DISCUSSION
Cette étude fournit des preuves que les cellules β peuvent bien fonctionner dans un site de greffe sans cellules non β voisines. Pour étudier les greffons enrichis en cellules β, les îlots devaient être dispersés en cellules uniques pour permettre le tri cellulaire activé par fluorescence. Nos études initiales ont donc étudié l’effet de la dispersion et de la reaggregation des îlots sur les résultats de la transplantation. Lorsque les cellules dispersées étaient réactifs avant la transplantation, moins de cellules étaient nécessaires pour inverser l’hyperglycémie. Après IPGTTs, les îlots réactifs avaient un profil de glucose similaire à celui des souris témoins non diabétiques et non transplantées appariées en poids. Cependant, les souris transplantées avec 2,5 millions de cellules d’îlots dispersées présentaient des taux de glucose dans le sang encore plus bas après le test de tolérance au glucose. Cette découverte indique que la transplantation de cellules d’îlots dispersées peut être efficace, à condition que des nombres suffisants soient transplantés. Cependant, si les cellules des îlots sont réactifs avant la transplantation, la moitié du nombre de cellules peut restaurer la normoglycémie. Ces résultats sont en ligne avec plusieurs études précédentes qui ont montré que les réponses sécrétoires de l’insuline sont diminuées dans les cellules d’îlots dispersées et sont améliorées par la reaggrégation des cellules (24-27). Ce résultat supérieur peut être dû à une influence positive de la communication cellulaire sur la sécrétion d’insuline et soulève des questions quant à savoir si les cellules agrégées sont plus résistantes à l’apoptose. Il est probable que les cellules dispersées se soient formées in vivo après la transplantation, mais cela peut se produire après la perte de nombreuses cellules dans les premiers jours suivant la transplantation. En résumé, il est évident qu’un plus grand nombre de cellules dispersées sont initialement nécessaires pour inverser l’hyperglycémie.
Dans notre étude suivante, des cellules d’îlots dispersées ont été enrichies pour les cellules β par tri de cellules activées par fluorescence. les cellules β ont été triées en fonction de leur fluorescence endogène et de leur diffusion vers l’avant (taille), comme cela a été décrit précédemment (19-21). En utilisant cette technique, nous avons pu obtenir des populations cellulaires de995% de cellules β. Ces fractions enrichies en cellules β ont ensuite été réactifs avant la transplantation. Les souris qui avaient été transplantées avec des agrégats enrichis en cellules β présentaient une inversion rapide de l’hyperglycémie de la même manière que les souris transplantées avec un volume similaire d’îlots entiers. Il est à noter que le nombre de cellules β aurait été plus faible dans les transplantations d’îlots par rapport aux transplantations de cellules β. Il est probable que les greffes de cellules β, avec 95% de pureté de cellules β, contenaient220% de cellules β de plus que dans les îlots. Cependant, le but de l’étude était d’établir si des cellules β purifiées, transplantées dans des volumes similaires à ceux utilisés dans la transplantation d’îlots, pouvaient inverser le diabète et d’établir si des cellules β dérivées de cellules souches pourraient jamais être utiles pour la transplantation chez des patients diabétiques. Dans les tests de tolérance au glucose 4 semaines après la transplantation, les souris transplantées avec des agrégats enrichis en cellules β présentaient des taux de glucose dans le sang légèrement inférieurs et avaient tendance à avoir des taux d’insuline légèrement plus élevés que celles transplantées avec des îlots. Cependant, à 12 semaines, il n’y avait aucune différence entre ces groupes en ce qui concerne la tolérance au glucose, les niveaux d’insuline ou la teneur en insuline du greffon. Dans cette série expérimentale, les souris témoins non diabétiques et non transplantées ont été adaptées à l’âge plutôt qu’au poids. Alors que le poids des souris transplantées était resté stable ou avait chuté pendant leur période de diabète, les souris témoins ont continué à prendre du poids tout au long de l’étude. Leur faible tolérance au glucose et leurs taux d’insuline plus élevés suggèrent que ces souris témoins étaient devenues résistantes à l’insuline. De plus, les taux de glucose plus faibles des souris transplantées peuvent s’expliquer par le fait que des îlots de rats ont été implantés, car les rats ont généralement des taux de glucose plus faibles que les souris et peuvent avoir un point de consigne plus bas pour la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose.
Ces résultats montrent que le résultat de transplantation des agrégats enrichis en cellules β est similaire à celui des îlots. La transplantation d’une population purifiée de cellules β a été précédemment mise en évidence par Keymeulen et al. (28) pour réussir, bien qu’il ait été suggéré dans cette étude que le mélange de cellules endocrines non β avec des cellules β avant la transplantation améliorait la fonction du greffon. Dans l’étude Keymeulen, les greffons ont été étudiés pendant 64 semaines au lieu des 12 semaines dans cette étude. Leurs greffes de cellules β de rat et leurs greffes mixtes de cellules β de rat et de cellules endocrines non β de rat ont bien fonctionné chez les rats jusqu’à220 semaines, lorsque certaines greffes ont commencé à échouer. À 64 semaines, toutes les greffes, qu’elles contiennent des cellules β purifiées ou des cellules β mélangées à d’autres cellules endocrines non β, avaient partiellement ou totalement échoué. Cependant, ils ont implanté environ 1,2 à 1,7 million de cellules β chez des rats, ce qui pourrait être considéré comme un modèle de masse minimal. Cette étude approfondie a également montré que les cellules β provenant de donneurs de rats plus âgés ne fonctionnent pas aussi bien que les cellules β provenant de donneurs de rats plus jeunes. Ainsi, l’étude Keymeulen complète les résultats de la présente étude en ce que les deux montrent une fonction impressionnante de greffons constitués de cellules β purifiées. Un autre type de cellule à l’intérieur des îlots qui pourrait potentiellement contribuer au résultat de la transplantation est la cellule endothéliale, qui a été signalée comme contribuant à la revascularisation des îlots transplantés (15,16). Cependant, il n’est pas clair qu’il y ait suffisamment de ces cellules pour apporter une contribution significative. Néanmoins, il ressort des études actuelles que, bien que les cellules endocrines non β et l’endothélium donneur puissent être bénéfiques pour la fonction des greffons d’îlots transplantés, ils ne semblent pas être essentiels pour une transplantation réussie. Cette découverte indique que les cellules β dérivées in vitro de cellules souches ou d’une autre source pourraient être très utiles à des fins de transplantation.
Lorsque la composition du greffon a été étudiée 12 semaines après la transplantation, les agrégats enrichis en cellules β présentaient pratiquement les mêmes 5% de cellules non β dans les greffons que dans les préparations initiales. Bien que cela ne soit pas surprenant, il est remarquable de constater que les îlots qui avaient initialement 25% de cellules non β n’en avaient que 5% à l’intérieur des greffons. La grande majorité de ces cellules sont des cellules α contenant du glucagon. Si les greffons enrichis en cellules β avaient perdu des cellules non β au même degré que les greffons d’îlots, on se serait attendu à ce qu’ils n’aient que 1% de cellules non β après la transplantation. Il est également intéressant de noter que la perte de cellules non β dans les greffons d’îlots semblait s’arrêter à 5%, soit le même pourcentage de cellules non β trouvées dans les greffons enrichis en cellules β. En accord avec ces résultats, nous avons également constaté que lorsque des amas de cellules pancréatiques porcines néonatales immatures étaient transplantés dans des souris nues, les greffes plusieurs mois plus tard étaient9 95% de cellules β (29). Ce phénomène des expériences actuelles avec des îlots de rats pourrait s’expliquer par la mort préférentielle des cellules non β comme décrit précédemment (30-33). Ces études et la nôtre concluent que la diminution est principalement imputable aux cellules productrices de glucagon (30-33). Nous ne savons pas si les cellules δ et les cellules PP disparaissent également. La localisation périphérique des cellules α dans les îlots de rongeurs pourrait potentiellement les rendre plus vulnérables aux dommages pendant l’isolement. Bien que nous n’ayons pas étudié cela en détail dans la présente étude, des études antérieures ont indiqué que ce n’était pas la principale raison de la perte de cellules α après la transplantation. Dans une étude de Lau et al. (33), les îlots implantés dans le foie avaient perdu des cellules α 4 semaines après la transplantation, alors que les îlots implantés dans le rein à partir du même isolement ne l’avaient pas fait, ce qui indique que les événements liés à l’isolement n’avaient pas causé la perte de ces cellules périphériques (33). Dans cette étude, les îlots implantés par voie intraportale ont montré une perte de cellules α, alors que les îlots implantés sous la capsule rénale n’ont montré aucune perte de cellules α. Dans la présente étude, nous avons constaté une perte de cellules non β dans des îlots situés sous la capsule rénale 1 semaine après l’implantation. Une différence entre leur étude et la présente étude est qu’ils ont implanté des îlots chez des rats normoglycémiques, alors que dans la présente étude, les receveurs étaient des souris hyperglycémiques. Il est possible que les différences de charge métabolique sur le greffon de l’îlot affectent la survie des cellules α. Il ne peut être exclu que la perte de cellules α soit plus rapide dans le site hépatique, comme Lau et al. (33) signalé. Gunther et coll. (31) ont signalé la perte de cellules α dès 2 jours après l’implantation dans le foie de rats diabétiques (31). Étant donné que des niveaux normaux de glucagon et d’autres peptides dérivés de cellules non β sont toujours produits par le pancréas endogène, il est possible que les cellules non β des greffons disparaissent à cause de l’involution pour prévenir l’hyperglucagonémie.
La question hypothétique, qui pourrait un jour être d’une importance pratique, est de savoir si une greffe de cellules β pures fournirait un résultat de greffe adéquat. En ce qui concerne les effets métaboliques sur l’ensemble du corps de la sécrétion de glucagon par les greffons, il semble que la sécrétion par les greffons offre une protection minimale contre l’hypoglycémie aiguë (34), mais les greffes d’îlots humains peuvent maintenir des taux de glucose proches de la normale. La sécrétion persistante de glucagon par le pancréas peut apporter une certaine contribution à l’homéostasie du glucose mais, là encore, peu de protection contre l’hypoglycémie aiguë. Ces réponses déficientes en glucagon pourraient rendre les receveurs plus enclins à l’hypoglycémie pendant l’exercice (35,36), mais il est peu probable que cela l’emporte sur les avantages. La question suivante est de savoir s’il existe une influence locale importante des cellules non β des îlots sur la fonction des cellules β. Compte tenu de l’anatomie microvasculaire de l’îlot et des expériences physiologiques montrant que les cellules non β sont en aval des cellules β (13,14), il semble probable que la plupart des cellules β ne soient pas influencées par les cellules non β. Nos mesures qui ont déterminé à quelle distance les cellules β étaient éloignées des cellules non β peuvent fournir un aperçu. Lorsque nous avons quantifié le nombre de cellules β qui étaient à proximité d’une cellule non β, il a été constaté que 65 à 75% des cellules β étaient à 50 µm d’une cellule non β. Il semble peu probable que la sécrétion locale de cellules non β puisse avoir une grande influence paracrine à cette distance. De plus, d’après les études d’autres (37,38), nous savons que la microvasculature des îlots transplantés est très différente de la normale. Ainsi, l’anatomie des greffes d’îlots est très différente des îlots du pancréas, mais ces greffes sont toujours efficaces pour inverser l’hyperglycémie chez les receveurs diabétiques.
En conclusion, nous avons constaté que les agrégats enrichis en cellules β peuvent inverser efficacement l’hyperglycémie chez les souris et que les îlots intacts transplantés sont épuisés dans les cellules non β. Il est donc probable que les cellules non β des îlots ne soient pas essentielles au succès de la transplantation des îlots.