dans l hémoglobine, lors de la glycation, l acide aminé le plus réactif est la valine NH2 terminale de la chaîne β - Les lysines des chaînes α et β et la valine α NH2 terminale peuvent également être glyquées Rôle : Evaluer l équilibre biologique - Dosage d une importance majeure dans le suivi des patients diabétiques - Dosage indiqué chez tous les diabétiques - Reflet de l équilibre glycémique des 2-3 mois précédents Méthodes de dosage : - Basées sur un changement de charge : Mise en évidence de Hb A0, Hb A1a, Hb A1b, Hb A1c par Chromatographie sur résine échangeuse d ions (CLHP ou HPLC) ou IEF - Basées sur l affinité du glucose pour l acide phényl-boronique : Dosage de l hémoglobine glyquée totale (GHb) - Basées sur des méthodes immunologiques : Mise en évidence de HbA1c par Immuno turbidimétrie ou Immuno inhibition

Interprétation du taux d Hb A1c - indication sur la concentration moyenne de la glycémie durant les 6 ou 8 semaines précédant le dosage - La concentration de l Hb A1c dépend de : la glycémie et de la durée de vie des globules rouges - Interférences sur le dosage par HPLC: technique, hémoglobinopathies, anémies, hémorragies - Connaître les normes utilisées par le laboratoire - L Hb A1c doit être exprimée en % de l hémoglobine A - But poursuivi : o Hb A1c comprise entre 6 et 8%. o Si > 8%, le traitement doit être réévalué, o Si compris entre 6 % et 7% : attention aux hypoglycémies. Si HbA1c ininterprétable : Dosage des fructosamines IV. Bases moléculaires des complications vasculaires 1. Production accrue d espèces réactives de l oxygène o Auto-oxydation du glucose o Surproduction mitochondriale d anions superoxyde o Activation de la NADPH oxydase vasculaire o Glycation des protéines et des produits terminaux de glycation avancée (AGE) 2. Voie des polyols o Glucose + Protéine Voie de polyol Produits finaux de glycation o L'excès de glucose intra-cellulaire est réduit en sorbitol sous l'effet de l'aldose réductase, le sorbitol est ensuite transformé en fructose par la sorbitol deshydrogénase avec formation d un NADH o Conséquences : Diminution de NADPH puis diminution de glutathion réduit Aggravation du stress oxydatif Cette voie diminue le rapport NADPH, H+/NADP+ et cause une baisse de la capacité de protection contre les stress oxydatifs (plus important ++++) En diminuant les cofacteurs réduits (comme NADPH) l activité de certaines enzymes baisse en particulier ENOS (Endothelial NO synthase) Cette voie augmente la concentration de fructose et par conséquent la synthèse des protéines glyquées. 3. D autres voies métaboliques et de signalisation sont activées au cours l hyperglycémie chronique: o Activation de certaines Protéine Kinase (PKC) o Augmentation de la production de DiAcyl-Glycérol activant les PKC o Activation de la voie NFkB (Facteur de transcription nucléaire) Complications sont liées aux produits avancés de la glycation qui se forment sous les macromolécules : o L accumulation extracellulaire des LDL est d une importance majeure dans le développement de l athérosclérose o L hyperglycémie retarderait l épuration du cholestérol des membranes et augmenterait le risque de macroangiopathies par liaisons croisées entre les protéines plasmatiques et les matrices protéiques (AGE) o Les microangiopathies observées dans le diabète auraient une origine identique avec accumulation continue de protéines plasmatiques Ce processus est sous l influence d un déterminisme génétique Ces altérations entraînent une ischémie tissulaire. Conséquences communes à ces mécanismes = STRESS OXYDANT o Augmentation de la production de radicaux libres (ion superoxyde O 2 ) o Inhibition de la GAPDH (Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase) o Activation des voies alternes du métabolisme du glucose. Cibles de l hyperglycémie chronique : - Cellules endothéliales o Anomalie de la barrière endothéliale: (fuite de plasma dans l espace périvasculaire) o Altération des propriétés anti-aggrégantes et anti-inflammatoire de l endothélium o Diminution de la souplesse vasculaire - Péricytes : Disparition des péricytes (Synthèse matrice, contractiles) - Leucocytes circulants : Production de facteur d adhésion (VCAM)

V. Bases moléculaires des complications rénales A/ Généralités - La glycation des protéines de membrane intervient également dans l explication de l atteinte rénale. - L atteinte rénale sera mise en évidence précocement par l apparition d une microalbuminurie (recherchée 1 fois/an) - La recherche et le dosage sont donc réalisés après recherche négative d une protéinurie à la bandelette. Ils font appel à une méthode immunologique (ce qui n exclut pas l usage d ailleurs d un type spécifique de bandelette). B/ Stress oxydatif C/ AGE - Processus chimique de formation sur plusieurs semaines - MB : cibles importantes - Inhibition de l auto-assemblage de certaines protéines: Collagène IV et laminine. - Favorisé par la voie des polyols. - La stimulation des RAGE (RAGE, galectine3, CD36) active NFkB, vers la production de cytokines proinflammatoire - Favoriseraient une différenciation des cellules tubulaires en myofibroblastes. - Voie de traitement possible D/ Facteurs de croissance, Cytokines et inflammation - AGE et TGF-b: effet profibrotique : Activation de PKC et MAPkinase stimule la production de TGFb - Rôle du VEGF dans la néphropathie diabétique (podocytes) - Présence d infiltrats inflammatoire tubulo-interstitiel après chimio-attraction (certaines cytokines) E/ Néphropathie diabétique et microalbuminurie - En France, 7 % des insuffisants rénaux dialysés sont diabétiques (dont 65% sont des DNID), - Détection microalbuminurie = signification pronostique : o Annonce la survenue ultérieure d une néphropathie patente o Définit (surtout vrai pour le DNID) un risque accru de mortalité cardiovasculaire o Diagnostic des patients par recherche de microalbuminurie leur fait gagner près de 10 ans d espérance de vie VI. Bases moléculaires de la surveillance biologique du diabète - Le diabète s accompagne de complications qui apparaissent à long terme et qui touchent de nombreux organes: oeil, rein, système nerveux et cardio-vasculaire. 2 types de complications: o Micro-angiopathies: affectent la microcirculation (rétinopathie ou glomérulopathie), o Macro-angiopathies: touchent les artères, avec atteintes cardio-vasculaires A/ Objectifs de la surveillance biologique - Evaluer l équilibre glycémique o l auto-surveillance glycémique o l hémoglobine glyquée o la fructosamine plasmatique - Dépister les complications dégénératives o la microalbuminurie o les dyslipidémies et la Lp(a) - Vérifier l efficacité et la maîtrise du traitement par le patient

B/ Contrôle des paramètres biologiques et temps d intégration - Auto contrôle glycémique : 5-15 min - Hb A1c (hémoglobine glyquée) : 6 à 8 semaines - Néphropathie - rétinopathie : 5 à 8 ans C/ Surveillance de la glycémie à l hôpital - Dosage effectué sur un échantillon sanguin après un jeûne minimum de 8h, - La concentration du glucose in vitro diminue dans le sang après le prélèvement par glycolyse. Un anti-glycolytique (NaF) est donc utilisé comme anticoagulant (inhibition de l énolase), - Le glucose peut être dosé dans le sang total, le sérum ou le plasma (recommandé) D/ Auto-surveillance de la glycémie - L auto-surveillance quotidienne de la glycémie est un apport très important dans la surveillance du patient diabétique, - La fréquence et l heure de ces contrôles est fixée par le diabétologue, - Les glucomètres mesurent le glucose sur le sang total. Les valeurs sont ajustées pour correspondre à un glucose plasmatique. En effet, les valeurs plasmatiques du glucose sont environ 10 à 15% supérieures à celles du sang total, - Le résultat des glucomètres doit être comparé à celui de la glycémie effectuée au laboratoire par les méthodes classiques. E/ Glucose urinaire - Le glucose urinaire est un paramètre «à seuil» qui n apparaît dans l urine que si le glucose sanguin est supérieur à 10 mmol/l (1,8 g/l), - Le dosage est la plupart du temps semi-quantitatif (comparaison avec une échelle colorée) bien que des lecteurs de bandelettes puissent fournir un résultat quantitatif, - Le dosage du glucose urinaire peut être effectué sur un échantillon d urines ou sur un recueil de plusieurs heures (4 à 24h), - Les valeurs du glucose urinaire reflètent alors un glucose sanguin «moyen» correspondant à la période du recueil. F/ Hb A1c et complications du diabète - Le contrôle glycémique réduit le développement et la progression des complications micro et macro-angiopathiques dans les 2 types de diabète (rétinopathie et néphropathie), - Le risque d hypoglycémie est le facteur limitant, - L évolution de la néphropathie diabétique semble pouvoir être arrêtée uniquement durant les deux premières décades de son développement, - La mesure de l Hb A1c pourrait potentiellement remplacer l hyperglycémie provoquée comme screening et diagnostic du diabète. Conclusion - L hyperglycémie est une condition nécessaire au développement des complications microvasculaires du diabète, elle n est pas suffisante, - Certains tissus sont plus sensibles que d autres aux complications. Cette variabilité peut tenir aux modalités diverses de régulation du transport intracellulaire du glucose. - Une inégalité individuelle existe devant les effets néfastes de l hyperglycémie. - Tout concoure à montrer qu il faut viser l obtention de la normoglycémie le plus précocement possible.

Cours 2 Glucose GLUT 2 activation gène à l insuline sécrétion Insuline (peptide C indispensable) / ATP entrée Ca 2+ fermeture canaux K+ 3 millions de diabétiques en France normal < 1,10 g/l (6,1 mm) < hyperglycémie < 1,26 g/l (7 mm) < diabète (prendre 2 fois) Pancréas : 75 grammes, 1% de pancréas endocrine avec 300 000 îlots Cellules B au centre sécrètent insuline : 75% des C DID = type 1 Prédisposition génétique réaction immunologique (Ac anti îlots) avec glycémie normale diabète clinique quand 90% des îlots sont détruits absence de peptide C qd destruction totale période de latence de 5 mois à 10 ans Gène de l insuline - sur bras court du K 11 - exprimé seulement dans les cellules B du pancréas - ACG = Met - 3 exons donc 1 non-codant : pré-peptide + peptide B + peptide A - 2 introns Modulation du taux d initiation de la transcription - séquences modulant le nb d initiation : éléments cis : activateurs ou inhibiteurs - séquences reconnues pas des protéines nucléaires modulant la transcription - Prot nucléaire bhlh ubiquitaire - Prot nucléaire bhlh B spécifique activation de la B cell E box transactivator 2 - si dn HLH ou bhlh d un autre tissu pas de transcription - Séq régulatrice C2 MafA (= facteur de transc pour faire produire Insuline par d autres C) possible révolution de traitement Insuline - Pro-insuline insuline + peptide C (= peptide de connexion) - Insuline = deux chaînes A et B reliées pas pont SS, hormone polypeptidique - Sécrétion rapide et directe en réponse aux : o Nutriments : Glu, AG, aa o Hormones : glucagon, pancréatiques (GIP, GLP) = 50% de la sécrétion d insuline o Neurotransmetteurs : Ach

Entrée du glucose - transporteur facilité à 12 domaines trans membranaires - GLUT 2 : foie, pancréas, intestin KM élevé activité proportionnelle à la glycémie - GLUT 3 : cerveau, cœur KM bas = affinité +++ organes nobles en 1er - GLUT 4 : muscle, cœur, graisse Sécrétion d insuline - suite à hyperglycémie : glucose entre par GLUT 2 - Krebs ATP fermeture canaux K+ ATP-dep (pas sortie K+) dépolarisation - Canaux Ca voltage-dep (entrée Ca) Ca-CaM CaMKa PO 4 exocytose insuline - Ach Gq GTP PLC IP3 sortie Ca par RE Ca-CaM CaM - entrée depuis extrac : par canaux Ca voltage-dep via GLUT2 - relargage depuis RE : IP3 via Rec Ach PKA - tétramère inactif = 2 régulatrices + 2 catalytiques - Glucagon, GIP Gs AC (Mg+) AMPc PKA (sites R) PO4 insuline PKC - Ach PLC PIP2 IP3 Ca DAG PKC PO4 MAP kinases - Rec hormones de croissance ou Rec IGF1 ou Rec Insuline - Ras MAP K PO4 Modifications post-transcriptionnelles : épissage et durée vie ARNm augmentée par glucose Traduction : augmentée par glucose pré-pro-insuline Modification post-traductionnelles Pro-insuline + enzymes de coupures (RE) Insuline + peptide C (clivage dans Golgi cis) Sécrétion : qualité assurée par PERK - hexamère = inactif + stable - monomère = actif Actions : - glucides : entrée dans les C, inhibe glycogénog, néogucog - lipides : formation TG, inhibe dégradation - protides : aa dans les C, synthèse protéines - embryog : stimule prolifération C

Médicaments : Metformine + 4 autres thérapeutiques +++ diététique + sport o Metformine = biguanide o Glitazole = réduit insulinorésistance o Sulfamide hypoglycémiant les seuls à augmenter la sécrétion d insuline = Augmente sécrétion insuline : fermeture canaux K+ dépolarisation ouverture canaux Ca = Diminue insulino-résistance : / utilisation Glu par usc, diminue production par foie Glycémie à jeun + post-prandiale Prise de poids, hypoglycémie o Inhibiteur de DPP4 «effet incrétine» : DNID = contre la dégradation de GLP1 (Glucagon-like-peptide-1) diminution sécrétion Glucagon GLP1 et GIP / production Insuline o Acarbose = inhibiteur de a-glucosidase = diminue absorption Glu dans intestin Problèmes : hypoglycémie - usc : GLUT 4 - foie : inhibition néoglucog - TA : / stockage, / TG HbA1c < 6% : marqueur sur les 2 derniers mois = Hémoglobine Glyquée

Cours 3 Metformine = le + utilisé - réduction de la production hépatique de glucose - stimulation de l utilisation périph du glucose - translocation GLUT1 et 4 - protection vasculaire Anomalies : Metformine : 1) hypersécrétion Glu 2) excès TG + AG libres (AGL) 3) altération des îlots 4) baisse insulinosécrétion 5) insulino résistance musculaire 6) obésité androïde 1) diminution prod hépatique 2) hydrolyse TG + AGL captés par petits adipoc 3) protection pancréas (AG toxiques) 4) production insuline 5) / GLUT4 usc 6) baisse graisse périviscérale Effets pléïotropiques de l insuline Transport Glu, lipog, glycogénog, synthèse prot, expression gènes, synthèse ADN, inhib apoptose 3 Tissus cibles = foie + TA + muscles Rec à l insuline - 2 a : se lie à l insuline - 2 B : Tyr kinase - 1 molécule d insuline Rec fonctionnel 1) liaison 2) changement conformation : rapprochement 3) autophosphorylation 4) domaine Tyr Kinase phosphorylation prot SH2 : IRS + SHC IRS = Insulin Receptor Substrat - domaine PH : associé à la mb - domaine PTB : en face de Tyr SHC Ras MAP K IRS IP3K PKB transport glucose (PKC) anti-apoptose (Bad) synthèse prot synthèse glycogène (GSK3 déphospho glycog synthase activ ) - IP3K : p85 = régulatrice // p110 = catalytique - phospho séquentielle des PDK (phosphatidyl dependant kinases) PKC + PKB

- stimulation GLUT4 o IP3K-dep : PDK PKC + PKB mobilisation vésicules o IP3K-indep : Flotilline + CAP (sur Rec) Actine F Régulation négative : - internalisation Rec + Insuline via endocytose = contrôle négatif de l insuline. Majorité des Rec sont recyclés vers la mb - PTPases : Régulation par les Phospho-Tyrosine-Phosphatases - Résistance à l insuline = Diminution de la réponse à l insuline Réponse biologique normale avec quantité d insuline élevée En clinique : évaluation selon l effet sur la glycémie Ex : Sd métabolique : stéatose du foie Rec à l insuline : phosphorylation sur : - Tyrosine activation - Sérine ou Thréonine rétrocontrôle négatif pas phospho de IRS donc inhibition de IP3K Inhibition insuline par TNFa et AGL Acyl-Coa PKC MAP-K + JNK phospho sur Ser et Thr baisse IP3K baisse GLUT4 TG Effets délétères des AGL - usc = baisse utilisation du Glu (baisse GLUT4) - foie = / glucogénog / glycémie / insulinémie résistance à l insuline Rôle du TA Transplant souris insulino-résistante (diabète, stéatose) avec graisse régression diabète et résistance AdipoC - stockage des TG - endocrine : sécrétion hormones : adipokines, cytokines, leptine insulino-sensibilité (/ oxydation des AG usc et foie) Foie Sans leptine : AG Acyl-Coa TG vers extrac Avec leptine : oxyd AG dans mito (via AMP-K)

Muscle Sans leptine : AG TG intrac Avec leptine : AMP-K oxydation des AG GLUT4 G6P Pyruvate Lactate Leptine activ AMP-K // inhibition ACC (= Acétyl-Coa carboxylase) Cours 6 DID - > 7 mm, début brutal - Sd cardinal = polyuro-polydipsie, polyphagie, amaigrissement, glycosurie, cétonurie, jeune - TT : insulinothérapie + régime alimentaire - Suivit : glycémie capillaire + dosage Hb glyquée - But o Normaliser glycémie o Prévenir hypog o Prévenir hyperg et acidocétose o Prévenir les complications - +/- Etudes familiales DNID - découverte fortuite - alimentation hypercalorique, génétique, IMC grand, hyperg - apo B augmentée, cholestérol HDL diminué - TT : hygiéno-diététique, HTA Epidémiologie - 250 millions dans le monde, va doubler dans 15 ans - «épidémie» : vieillissement, mauvaise alimentation, obésité, manque activité physique - France : 2 millions = 15% DID + 85% DNID - Complications : dialyses, cécité, amputation Glycémie à jeun < 7 mm = < 1,26 g/l Diabète : a jeun > 7mM à 2 reprises // 2h après repas ou ponctuelle : > 11,1 mm Glycosurie si glycémie > 10mM HGPO = Hyperglycémie provoquée par voie orale : à jeun OK mais post prandiale /

Glycations : toxicité du glucose 1) Initiation : base de Schiff Hb A1c 2) Propagation : clivage + auto-oxydation 3) Cyclisation AGE (Advenced Glycation End Products) = couleur brune Glucose Base Schiff Amadori (stable) AGE Glycation des prot - fixation d un sucre réducteur : +++ Glucose - non enzymatique base de Schiff - en fonction du tps d exposition au sucre + glycémie ex : Hb + Fructosamine Insuline + Rec, Prot myéline, lipoprot, cristallin ( cataracte), fibrinogène, collagène ( vx) Hb A1c = forme glyquée de Hb A - Valine NH2 de la chaîne B - Indication sur la glycémie moyenne depuis 6 mois - Dépend de : glycémie + durée de vie GR - Dosage chez tous les diabétiques o +++ HPLC : charge = chromato échangeuse d ions o Affinité glucose pour un acide phényl-boronique : + sur o Immunologie - Hémolyse hypotonique : accès à Hb HbA = non glyquée - Changement du phi - Normal = 5% (% de l Hb A ) - Diabète = 6 à 8% - Si > 8% : réévaluation du TT - Reflet de la sévérité du diabète Fructosamines - Sd de Prot glyquées plasmatiques : albumine glyquée - Si dosage HbA1c mauvais (hémoglobinopathies) Atteintes vasculaires o Type 1 - / espèces réactives à l oxygène Auto-oxydation du glucose / anions superoxydes / NADPH oxydases glycations + AGE

- Voie des polyols = excès de glucose intrac (aldose réductase) Sorbitol (sorbitol DH) fructose Diminution de NADPH diminution capacité de protection du stress ox / stress oxydatif / synthèse fructose / Prot glyquées o Type II : complications dues aux AGE, ischémie tissulaire, dépendance génétique o Mécanismes cellulaires - DAG PKC baisse NO + / endothéline anomalie de régulation flux sanguin / perméabilité vasculaire / MEC / tonus usc lisses / agrégation plaquettaire thrombose - NFKB angiogenèse, adhésion à la paroi vasc Si Insuline enos (endot NO synthase) / NO inhibition agrégation plaquettaire inhibition migration C usc lisses inhibition adhésion C Hyperglycémie glycations baisse des fonctions du Rec insuline baisse NO + / ET1 Stress Oxydatif = / radicaux libres effets directs sur ADN PARP inhibition de GAPDH / DAG + / PKC activation voies alternes du Mism glucose ion superoxyde - C endot anomalie barrière endot : fuites / inflammation IL6 + / agrégation vasoconstriction - Péricytes disparaissent - Leucocytes adhèrent à paroi (VCAM) Baisse NO thrombose / ET1 vasoconstriction / IL6 inflammation - Angioblastes : / apoptose, baisse prolif, anomalies VEGF néo vaisseaux - Accumulation LDL athérosclérose - Retard de l évacuation du cholestérol de la mb (AGE-Prot plasma) macroangiopathie - Accumulation de prot plasmatiques microangiopathie TT : bloquer les Rec des AGE (Advenced Glycation End Products)

Atteintes rénales = microalbuminurie / MB glomérulaire : car / TGFb hypertrophies mésengiales / MEC lésions tubulaires : myofibroblastes Fibroses Surveillance - microangiopathies : microcirculation : rétine + glomérule - macro angiopathies : cardio-vasc - Vérifier : glycémie + HbA1c + Fructosamine glyquée - Dépister : complication dégénératives : microalbuminurie + dyslipidémies - Efficacité et maîtrise du TT Stress oxydatif - DADPH / DAG / PKC NO / ET1 - / Polyols - / NFKB / RAGE - / AGE - / TGFb dans rein

L insuline et le diabète La régulation de la glycémie est très fine : - 5 hormones hyperglycémiantes : glucagon, adrénaline, noradrénaline, GH, cortisol - 1 seule hormone hypoglycémiante : l insuline. - RQ : Pathologie très fréquente : tout ce qui est associé à un déficit de l insuline En revanche, pas de maladie d hypoglycémie car si carence hormonale, les autres hormones compensent le déficit. Pancréas endocrine : consitué par les îlots de Langerhans formés de : - Cellules beta : représentent 60% des ilots Secrètent de l insuline - Cellules alpha : synthétisent du glucagon (25%) - Cellules delta : somatostatine I) L insuline : A) Structure La pro-insuline est un peptide constitué de 3 chaines Chaine A : liée à l immunogenicité Chaine B : fonction biologique Chaine C Lors du clivage de la chaine C, on obtient l insuline : un dipeptide relié pas deux ponts disulfure. Elle circule sous forme libre, non liée à une protéine, dans le sang. Elle est stockée sous forme d un complexe zinc-insuline : c est la forme cristallisée Elle est libérée en réponse à une élévation de la glycémie. Elle a une demi-vie courte (5mn): nécessité d une action rapide Elle est dégradée par le foie, le rein et tissus cibles.

B) Action de l insuline Mécanisme : L insuline passe par un récepteur qui est un hétérotétramère avec 2 chaines a, 2 chaines B couplé à une activité tyrosine kinase sur la partie C terminale. L insuline se fixe sur les su alpha : - changement de conformation - activation des su Beta : phosphorylation des tyrosines Une fois activé, le récepteur va phosphoryler un autre complexe soluble qui va se propager ds le plasma : IRS, qui peut être phosphorylé en 4 endroits et qui va : - stimuler PLC, PI3K associées aux métabolismes cellulaires, aux signaux de survie ou de vieillissement. C est un facteur capable de modifier complètement l activité de la cellule : signaux de survie, de métabolisme cellulaire, de prolifération. - stimulation de la NA K ATPase : l insuline permet l entrée du potassium dans la cellule. Pour lutter contre l hyperkaliémie, on donne de l insuline ET du glucose. Mais : potassium nécessaire à la synthèse de glycogène et de protéines. Donc : il faut supplémenter en K+ sous insuline. RQ : - Une hypersécrétion d insuline stimule de façon exagérée et inutile le métabolisme cellulaire, une oxydation, une stimulation de l activité mitochondriale, et entraine la création d un environnement qui favorise l inflammation, la réparation cellulaire : vieillissement prématuré de la cellule. Hypersécrétion d insuline : TOXIQUE - La diète et la restriction alimentaire prolonge la vie car cela permet d avoir des taux d insuline bas et de ne pas stimuler le métabolisme pour rien. Action de l insuline : Met en réserve le glucose 3 organes cibles : - Foie : inhibition de la néoglucogenèse cad diminution de la production hépatique de glucose ( baisse de 50% )et stimulation de la glycolyse. - Muscle : stimule le stockage du glucose cad favorise la glycogenèse. Action sur le muscle : production de glycogène qui permet de faire un effort musculaire immédiat sans augmenter le débit cardiaque et la ventilation en puisant dans les réserves énergétiques du muscle. - Tissu adipeux : assure le stockage des AGL en triglycérides (d où l augmentation de poids) et inhibition de la lipolyse cad la libération d AGL et de glycérol. Augmente l utilisation du glucose dans le muscle principalement, et ds le tissu adipeux. réduction de la protéolyse

substrats énergétiques : AA, acides gras libres, glucose. RQ : le cerveau, les gonades, les hématies sont insensibles à l insuline. L insuline fait rentrer le glucose dans la cellule via GLUT4. RQ : On recommande toujours l exercice musculaire pr les diabétiques : quand on fait un exercice musculaire, l insuline n augmente pas car sinon on se retrouve en hypoglycémie et pourtant on a besoin de faire rentrer le glucose dans les cellules. On a des GLUT insensibles à l insuline sous membranaires et qui vont s ancrer dans la membrane en cas d exercice musculaire : permettent de diminuer la glycémie sans avoir à passer par l insuline. L insuline favorise la dégradation du glucose en pyruvate et la production d ATP. En absence d insuline, on arrive quand même a avoir une activité métabolique : l énergie provient de la dégradation des corps cétoniques Les corps cétoniques sont issus d une oxydation des AGL. Ce sont des carburants énergétiques libérés ds le sang dont on se sert très peu. On s en sert quand on est à jeun : on a mauvaise haleine parce qu on exhale des corps cétoniques, on est en situation de dégradation de nos lipides, on forme des corps cétoniques qui servent de carburants très prisés par certains organes (cœur préfère fonctionner avec des corps cétoniques qu avec du glucose) L insuline normalement bloque les corps cétoniques. En l absence d insuline, dans le cas du diabète I, la seule modalité de fonctionnement, c est les corps cétoniques Corps cétoniques : carburants énergétiques acidose métabolique REPAS : l insuline augmente avant le repas Il y a deux phases : - 1 er pic : insuline préformée - 2 e pic : insuline néoformée - La consommation de glucose reste identique mais au cours d un repas on a apport de glucose : on doit maintenir la glycémie. On observe que la glycémie se modifie, augmente puis revient à la normale. On observe que l insuline augmente très rapidement (en 5 à 10mn) juste après la charge de glucose, alors que la production hépatique de glucose diminue de 50%. On augmente la captation tissulaire et l utilisation totale de glucose.

Il y a deux phases à l insulinosécrétion : - Phase céphalique : Stimulation du nerf vague Ici, pendant cette phase précoce de production d insuline de dépend PAS de l augmentation de la glycémie : il y a sécrétion 5 à 10 mn après prise orale des glucides. Cette phase est due par la stimulation par le système parasympathique des glucoincrétines qui vont agir sur les cellules B langerhans. - Phase dépendant de l augmentation de la glycémie. RQ : quand on a une charge en glucose par voie orale, on a plus d insuline que lors d une charge en glucose donnée par voie intraveineuse. En effet, par voie intraveineuse, la phase céphalique n a pas lieu car il n y a pas de stimulation par les glucoincrétines. Il n y a que l insulinosecrétion due à l augmentation de la glycémie. Chez le diabétique, il y a injection d insuline en début de repas pour essayer de limiter les pics de glycémie. Lors du repas : - augmentation de la glycémie - Augmentation de l insuline - Diminution du glucagon : limite l hyperglycémie post-prandiale RQ : il faut éviter l hyperglucagonémie chez les diabétiques. Contrôle de la sécrétion de l insuline : - Glucose - AA - SNA parasympathique : stimulation - SNA sympathique : inhibition de la sécrétion. RQ : lorsqu on fait un exercice musculaire, il y a libération de catécholamines, on empêche l insuline de monter, mais on fait rentrer le glucose malgré tout grâce aux GLUT sensibles à l exercice.

II) DIABETE : A) Diabète type I : insulino-dépendant dysfonction des ilôts de langerhans, sujet jeune carence en insuline Traitement : injection en insuline Mode de révélation : Décompensation diabétique l acidocétose (dans les cas les plus graves : un coma acidocétosique) Révélation sous la forme d un déficit brutal en insuline : - Diminution d entrée de glucose : entraine une augmentation de la production hépatique et une dégradation de glycogène. hyperglycémie majeure : glycémie > 1,6 g/l Hyperglycémie glycosurie sucre entraine avec lui de l eau et des substances dissoutes polyurie soif intense déshydratation majeure - Utilisation des corps cétoniques à partir des AGL : augmentation de la cétonémie acidocétose 2 caractéristiques de la décompensation diabétique : - Polyurie-polydipsie avec déshydratation EC majeure - Acidocétose= acidose métabolique coma acidocétosique +hyperventilation B) Diabète type II On a 1 seule hormone hypoglycémiante, et si on la met trop à contribution on crée un épuisement. Sécrétion d insuline moins sensible, moins efficace, qui augmente moins : désensibilisation des Rc à l insuline. Le glucagon ne diminue plus : hyperglycémie post prandiale. insulinorésistance. L insuline est en général augmentée, mais peut être diminuée ou normale. Elle est toujours augmentée de façon disproportionnée par rapport à la glycémie ce qui conduit à un épuisement pancréatique. Traitement : - Biguanides : potentialisent l action de l insuline - Sulfamides : favorisent la libération de l insuline +amaigrissement et exercice physique.

II - Cartilage fibreux Riche en collagène I Travées de substance fondamentale où se concentrent les chondrocytes Localisation zone d insertion des ligaments ou des tendons disques intervertébraux Ménisques Cartilage articulaire normal Organisation et structure Fibrocartilage Les trois types de cartilage Hyalin : aspect hyalin Fibreux : beaucoup de fibres Élastique : fibres élastiques Le cartilage fibreux combine des propriétés du tissu conjonctif dense (résistance à la traction) et du cartilage hyalin (résistance à la déformation). Entre les fibres de collagène arrangées régulièrement se trouvent des chondrocytes. Coloration: Azan

Cartilage hyalin III - Cartilage élastique Riche en fibres élastiques Localisation pavillon de l oreille ailes du nez Épiglotte Articulation normale Cartilage élastique Croissance du cartilage Appositionnelle : couche chondrogénique interne du périchondre chondroblastes synthèse de matrice emprisonnement secondaire Interstitielle division des chondrocytes synthèse de matrice emprisonnement groupes isogéniques axiaux ou coronaires Cartilage hyalin Cartilage Hyalin

Caractéristiques du cartilage «Amortisseur» 2 grandes caractéristiques : résistance élasticité Périchondre Entoure les pièces cartilagineuses Deux couches externe fibreuse gros faisceaux de fibres de collagène fibres arciformes qui vont dans la couche sous-jacente interne cellulaire = chondrogène cellules chondroblastes I - Cartilage hyalin Rôle du liquide synovial Trachée, larynx, articulations, Constituants Substance fondamentale Fibres Cellules Périchondre Croissance Nutrition Rôle également de lubrifiant Rôle pour évacuer les débris moléculaires Ultrastructure du cartilage articulaire Nutrition du tissu cartilagineux Couche superficielle ou tangentielle Couche transitionnelle ou intermédiaire Couche profonde radiée Absence de vaisseaux Imbibition à partir des vaisseaux du périchondre Liquide synovial pour le cartilage articulaire Couche calcifiée

Cartilage hyalin Cartilage hyalin Cartilage de lapin normal: bleu de toluidine Chondrocyte en culture monocouche Cellules Chondrocytes Morphologie Groupées par deux Chondroplaste SF plus basophile + collagène X et XI globes chondroïques entre les globes chondroïques, travées inter territoriales Synthétisent la MEC

La matrice cartilagineuse Substance fondamentale Protéoglycannes GAG = chondroïtine sulfate et kératane sulfate PG + Acide hyaluronique Agrécanne Les collagènes Composition de la matrice ECM Collagène de type 2 PGs Eau Autres molécules Fibres Collagène II invisibles en coloration standard ( aspect hyalin) Paniers péri cellulaires Collagène IX, X, XI Chondrodysplasie (collagène II muté) Résistance grâce au PG + collagène

G1 Acide hyaluronique Link protéine G2 Kératane sulfate Schéma d une molécule d agrécane Attachée à l acide hyaluronique Chondroitine sulfate G3 Protéine porteuse Collagen II/XI Aggrecan Lumican Matrilin-1 Fibromodulin COMP Decorin Hyaluronan Biglycan Collagen IX ZONE PERICELLULAIRE ZONE INTERTERRITORIALE Collagène XI Collagène II Chondroadhérine Les protéoglycanes Collagène Décorine Collagène IX Intégrine Collagène Acide Hyaluronique Agrécane Biglicane Espace péricellulaire PG : aspect en microscopie electronique Zone d attache entre la cellule et lamatrice à distance dite extracellulaire

Fonctionnement des chondrocytes Cartilage articulaire normal Comment marche-t-il? Chondrocyte normal Fibronectine Collagène II - IV Acide Hyaluronique 5 B 1 1 B 1 vb 5 3 10 H2O H2O H2O - H2O - CD 44 C 5 ß 1 Maintien du Phénotype Prolifération et Adhésion Elasticité du cartilage Microscopique Renouvellement du cartilage Rôle des intégrines : Mécanorécepteurs PGs: Plusieurs centaines de joiurs Collagènes type 2: plusieurs dizaines années Chondrocytes: faible mitoses Adhésion de la cellule Prolifération cellulaire Activité : Synthèse Métalloprotéases Cytokines Viabilité de la cellule

Vue arthroscopie Vieillissement du cartilage Modifications de la longuer des Pgs Modification de la longueur des Acides hyaluronique Diminution du nombre de chondrocytes moins bone réponse des chondrocytes aux facteurs de croissance Lutte contre le vieillissement

Role des cytokines proinflamatoires dans la dégradation du cartilage Facteurs mécaniques Cytokines (Il-1, Il-17, TNF a) Produits de dégradation de la matrice Cytokines proinflammatoires + + Produits dégradant la matrice: Enzymes ++ Stade 0 : Cartilage normal - Facteurs de croissance Médiateurs solubles NO, 7 Arthroscopie Anatomopathologie Intervention de produits proinflammatoires (Prostaglandines)et de la BMP-2 au travers d un mécanisme autocrine qui Augmente l activité anabolique du chondrocyte Stade 3 : Chondropathie fissuraire profonde Facteurs mécaniques Cytokines (Il-1, Il-17, TNF a) Produits de dégradation de la matrice Produits dégradant la matrice: Enzymes ++ BMP-2, PGE2 Augmentation de la synthèse des composants de la matrice 9 Arthroscopie Anatomopathologie Stimulation des génes inductibles du chondrocyte par deux voies indépendantes: une par l IL-1 et une via les intégrines Géne mécanico sensible: l exemple de la cox-2 Stimuli IL-1 Mécanique Intégrine 5 1 5 1 PGE2 D après F Berenbaum et coll. Oarsi 2005: A34

Apoptose des chondrocytes Pression mécanique et apoptose du chondrocyte Pourcentage de cellules apoptotiques et perte en protéoglycanes en présence d'un inhibiteur de l'apoptose (inhibition des caspases) Pourcentage 140 120 100 80 60 40 20 0 Témoins 23 MPa Forte pression Apoptose Libération de glycosaminoglycane (GAG) 23 MPa Forte pression + inhibition des caspases Hyperpression mécanique Apoptose du chondrocyte Perte en protéoglycanes La Lettre du Rhumatologue ACR 1998 - D'après D'Uma (54) IL-1 or TNF- IL-18 LIF OSM IL-6 IL-8 Cartilage matrix synthesis CHONDROCYTE ADULTE SENECENT AVEC LESION ARTHROSIQUE STRESS MECANIQUE Surface du cartilage Matrice dégradée: Cartilage degradation IGF-I BMPs PGE 2 NO, PGE2 MMPs IL-1 ra stnf-r IL-4 IL-10 IL-13 Intégrines modifiées Transduction aberrante Réponse réfractaire aux facteurs anaboliques IGF-1 TGF B IL1 IL17. Réponse anabolique insuffisante. Apoptose augmentée et Dédifférentiation du chondrocyte Le phénomène arthrosique