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Comprendre comment la masse de cellules β pancréatiques qui produisent l’insuline (estimée à 1 million de cellules β chez le rongeur adulte et mille fois plus chez l’homme) est contrôlée au cours de la vie est crucial pour plusieurs raisons : sur un plan cognitif, pour progresser dans la compréhension des mécanismes de régulation de l’homéostasie d’un type cellulaire particulier appartenant à un organe complexe ; sur un plan médical, pour identifier les compartiments cellulaires responsables de l’amplification physiologique des cellules β, et donc pouvoir définir des approches pour accroître la taille de ces compartiments à la demande.

La masse de cellules β pancréatiques augmente tout au long de la vie. Les premières cellules β apparaissent chez le rongeur pendant la deuxième partie de la vie foetale. Il est bien établi que, à cette période, ces cellules β se développent à partir de cellules souches d’origine endodermique localisées dans l’épithélium pancréatique. Ces cellules souches, qui, par définition, n’expriment pas l’insuline, vont se multiplier et activer ou réprimer l’expression d’une série de facteurs de transcription nécessaires à la formation d’une cellule β mature. Il semble clair que pendant la vie foetale, une fois produites, la capacité proliférative de ces cellules β, est négligeable.

Le nombre de cellules β va aussi augmenter pendant la vie postnatale chez le rongeur mais aussi dans différents modèles expérimentaux de régénération. Pendant la vie postnatale, l’homéostasie des cellules β est en théorie le résultat d’un équilbre entre la formation de nouvelles cellules et leur destruction. La formation de cellules β peut résulter soit de leur différenciation à partir des cellules souches comme c’est le cas pendant la vie prénatale - à ceci près que les cellules souches n’ont pas été directement identifiées après la naissance - soit de la prolifération des cellules β matures elles-mêmes. On sait depuis de nombreuses années que pendant la vie post-natale chez le rongeur, les cellules β ont une certaine capacité de prolifération. Par exemple, si l’on injecte un analogue de la thymidine (BrdU par exemple) à une souris ou à un rat adulte quelques heures avant de le sacrifier, moins de 1 % des cellules β incorporent cet analogue de la thymidine. Ce taux d’incorporation de BrdU semblait trop faible pour expliquer la régénération physiologique et, sur cet argument, une néogenèse physiologique de cellules β à partir de cellules souches ou de progéniteurs avait été suggérée pendant la vie postnatale.

Des résultats récents suggéraient que ces cellules souches pourraient être d’origine pancréatique, comme c’est le cas pendant la vie embryonnaire, mais pourraient également provenir de la moelle osseuse (suivant le, ou la, mode « transdifférenciation»). Cette néogenèse à partir de cellules souches pancréatiques serait même le mode prépondérant de formation de nouvelles cellules β dans différents modèles de régénération par exemple après pancréatectomie partielle ou après ligature du canal pancréatique[1]. Toutefois, il n’existait aucune preuve directe d’une néogenèse de cellules β à partir de cellules souches pendant la vie postnatale, et les seuls arguments étaient indirects et fondés sur un calcul théorique (mais assez empirique) mettant en doute que le seul pourcentage de cellules β incorporant du BrdU puisse expliquer l’augmentation de la masse pancréatique visualisée. D’autres arguments comme l’accumulation de cellules β à proximité des canaux pancréatiques (qui auraient contenu les cellules souches), n’ont jamais convaincu la totalité des scientifiques.

Un travail récent de Y. Dor du laboratoire dirigé par D. Melton à Boston (MA, USA) publié en mai 2004 dans Nature propose une autre interprétation [1] : l’augmentation de la masse de cellules β qu’elle soit physiologique pendant la vie postnatale, ou contemporaine de processus de régénération, proviendrait de la prolifération de cellules β préexistantes, et la différenciation à partir de cellules souches serait inexistante ou sans pertinence physiologique. Y. Dor a utilisé une approche élégante fondée sur le suivi cellulaire. Il a croisé deux types de souris : (1) les unes expriment la recombinase Cre sous le contrôle du promoteur du gène de l’insuline, et sa localisation nucléaire n’intervient que si les souris reçoivent du tamoxifène ; (2) les secondes expriment de manière constitutive la phosphatase alcaline placentaire (PAP) humaine mais après action de la Cre qui permet l’excision d’une séquence d’arrêt de la traduction. En croisant ces deux types de souris, on peut donc faire exprimer la PAP par une certaine proportion de cellules β (100 % en théorie, 50 % dans ce travail) en induisant, grâce à des injections de tamoxifène, le transfert nucléaire de la Cre exprimée par les cellules β. L’arrêt du tamoxifène bloquant la fonction de Cre et donc la production de cellules β marquées par la PAP permet alors de suivre les cellules β produites précédemment, qui se développent. En effet, si les nouvelles cellules β qui se développent dérivent de la multiplication de cellules β préexistantes, la proportion de cellules β qui expriment la PAP restera stable avec le temps. En revanche, si les nouvelles cellules β se forment à partir de cellules en amont n’exprimant pas l’insuline, ces nouvelles cellules β n’exprimeront pas la PAP, puisqu’elles se seront développées après l’arrêt des injections de tamoxifène et dans ce cas, la proportion de cellules β exprimant la PAP diminuera. Le travail de Y. Dor indique que la proportion de cellules exprimant la PAP ne diminue pas après arrêt du tamoxifène, ni pendant l’évolution physiologique de la masse de cellules β (pendant les 12 mois suivant l’arrêt du tamoxifène), ni dans un modèle de régénération de cellules β après pancréatectomie. Cela permet aux auteurs de conclure que, pendant la vie postnatale, les cellules β se développent par multiplication de cellules β préexistantes. Ce travail indique de manière convaincante que le rôle physiologique de la prolifération des cellules β dans la régulation de l’homéostasie de ce type cellulaire a donc été sous-estimé.

Dans une perspective thérapeutique pour les patients souffrant de diabète de type 1, les auteurs proposent maintenant de définir des approches pour réactiver la prolifération des cellules β résiduelles présentes dans le pancréas. Pour les auteurs, la différenciation de cellules β à partir de cellules souches serait un événement extrêmement rare sans pertinence physiologique en période post-natale. Ce point me semble ici surinterprété, pour au moins deux raisons : (1) les auteurs ne sont pas ici dans les meilleures conditions pour rechercher une néogenèse de cellules β à partir de cellules souches pancréatiques n’exprimant pas l’insuline. En effet, pour des raisons techniques, l’excision est ici partielle et seule la moitié des cellules β dans ce travail expriment la PAP. Des conditions où 100 % des cellules β∈préexistantes expriment la PAP auraient rendu la recherche de cellules β dérivant de cellules souches beaucoup plus efficace ; (2) il n’est pas sûr que l’on puisse extrapoler les conclusions tirées d’un modèle de régénération (ici régénération après pancréatectomie) à tous les autres modèles de régénération, par exemple après ligature du canal pancréatique ou dans certains modèles d’hyperglycémie.

Enfin, l’extrapolation des données expérimentales à l’homme est hasardeuse : si la capacité proliférative des cellules β de rongeur n’est pas remise en doute, il existe en revanche des données assez convaincantes indiquant que les cellules β humaines ne prolifèrent pas. Si ces données n’ont pas été sous-estimées, alors il est difficile d’imaginer qu’il n’existerait pas de cellules souches dans le pancréas humain adulte.

En conclusion, ce travail a une double portée : (1) scientifique, montrant que, chez le rongeur, l’homéostasie de la masse de cellules β peut s’expliquer par la prolifération des cellules β préexistantes ; (2) politique, proposant que le pancréas adulte ne contienne plus de cellules souches et qu’une future thérapie cellulaire du diabète ne pourra passer que par l’utilisation de cellules souches embryonnaires humaines.