Glucocorticoïdes et métabolisme intracrine du cortisol dans les îlots de Langerhans humains : Impact sur la sécrétion d'insuline stimulée par le glucose

Glucocorticoids and Intracrine Cortisol Metabolism in human Islets : Impact on Glucose Stimulated Insulin secretion

• Auteur / Autrice : Omolara Khadijat Tijani
• Direction : Stéphanie Espiard, Caroline Bonner
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 10/12/2024
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École graduée Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Recherche Translationnelle sur le Diabète (Lille ; 2002-....) - Recherche translationnelle sur le diabète - U 1190
• Jury : Président / Présidente : Bruno Fève
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bertrand Blondeau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jamileh Movassat, Benjamin Bouillet
• DOI : 10.70675/fb776aaez39eez41a6za2c3zfca980d80ab3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diabètes

Étiologie

Corticothérapie

Complications (médecine)

Insuline

Sécrétion

Glucocorticoïdes

Métabolisme

Îlots pancréatiques

Biodisponibilité

Diabète

étiologie

Effets secondaires indésirables des médicaments

Sécrétion d'insuline

Glucocorticoïdes

métabolisme

3-Oxo-5-alpha-Steroid 4-Dehydrogenase

Ilots pancréatiques

Biodisponibilité

Mots clés libres

Glucocorticoïdes

Biodisponibilité des glucocorticoïdes

Métabolisme des glucocorticoïdes

Îlots pancréatiques

SRD5A1

Diabète induit par les glucocorticoïdes

Glucocorticoids

Glucocorticoids bioavailabilty

Glucocorticoids metabolism

Pancreatic islets

SRD5A1

Glucocorticoids-Induced diabetes

Résumé

Une exposition excessive aux glucocorticoïdes (GC), comme observée chez les patients recevant une corticothérapie, peut entraîner un dysfonctionnement des cellules β et un diabète chez jusqu'à 40% des patients. Dans l'obésité, une surexposition locale au cortisol secondaire à une altération du métabolisme du cortisol contribue à l'apparition du diabète. Des doses élevées de GC comme la dexaméthasone (DEX) inhibent la sécrétion d'insuline stimulée par le glucose (SISG), mais les effets de doses plus faibles et des autres GC, tels que l'hydrocortisone (HC) et la prednisone (PRED), restent peu étudiés. L'enzyme 5α-réductase de type 1 (SRD5A1) est une enzyme cruciale pour la dégradation des GC, modulant ainsi leur biodisponibilité. L'inhibition de SRD5A1 est associée à une altération de la sensibilité à l'insuline et à un risque accru de diabète. La première partie de ma thèse étudie l'impact de doses ''thérapeutiques faibles'' de PRED (équivalentes à 5 à 10 mg par voie orale) et d'autres GC sur la SISG étudiée par périfusion dans des îlots isolés de pancréas humains. Tous les GCs diminuent significativement la SISG, la DEX ayant un impact plus important que la PRED et l'HC. L'IMC, l'âge ou le sexe n'influencent pas significativement l'impact de la PRED sur la sécrétion d'insuline. La deuxième partie du travail caractérise le métabolisme des GC dans les îlots humains. SRD5A1 est la seule réductase A-ring dans les îlots, et son expression, ainsi que celle de HSD11B1, est localisée dans les cellules β des îlots. Nous avons démontré l'existence d'un métabolisme intracrine du cortisol dans des cultures primaires d’îlots humains. L’expression de HSD11B1 et SRD5A1 est significativement diminuée dans les îlots des donneurs atteints de DT2 par rapport aux donneurs normoglycémiques. La dernière partie visait à prouver que la diminution de la biodisponibilité du cortisol via la surexpression de SRD5A1 dans les îlots humains atténue l'effet inhibiteur des GC sur la SISG. La surexpression de SR5DA1 a permis d’atténuer l'impact de l'HC sur la première phase de la SISG, mais pas de la PRED. En conclusion, même à faibles doses, les GC altèrent la SISG. La diminution de l'expression de SRD5A1 dans les îlots peut contribuer au développement du diabète dans un contexte métabolique. La surexpression de SRD5A1 protège contre l'impact délétère du cortisol sur la SISG. Ces résultats supportent le rôle de SRD5A1 dans la surexposition locale au cortisol et le développement du diabète. Cependant, l'augmentation de l'activité de SRD5A1 ne semble pas efficace pour protéger contre les complications métaboliques induites par la corticothérapie. D'autres aspects de la fonction des cellules β, en particulier la viabilité cellulaire, vont être étudiés. Par ailleurs, le bénéfice potentiel de SRD5A1 dans la modulation de la résistance à l'insuline et de la stéatose hépatique doivent être étudiés. Ces études complémentaires permettront de mieux comprendre le potentiel du gène SRD5A1 dans la modulation de la résistance à l'insuline et de la maladie du foie gras.

Excessive glucocorticoid (GC) exposure, as seen in patients receiving GC therapy, can lead to β-cell dysfunction and diabetes in up to 40% of the cases. In obesity, increased local cortisol exposure due to altered metabolism contributes to diabetes onset. High doses of GCs like dexamethasone (DEX) are known to inhibit glucose-stimulated insulin secretion (GSIS), but the effects of lower doses and other GCs, such as hydrocortisone (HC) and prednisone (PRED), remain underexplored. The enzyme 5α-reductase type 1 (SRD5A1) is a crucial enzyme for GC degradation, modulating their bioavailability. Inhibition or knockout of SRD5A1 is associated with impaired insulin sensitivity and increased diabetes risk. This first part of my thesis investigates the impact of “low therapeutic” doses of PRED (equivalent to 5 to 10 mg administrated orally) and other GCs on glucose stimulated insulin secretion (GSIS). We showed that PRED significantly decreases GSIS, with DEX having a worse effect compared to PRED and HC. BMI, age, or sex do not significantly influence the direct impact of PRED on insulin secretion. The second part of the work aimed to characterize GC metabolism in human islets. SRD5A1 is the only A-ring reductase expressed in islets, and its expression, along with HSD11B1, is localized within the β-cells of human islets. We demonstrated evidence of intracrine metabolism of cortisol in intact primary human islets cultured under dynamic experimental settings. Expression data reveals significantly diminished expression of both HSD11B1 and SRD5A1 in T2D donors compared to normoglycemic donors. The last part aimed to provide proof of concept that decreased cortisol bioavailability via the overexpression of SRD5A1 in human islets mitigates the inhibitory effect of GCs on GSIS. SR5DA1 overexpression attenuated the impact of HC on the first phase of insulin secretion, but not the PRED impact. To conclude, even at low doses, GCs impair GSIS. The decrease in SRD5A1 expression in islets may contribute to the development of diabetes in metabolic context. SRD5A1 overexpression protects against the deleterious impact of cortisol on GSIS, providing additional evidence to support the enzyme's role in local cortisol overexposure and the development of diabetes. However, increasing SRD5A1 activity may not be an effective approach to protect against metabolic complications induced by GC therapy. Other aspects of β-cell function, especially cell viability, need to be studied. Moreover, the potential benefits of SRD5A1 in modulating insulin resistance and fatty liver disease should be investigated. These further studies will provide more insight into the potential of SRD5A1 as a therapeutic target.