Révéler les secrets du pancréas : l’imagerie 3D redéfinit la répartition des cellules des îlots

Révéler les secrets du pancréas : l’imagerie 3D redéfinit la répartition des cellules des îlots

Des chercheurs de l’Université d’Umeå ont réussi à imager un organe humain entier, un pancréas, en résolution microscopique. En colorant différents types de cellules avec des anticorps, puis en examinant l’organe entier à l’aide de techniques d’imagerie optique 3D, leurs données fournissent une image partiellement nouvelle du pancréas. Les résultats peuvent être d’une grande importance pour la recherche sur le diabète, notamment pour le développement de divers nouveaux traitements.

Le pancréas est un organe clé dans le développement du diabète, une maladie qui touche aujourd’hui plus d’un demi-milliard de personnes. Il contient des millions de petits groupes de cellules, appelés îlots de Langerhans, dont la fonction est de réguler le taux de sucre dans le sang dans le corps. Les îlots contiennent principalement des cellules bêta et alpha, qui produisent respectivement les hormones insuline et glucagon. L'insuline est libérée dans la circulation sanguine et agit comme une clé qui libère les cellules du corps afin qu'elles puissent absorber le sucre (glucose), la principale forme d'énergie du corps, après un repas. Le glucagon, à son tour, libère des réserves de glucose lorsque nous avons besoin d’énergie. Le glucagon, à son tour, libère des réserves de glucose lorsque les cellules ont besoin d’énergie. Ces deux types de cellules communiquent également directement entre eux pour optimiser les niveaux de glucose appropriés dans le corps.

Les cellules d’insuline et de glucagon ont été découvertes il y a plus de cent ans et on a longtemps cru que les îlots devaient contenir les deux types de cellules pour former une unité entièrement fonctionnelle.

Ulf Ahlgren, professeur, département de biologie médicale et translationnelle

Difficile d'étudier

Étant donné que les îlots de Langerhans ne représentent que quelques pour cent du pancréas, malgré leur grand nombre, il a toujours été très difficile de les examiner directement dans le pancréas. Dans la plupart des cas, les chercheurs ont dû examiner des coupes de tissus qui ne fournissaient qu’une image 2D d’une très petite partie de l’organe. Les chercheurs d’Umeå ont désormais utilisé des techniques optiques 3D permettant de marquer différents types de cellules avec des anticorps de couleur fluorescente.

Organe entier en résolution microscopique

"En divisant l'organe entier en morceaux plus petits, nous permettons aux anticorps d'arriver là où ils doivent aller. Parce que nous savons d'où vient chaque morceau, nous pouvons ensuite, après avoir scanné les différentes parties individuellement," reconstituer le pancréas entier. Cela nous permet d’effectuer une variété de calculs et d’étudier quels types de cellules sont présents et où elles se trouvent dans l’espace 3D, car nous connaissons les coordonnées 3D, leur volume, leur forme et d’autres paramètres pour chaque objet contaminé dans tout l’organe.

Nouvelle perspective sur la cularité insulaire

En plus des nouvelles données sur la répartition des cellules productrices d'insuline dans le pancréas, les chercheurs montrent désormais que les cellules productrices de glucagon ne sont pas présentes dans jusqu'à 50 % des îlots de Langerhans, qui contiennent des cellules insuliniques. Cela contraste avec ce que l’on pensait auparavant, selon lequel on pensait que les îlots contenaient à la fois des types de cellules exprimant l’insuline et le glucagon avec le même îlot.

Cela a été une surprise pour nous et je pense que ces résultats pourraient être d'une grande importance pour la recherche sur le diabète. Premièrement, cela montre que les îles ont une composition ou une cellularité beaucoup plus inégale qu’on ne le pensait auparavant. Cela pourrait signifier que des îlots de composition différente sont spécifiquement spécialisés pour répondre à différents signaux et/ou pour fonctionner dans différents environnements métaboliques. Bien sûr, nous voulons vraiment le savoir», déclare Ulf Ahlgren.

"Deuxièmement, une grande partie de la recherche sur le diabète est menée sur des îlots isolés de Langerhans provenant de donneurs décédés. Puisque nous montrons également que cette composition inégale est largement liée à la taille des îlots, cela signifie que les résultats de telles expériences pourraient ne pas refléter pleinement." comment les îlots du pancréas vivant sont structurés et fonctionnent. Cela pourrait potentiellement être important pour tout, depuis les greffes d’îlots pour le diabète de type 1 jusqu’aux études visant à créer des îlots de Langerhans à partir de cellules souches.

Base pour les études futures

L’équipe de recherche va maintenant continuer à travailler pour déterminer si ses méthodes peuvent être utilisées pour déterminer si d’autres types de cellules du pancréas sont également impliqués dans la formation des îlots d’une manière jusqu’alors inconnue. En outre, ils étudieront si les choses sont similaires dans les modèles murins, ce qui pourrait avoir un impact sur l'utilisation de souris pour la recherche préclinique sur le diabète.

"Les méthodes et les données que nous publions actuellement peuvent constituer une base importante pour de futures études sur le matériel humain afin de mieux comprendre ce qui se passe dans le pancréas lors du développement du diabète de type 1 et de type 2, mais aussi dans des maladies telles que le cancer du pancréas", explique Ulf Ahlgren.

Les résultats sont publiés dans la revue Nature Communications. Les auteurs de l'article sont Joakim Lehrstrand, Wayne Davies, Max Hahn, Tomas Alanentalo et Ulf Ahlgren, tous du Département de biologie médicale et translationnelle de l'Université d'Umeå, et Olle Korsgren du Département d'immunologie, de génétique et de pathologie de l'Université d'Uppsala.

Sources :