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Our work is divided in two parts. The first part consists of an analysis of metabolic characterisitics of subjects whose glucose tolerance has been assessed by oral-induced hyperglycaemia (OGTT) and the new W.H.O. diabetes criteria, according to their insulin sensitivity and β-cell function evaluated by HOMA model. Subjects formed a retrospective cohort and were patients treated in the “University Hospital Saint-Luc”.
Our population was composed of “concordant” and “discordant” subjects as for former and new criteria, un function of their glucose tolerance stratification (three possibilities for each methods : normal (NGT), glucose intolerance (IGF-IGT) or diabetes).
According to literature, the new diabetes diagnosis criteria are more recommended that the former ones; and the HOMA model would currently be more recommended for the assessment of insulin resistance. In our study we found that the former and new criteria were not entirely concordant, which makes them different. Moreover, the concordance between the two criteria is more relevant for subjects having a normal glucose tolerance and this is not the case for subjects intolerant to glucose or having diabetes. However, we could not see whether the new criteria enabled us to detect more “sick” patients, as mentioned in literature.
We nevertheless hope to see this statement reviewed later.
In relation with the HOMA model for the assessment of insulin resistance, we showed that the insulin sensitivity (HOMA %S) enables to distinguish glucose tolerant subjects having a normal glucose tolerance and those being intolerant to glucose or diabetic, but the β secreting function does not always allow this.
The second part consists of a prospective study; an analysis of metabolic characteristics of subjects submitted to a lipid tolerance test following recently published modalities.
This analysis was conducted in function of their sensitivity to insulin and β secreting function with aid of HOMA model, and referred to past-prandial triglycerides. According to the literature, a great increase in triglycerides following a fat-rich meal expresses higher risk of insulin resistance compared to a reduced increase in post-prandial triglycerides.
In our study we observed that subjects having a serioud triglycerides increase after a test meal differed from those who saw a minor triglycerides increase, but not for all metabolic parameters. However, the HOMA iondex fro insulin sensitivity (HOMA % S) is significantly different for the two groups contrarily to the HOMA index for β-cell function index (HOMA %B).
our wish is to see in the future what would occur if a larger sample than ours was taken with more diverse subjects as far as their glucose tolerance is concerned Notre travail est subdivisé en deux parties. La première consiste en une analyse des caractéristiques métaboliques des sujets dont la tolérance glucidique a été évaluée par l’hyperglycémie provoquée par voie orale (HGPO) et par les nouveaux critères O.M.S. de diabète en fonction de leur sensibilité à l’insuline et de leur fonction sécrétoire β à l’aide du modèle HOMA, dans une cohorte rétrospective de patients des Cliniques Universitaires Saint-Luc. Notre population était constituée par des sujets « concordants » ou « discordants » pour les anciens et les nouveaux critères, en fonction de leur statification selon la tolérance glucidique (3 possibilités pour chaque méthode : normale (NGT), intolérance au glucose (IFG-IGT) ou diabète)).
Selon la littérature, les nouveaux critères de diagnostic du diabète sont plus indiqués par rapport aux anciens critères ; et le modèle HOMA serait actuellement mieux indiqué pour l’évaluation de l’insulino-résistance. Dans notre travail nous avons trouvé que les anciens et les nouveaux critères ne sont pas tout à fait concordants, ce qui les rend différents. De surcroît, la concordance entre les deux critères concerne d’avantage les sujets ayant une tolérance glucidique normale, et pas les sujets intolérant au glucose ou diabétiques. Mais nous n’avons pas pu vérifier, comme le signale la littérature, que les nouveaux qu’) l’avenir, on puisse revoir cette constatation.
Pour ce qui est du modèle HOMA dans l’évaluation de l’insulino-résistance, nous avons trouvé que la sensibilité à l’insuline (HOMA %S) permet de différencier les sujets avec une tolérance glucidique normale et les sujets ayant une intolérance glucidique ou diabétiques, mais la fonction sécrétoire β ne le permet pas toujours.
La deuxième partie consiste en une étude prospective ; analyse des caractéristiques métaboliques de sujets ayant été soumis à un test de tolérance lipidique selon des modalités récemment publiées, en fonction de leur sensibilité à l’insuline et de leur fonction sécrétoire β à l’aide du modèle HOMA , et ce, selon la réponse postprandiale en triglycérides.
Selon la littérature, une forte augmentation des triglycérides après un repas riche en lipides traduit un risque plus élevé d’insulino-résistance en rapport avec les sujets qui font une faible augmentation des triglycérides postprandiaux. Dans notre travail nous avons trouvé que les sujets qui font une forte augmentation des triglycérides après le repas-test, diffèrent de ceux qui manifestent une faible augmentation des triglycérides mais pas pour tous les paramètres métaboliques. Néanmoins, l’index HOMA pour la sensibilité à l’insuline (HOMA %S) est significativement différent dans les deux groupes, contrairement à l’index HOMA pour la fonction sécrétoire β (HOMA %B). Notre souhait pour l’avenir est de voir ce qui se passerait si l’on prenait un échantillon plus important que le notre avec des sujets plus divers de par leur tolérance glucidique

Hyperglycemia --- Hyperlipidemias --- Insulin

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Recurrent hyperglycemic episodes in glucose intolerant patients might contribute to the progressive loss of compensatory insulin secretion by the pancreas and thus to the evolution towards type 2 diabetes and to the progressive deterioration of that disease. It should be noted that hypoglycemia is also deleterious for β cells. In rat islets cultured in increasing glucose concentrations (2, 5, 10 or 30 mM further referred to as G2, G5, GlO or G30), oxidative stress response genes expression (Hmox-1, cMyc, Mtla) is minimal in Gb, highly upregulated in G2 and G5, and moderately upregulated in G30. This asymmetric V-shaped expression profile is similar to the profile of later occurring apoptosis, suggesting that oxidative stress might be implicated in the induction of apoptosis in β cells exposed to extreme glucose concentrations. In this context, metallothioneins (MTs) are particularly interesting. Indeed, Mtla expression is one of the most influenced by glucose concentrations. Moreover, in addition to their role in metal detoxification, MTs can act as antioxidant agents in various tissues. The aims of tins master thesis were first to reveal MTs protein expression in β cells exposed to extreme glucose concentrations both in vitro and in vivo, and secondly to evaluate the potentially protective effect of ZnC12, an inducer of MTs expression, on β cell apoptosis under these conditions. Male Wistar rat islets were cultured 18h to 1 week in RPMI medium containing 5g/l BSA and 2, 5, 10 or 30 mlvi of glucose +1- 100 iM of ZnC12. mice were used as a hyperglycemic animal model. In order to induce β cell rest, male Wistar rats were imposed a 1 to 3 days fast. Finally, releasing 1 µl/h of insulin detemir (using subcutaneous osmotic pumps) in NMRI mice permitted me to obtain a hypoglycemic animal model. The levels of mRNA were measured by RT-qPCR. Apoptosis levels were evaluated by 2 DNA fragmentation detection techniques: histone complexed cytosolic DNA fragments measurement by ELISA assay and TUNEL. The protein expression of MTs was revealed by immunohistofluorescence. The culture of rat islets in G2 and G30 induces an increase in Mtla/Tbp mRNA ratio compared to G 10 (C—70 fold in G2 and 25 fold in G30). Results obtained in mice islets are only similar in G2. No increase in MTs protein expression was detected with the antibody I used. In vivo, Mtla expression is upregulated ‘5 fold in 3 days fasting rats and 4 fold in hypoglycemic mice compared to controls. In Leprb mice islets, Mtla/Tbp mRNA ratio upregulation is flot significant while MTs protein expression is reduced compared to controls. The culture of rat islets in G5 and G30 induces an increase in beta-cell apoptosis (12 fold in G5 and 2 to 4 fold in G30) compared to Gb. Adding 100 gM ZnC12 to the medium increases Mtla mRNA and protein levels independently from glucose concentration, and decreases beta-cell apoptosis by 27% in G5 and by 40-65% in G30. Extreme glucose concentrations induce an upregulation of MtIa mRNA expression without any detectable increase in protein expression in islets both in vitro and in vivo. In vitro, these conditions induce an increase in apoptotic f3 ceils levels which is significantly reduced by adding ZnCl2 to the medium La répétition d’épisodes d’hyperglycémie postprandiale chez les patients souffrant d’intolérance glucidique pourrait contribuer à la dégradation progressive de la capacité du pancréas à sécréter l’insuline de façon compensatoire et donc à l’évolution de l’intolérance au glucose vers le diabète de type 2 puis à l’aggravation progressive de ce dernier. Par ailleurs, l’hypoglycémie est également néfaste pour la cellule β. Dans des îlots de rat cultivés en présence de concentrations croissantes de glucose (2, 5, 10 ou 30 mM soit G2, G5, G 10 ou G30), l’expression de gènes de la réponse au stress oxydatif (Hmox-1, c-Myc, Mt1a) est minimale en G1 0, fortement augmentée en G2 et G5, et modérément augmentée en G30. Ce profil d’expression en V asymétrique est semblable à celui de l’apoptose qui survient ultérieurement, suggérant un possible lien causal entre stress oxydatif et apoptose des cellules β exposées à des concentrations extrêmes de glucose. Dans ce contexte, les métallothionéines (MTs) sont particulièrement intéressantes. En effet, Mtla est un des gènes dont l’expression est la plus modifiée en présence de concentrations faibles et élevées de glucose. D’autre part, les MTs exercent, en plus de leur rôle de détoxification des métaux, des effets antioxydants dans divers tissus. L’objectif de ce mémoire était double. Primo, étudier l’expression des MTs dans les cellules β exposées à des concentrations extrêmes de glucose in vitro et in vivo. Secundo, évaluer l’effet potentiellement protecteur du ZnC12, un inducteur de l’expression des MTs, sur l’apoptose des cellules β dans ces conditions. Des îlots de rats Wistar mâles ont été cultivés de 18h à 1 semaine dans un milieu RPMI contenant 5g/l de BSA et 2, 5, 10 ou 30 mM de glucose +1- 100 iM de ZnCl2. Comme modèle d’animaux hyperglycémiques, j’ai utilisé des souris Leprb. Afin d’engendrer une situation de repos des cellules f3, des rats Wistar mâles ont été mis à jeun de 1 à 3 jours. Enfin, un modèle de souris hypoglycémiques a été mis au point par implantation sous-cutanée, chez des souris NMRI, de pompes osmotiques diffusant de l’insuline detemir (Levemir®, 100 UlIml) à un débit de 1 i1Iheure durant 3 à 7 jours. Les taux d’ARNm ont été mesurés par RTq-PCR. Les taux d’apoptose ont été évalués par 2 techniques de détection de la fragmentation de l’ADN: la mesure par ELISA des fragments cytosoliques d’ADN associés aux histones et la méthode TUNEL. L’expression protéique des MTs a été révélée par immunohistofluorescence. La culture d’îlots de rat en G2 et G30 entraîne une élévation du ratio d’ARNm de Mtla/Tbp par rapport à GlO (70 fois en G2 et 25 fois en G30). Dans des îlots de souris, on obtient des résultats similaires lors de la culture en G2. L’augmentation de l’expression protéique des MTs n’a pas été détectée avec l’anticorps utilisé. In vivo, l’expression de Mt]a est augmentée de 5 fois chez des rats mis à jeun 3 jours et de 4 fois chez des souris hypoglycémiques par rapport à leurs contrôles respectifs. Dans des îlots isolés de souris Leprb, le ratio d’ARNm de Mt1a/Tbp est augmenté de manière non significative alors que l’expression protéique des MTs diminue par rapport aux contrôles. Comparée à Gb, la culture d’îlots de rats en G5 et G30 entraîne une augmentation du pourcentage de cellules apoptotiques (l2 fois en G5 et 2 à 4 fois en G30). L’addition de 100 jtM de ZnC12 au milieu augmente l’expression de l’ARNm et de la protéine codés par Mtla quelle que soit la concentration de glucose, et réduit de 27% l’apoptose induite par G5 et de 40-65% l’apoptose induite par G30 dans les cellules β. En conclusion, l’exposition d’îlots de Langerhans à des concentrations extrêmes de glucose in vitro et in vivo entraîne une augmentation de l’expression de l’ARNm de Mtla sans augmentation détectable de la protéine. In vitro, ces mêmes conditions provoquent une augmentation du pourcentage de cellules 13 apoptotiques. Cette augmentation est réduite de manière significative par l’addition de ZnCl2 au milieu de culture.

Oxidative Stress --- Metallothionein --- Insulin-Secreting Cells --- Glucose Intolerance --- Hyperglycemia

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Blood Glucose --- Hyperglycemia --- Gallbladder Emptying --- Cholecystokinin --- Gallbladder --- Pancreatic Polypeptide --- drug effects --- physiopathology --- secretion --- metabolism

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Hyperglycemia --- Vasodilation --- Hyperinsulinism --- Forearm --- Vasoconstriction --- physiopathology --- physiology --- blood supply --- drug effects

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Amino Acids --- Gastric Acid --- Hyperglycemia --- Pancreatic Polypeptide --- Blood Glucose --- Pancreatic Polypeptide --- pharmacology --- secretion --- metabolism --- metabolism --- physiology --- secretion