Modèles dont la pathologie est réversible par un régime précoce

Télécharger le fichier pdf d’un mémoire de fin d’études

Epidémiologie du diabète de type 1

Le diabète de type 1 n’est pas uniformément réparti dans le monde. La France est parmi les pays où le taux est assez bas avec une incidence de l’ordre de 9,3/100000 enfants par an entre 0 et 15 ans avec un maximum à l’adolescence. La prévalence est estimée à prés de 8000 cas entre 0 et 15 ans. La Finlande a un taux trois fois plus élevé que la France. La Chine, le Japon et l’Afrique ont des taux plus faibles.
Environ 15 % de diabétiques de type 1 touchent des apparentés du premier degré d’un diabétique d’un même type (Frère, sœur, enfant), 85 % apparaissent dans des familles où aucun cas n’était connu antérieurement [18].

Epidémiologie du diabète de type 2

Le diabète de type 2 représente plus de 80 % des diabétiques et sa prévalence croît parallèlement avec le développement de l’obésité et de la sédentarité [23]. Sa prévalence varie de 1,1 % en Afrique subsaharienne à 3,3 % dans les pays en développement et 5,6 % dans les pays industrialisés, ce qui porte à 135 millions le nombre de diabétiques dans le monde [2]. Au Sénégal le nombre de diabétiques est d’environ 35600 soit 0,41 % mais près de la moitié des diabétiques soit méconnus [12].
Les projections de l’OMS indiquent un pourcentage d’augmentation de 35 % de la prévalence du diabète. Cette augmentation s’explique par le mode de vie de plus en plus sédentaire, l’augmentation de l’espérance de vie entraînant un vieillissement diabétogène, l’offre alimentaire surabondante et attractive, les modifications des critères diagnostiques (glycémie à jeun supérieure ou égale à 1,26 g/l) [2].

PHYSIOPATHOLOGIE DES DIABETES SUCRES

Les troubles constatés dans ce groupe de maladies dépendent de deux niveaux d’interactions biochimiques :
1) La formation de l’insuline ou encore mieux la stimulation de la formation de celle-ci destinée à adapter cette sécrétion aux conditions physiologiques.
2) La fixation de cette hormone sur ses récepteurs cellulaires et la transmission du signal né de l’interaction avec les récepteurs.
Le diabète de type 1 fait appel à l’insulinothérapie.
Le diabète de type 2 fait appel aux mesures hygiéno-diététiques ensuite aux antidiabétiques oraux et en dernier rempart à l’insulinothérapie [31].

Physiopathologie du diabète de type 1 :

Le diabète de type 1 est lié à une carence insulinique de constitution progressive mais à vitesse très variable, ce qui explique une certaine variabilité de la présentation clinique de la maladie, depuis l’acidocétose révélatrice du diabète « aigu » de l’enfant jusqu’au diabète de type 1 lent du sujet de plus de 35 ans qui va évoluer quelques années comme un diabète de type 2 avant d’extérioriser sa nature insulinodépendante. Dans ces cas l’insulinopénie est précédée d’une longue phase pré-clinique qui a des supports morphologiques (insulite), immunologiques (marqueurs hormonaux, désordres de l’immunité cellulaire) et génétiques (gènes de susceptibilité). Le diabète de type 1 apparaît bien comme une maladie auto-immune survenant sur un terrain prédisposé et beaucoup d’espoirs reposent sur l’idée d’une immuno-intervention préventive, avant l’éclosion du diabète, dans des populations ciblées ayant un haut risque de survenue de diabète de type 1 [26].

L’insulite auto-immune

L’insulite est un infiltrat de cellules mononucléées entourant et pénétrant la cellule β des îlots de Langerhans. Ceci a pu être visualisé au stade initial du diabète chez l’Homme ou à un stade bien antérieur à l’éclosion de l’hyperglycémie dans les modèles expérimentaux animaux, tels que les rats BB (Biobreeding) ou les souris NOD (Non Obese Diabetic Mice) qui font un diabète insulinoprive auto-immun proche du diabète de type 1 humain. L’insulite comporte une infiltration d’abord macrophagique puis lymphocytaire T (CD4+ puis CD8+) ; évoluant par poussées, ce qui explique que l’on puisse voir coexister dans un même pancréas des îlots endocrines intacts et des îlots altérés [26].

Marqueurs immunologiques

La présence d’anticorps anti-îlots (ICA) pancréatiques, repérée par test d’immunofluorescence, dans le sang de patients atteints de diabète de type 1 récent, a été détecté depuis plus de 20 ans. Avec ce recul, il apparaît de plus en plus probable que ces anticorps n’ont pas un rôle pathogène primordial ; en revanche, ils témoignent du conflit auto-immun, bien avant l’éclosion du diabète, et peuvent donc servir au dépistage des sujets susceptibles de développer la maladie. La présence de ces ICA (Islet Cell Antibodies) est très spécifique du diabète et un titre élevé est un bon élément prédictif de diabète à brève échéance.
Ces ICA sont retrouvés dans 60 à 80 % des cas, au début du diabète de type 1. Leur taux a une valeur pronostique puisque le risque de survenue d’un diabète de type 1 dans la fratrie d’un malade diabétique insulinodépendant est d’environ 25 % à 5 ans pour des titres d’anticorps supérieurs à 10 unités, 35 % pour des titres d’anticorps supérieurs à 20 unités et 60 % pour des titres d’anticorps supérieurs à 80 unités [26].
Les déterminants antigéniques contre lesquels sont dirigés ces ICA sont en voie de clarification ; de nombreuses substances constitutives de la cellule insulino-secrétrice peuvent se comporter comme des auto-antigènes, les plus étudiées étant les GAD (Décarboxylase de l’Acide Glutamique), l’Insuline, la pro insuline, une phosphatase transmembranaire baptisée ICA-512, une carboxypeptidase, etc. Ces anticorps anti-îlots précèdent et accompagnent l’éclosion de la maladie puis disparaissent habituellement dans les premières années de l’évolution de la maladie, ce qui est interprété comme le terme d’un conflit immunologique qui a atteint sa cible c’est à dire la destruction fonctionnelle totale des cellules β pancréatiques.
Quant aux anticorps anti-insulines (AAI), ils sont retrouvés surtout chez l’enfant et annoncent l’imminence d’une décompensation diabétique. Les anticorps anti-GAD sont retrouvés chez 70 à 90 % des patients débutant un diabète de type 1 [24].
Par ailleurs les liens entre le diabète de type 1 et certains gènes du système HLA seraient une preuve quant à l’étiologie génétique de la maladie. Cependant la susceptibilité génétique du diabète de type 1 n’a pu être élucidée que très partiellement [10].

Rôle de l’immunité cellulaire :

La présence des lymphocytes T est impliquée au premier rang dans le processus de « mise à mort » de la cellule β. Après la présentation initiale de l’antigène par une cellule macrophagique aux lymphocytes T-CD4, il y’a une phase d’amplification de la réaction auto-immunitaire et une infiltration lymphocytaire des îlots d’abord en périphérie, puis en région centrale de l’îlot. Cette infiltration est en partie déterminée par des molécules d’adhésion cellulaire. Les lymphocytes T peuvent être auto-réactifs vis-à-vis des auto-antigènes constitutifs de la cellule β, du moins dans les modèles animaux.
Dans certaines conditions expérimentales, il est possible de transmettre la maladie par injection de ces lymphocytes T purifiés.
Conjointement à ce rôle d’infiltration dans l’îlot, le lymphocyte T CD4 est impliqué dans la cytotoxicité vis à vis de la cellule β pancréatique par deux moyens différents, l’activation de lymphocytes T CD8 et la production de cytokines cytotoxiques, au premier rang desquels l’ IL1 (Interleukine-1) et le TNF (Tumor Necrosis Factor). Ces lymphokines induiraient un excès de production de radicaux libres et d’oxyde nitrique responsables de la destruction de la cellule β [31].

Susceptibilité génétique au diabète de type 1 :

Le poids de la génétique dans la détermination de la maladie est suspecté depuis longtemps, on sait que 10 % des cas sont familiaux et que 30 % des jumeaux monozygotes sont concordants pour la maladie. Les progrès récents dans les techniques de dépistage des gènes ont permis, à partir de familles de diabétiques de type 1, de localiser une vingtaine de sites (gènes pour la plupart non identifiés actuellement) potentiellement impliqués dans la susceptibilité génétique à la maladie.
Deux de ces sites, repérés depuis 15 ans sont les déterminants majeurs :
– La région IDDM 1, située dans le complexe majeur d’histocompatibilité, sur le bras court du chromosome 6, est responsable de 50 % de la susceptibilité à la maladie. On considère actuellement que c’est le locus DQ des gènes HLA de classe II qui est impliqué ; les allèles DQA1 0301(associé au classique DR3) et DQB1 0302 (associé au classique DR4) prédisposent à la maladie.
Avec des combinaisons de marqueurs fortement associés au diabète de type 1 (hétérozygotes HLA-DR3/DR4) le risque absolu de diabète de type 1 (DR3/DR4) a été identifié avec une forte prévalence chez des caucasiens ; DR7 et DR9 ont été retrouvés chez les africains alors que DR4 et DR9 ont été typés chez les peuples d’Asie.
L’allèle DR2 a été reconnu comme présentant une résistance à la maladie. Toutefois l’implication des allèles DR3, DR4, DR9 a été mise en évidence dans la survenue du diabète de type 1 et l’association DR3/DR4 s’est présentée comme celle présentant plus de risques, suivie de DR4/DR9 au cours d’une étude réalisée au Sénégal [3,6]. Des techniques de biologie moléculaire ont permis de typer et d’identifier une molécule DQ β57. Ainsi un polymorphisme informatif situé en position DQ α52 du gène DQ B1 a été décrit, la présence d’une Alanine en DQ β57 et d’une Arginine en DQ α52 est un marqueur de prédisposition de la maladie alors qu’un Aspartate en DQ β57 et une Sérine ou une Histidine en DQ α52 signe une protection [9].
– La région IDDM2 est la région promotrice du gène de l’insuline sur le bras court du chromosome 11. Le polymorphisme de cette région du gène serait associé au diabète de type 1.
Le gène de la protéine CTLA4 (molécule importante pour la régulation des réponses immunitaires) est le siège d’un polymorphisme qui pourrait expliquer que certains individus soient plus exposés que d’autres à développer des maladies auto-immunes, en l’occurrence le diabète de type 1 [16].
Bien que la susceptibilité au diabète de type 1 ait apparemment un fort soubassement génétique, environ 80 à 90 % des enfants diabétiques récemment diagnostiqués restent un cas unique dans leur famille.
Il est important de connaître le risque de survenue d’un diabète insulinodépendant dans la fratrie d’un enfant diabétique ou lorsque l’un des deux parents est diabétique pour pouvoir répondre aux questions des patients. Le risque pour une mère diabétique insulinodépendante d’avoir un enfant diabétique est environ 2 % alors que le risque est de 4 à 5 % lorsque c’est le père qui est diabétique insulinodépendant [7].

Physiopathologie du diabète de type 2 

Le diabète sucré de type 2, dont 85 à 90 % des patients diabétiques sont atteints, est une maladie hétérogène où les défauts génétiques de l’effet et de la sécrétion de l’insuline en rapport avec des facteurs acquis provoquent une détérioration de l’homéostasie du glucose ainsi que du métabolisme des graisses et des acides aminés.

Génétique

Des facteurs génétiques jouent un rôle significatif dans l’apparition du diabète de type 2. On admet que le diabète de type 2 se développe sur la base de plusieurs défauts génétiques concomitants (polygénie) et que les défauts génétiques prédisposant à la maladie peuvent eux-mêmes différer d’un diabète de type 2 à un autre diabète de type 2.

Résistance périphérique à l’insuline

La résistance des tissus périphériques à l’insuline est un facteur central dans la pathogenèse du diabète de type 2. Il existe une résistance à l’insuline lorsqu’une concentration normale d’insuline conduit à une réponse biologique subnormale.
L’insuline est une hormone métabolique pléiotrope qui agit dans les métabolismes des hydrates de carbone, des protéines et des lipides. Pour ce qui concerne le métabolisme des hydrates de carbone, une sensibilité à l’insuline ne se manifeste pas seulement par une utilisation insuffisante du glucose dans le tissu musculaire et graisseux, mais aussi par une production endogène de glucose augmentée par le foie. Dans le domaine du métabolisme protidique et lipidique, l’insensibilité à l’insuline entraîne une diminution de l’incorporation intracellulaire d’acides aminés et une augmentation du catabolisme lipidique avec une augmentation consécutive d’acides gras libres circulants.

Le dysfonctionnement des cellules β

On admet actuellement que, dans le diabète de type 2, il existe au niveau des cellules β elles-mêmes des défauts intrinsèques de la sécrétion et de la production d’insuline, de sorte qu’une sécrétion (supplémentaire) durable d’insuline ne peut pas être maintenue pour surmonter la résistance à l’insuline et qu’il s’ensuit une défaillance progressive de la fonction des cellules β. Dans les conditions physiologiques, la sécrétion d’insuline se déroule en deux phases. Une sécrétion rapide d’insuline en excès intervient 5 à 10 minutes après un stimulus glucosique (first phase insulin secretion). Cette première phase est suivie d’une seconde sécrétion d’insuline lentement progressive qui dure tant que le stimulus glucosique est maintenu. Dans le diabète de type 2, un des défauts les plus précoces des cellules β consiste en l’abolition de la phase précoce de la sécrétion d’insuline, manifestée cliniquement par une augmentation massive de la glycémie postprandiale.

Glucotoxicité et lipotoxicité

A coté du défaut cellulaire intrinsèque génétiquement hérité, il existe aussi, dans le diabète de type 2, des défauts significatifs acquis de la sécrétion d’insuline, consécutifs à la glucotoxicité et à la lipotoxicité.
Une hyperglycémie permanente entraîne à la longue une glucotoxicité en rapport avec une « désensibilisation » et plus tard une apoptose des cellules β. Une exposition des cellules β à des concentrations élevées d’acides gras entraîne, après une phase initiale de sécrétion d’insuline augmentée, une réduction des réserves d’insulines des cellules β.

LES MODELES D’ETUDE DU DIABETE

DIABETE INSULINODEPENDANT

Modèles animaux induits par des techniques chirurgicales ou par des toxiques

¾ L’état insulinoprive associé à une hyperglycémie permanente peut être reproduit par une pancréatectomie ou une injection de produits chimiques :
– l’alloxane dont la toxicité est due à la production de radicaux libres de l’oxygène induit un diabète chez le rat Sprague Dawley ;
– la streptozotocine à forte dose détruit spécifiquement les cellules β. A dose faible et répétée, la streptozotocine induit une insulite suivie de la destruction des cellules β par un mécanisme immunitaire dépendant des cellules T.
¾ L’insulite diabétique peut être reproduite par une affection virale :
– chez la souris, avec les virus de l’encéphalomyocardite, le cocksakie B, le méningovirus et les rétrovirus de type 1 et 3 ;
– chez le hamster avec le virus cocksakie et celui de la rubéole ;
– chez le singe avec le virus cocksakie B.

Modèles animaux spontanés

L’étiologie est auto-immune dans le cas des rats BB (Biobreeding) et des souris
NOD (Non Obese Diabetic Mice) :
– rats BB : ils présentent la plupart des caractéristiques de la pathologie humaine ; prédisposition génétique, période prédiabétique, apparition brutale de la maladie. Malgré le mécanisme immunitaire de ce modèle, les anticorps anti-îlots de la maladie humaine ne sont pas présents ;
– souris NOD : modèle comparable au BB rat.

Modèles animaux transgéniques

Des souris transgéniques exprimant les molécules d’histocompatibilité de classe
II ont permis de démontrer que la seule expression aberrante de ces facteurs ne suffit pas à initier la réponse immunitaire dans la physiopathologie du diabète.

DIABETE NON INSULINODEPENDANT

Les modifications pathologiques sont plus subtiles que dans le cas du diabète insulinodépendant. La sécrétion d’insuline est maintenue, quantitativement et dynamiquement, mais le nombre d’îlots de Langerhans et de cellules β est généralement diminué. L’altération morphologique la plus importante est le dépôt intracellulaire d’amyline. Une insulinorésistance plurifactorielle est associée et même précède l’état diabétique. Le diabète non insulinodépendant est fortement associé à l’obésité de type androïde et les facteurs diététiques ont une implication complexe.
Parmi les modèles animaux identifiés, aucun ne regroupe à lui seul l’ensemble des caractéristiques de la pathologie humaine, mais chacun en reproduit différents aspects. Ils ont en commun de présenter une surcharge pondérale, une hyperinsulinémie, une insulinorésistance et une dyslipémie.

Modèles animaux induits

Plusieurs modèles d’hyperglycémie avec une insulino-déficience mais non insulinoprive peuvent être obtenus suite à une pancréatectomie partielle, une injection d’alloxane ou d’insuline à faible dose, ou par injection de streptozotocine ou d’alloxane ou encore d’injections de diverses hormones (corticoïdes, glucagon…).
Modèles de réduction de la masse des cellules β, au stade néonatal ou fœtal : ces atteintes spécifiques et partielles des cellules β peuvent résulter de l’action d’un agent cytotoxique (streptozotocine) ou d’une hyperglycémie maternelle.

Modèles animaux spontanés

Dans ces modèles, l’expression phénotypique du syndrome, dépend de la souche (« background »génétique) et des facteurs environnementaux (diététiques). Citons cet exemple :
Les souris NZO (New Zealand Obèse) : la maladie est de mode polygénique. Ce modèle est obtenu par croisements sélectifs d’animaux à poids élevé, pendant douze générations. On obtient le phénotype obèse, une légère hyperglycémie associée à une hyperinsulinémie.
A l’inverse l’obésité peut être modérée et le diabète plus sévère. Cette situation est rencontrée chez la souris db/db par exemple. Une évolution du diabète non insulinodépendant vers un diabète insulinoprive secondaire, suite à un épuisement des cellules β, est observée dans ce modèle de souris génétiquement diabétique selon un mode autosomal récessif.

Modèles dont la pathologie est réversible par un régime précoce

Ils ont permis la mise en évidence du rôle de la consommation hypercalorique et de l’âge associés à un manque d’activité physique :
– les rats et les singes sédentaires développent avec l’âge une surcharge, une hyperinsulinémie, une intolérance au glucose et une résistance à l’insuline. Un certain nombre de rats (environ 3 %) développe une glycosurie, signe d’une hyperglycémie avec hyperinsulinémie comme il est observé dans le diabète non insulinodépendant humain. La fréquence de cet état diabétique augmente avec l’excès pondéral défini par rapport à la moyenne des poids de la population du même âge. Ceci correspond à une diminution de la tolérance au glucose qui s’installe progressivement et à une perte de la sensibilité des îlots de Langerhans au stimulus glucidique. Une insulinorésistance périphérique est mise en évidence :
– le rat des sables (Psammomys obesus) : cette espèce présente naturellement une faible densité des récepteurs à l’insuline. Une alimentation hautement calorique révèle une incapacité de l’insuline à activer les récepteurs tyrosine kinase ainsi qu’une hyperinsulinémie et une hyperglycémie, une intolérance au glucose et une résistance à l’insuline. La fréquence d’apparition d’un diabète franc peut atteindre pratiquement cent pour cent (100 %) pour les animaux nés dans le laboratoire lorsque l’alimentation hypercalorique est maintenue pendant la gestation, la lactation et le sevrage.

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES
CHAPITRE I : GENERALITES SUR LE DIABETE
I. DEFINITION
II. EPIDEMIOLOGIE
II.1. Prévalence générale
II.2. Epidémiologie du diabète de type 1
II.3. Epidémiologie du diabète de type 2
III. PHYSIOPATHOLOGIE DU DIABETE
III.1. Physiopathologie du diabète de type 1
III.1.1. Insulite auto-immune
III.1.2. Marqueurs immunologiques
III.1.3. Rôle de l’immunité cellulaire
III.1.4. Susceptibilité génétique au diabète de type 1
III.1.5. Facteurs déclenchant de l’environnement
III.2. Physiopathologie du diabète de type 2
III.2.1 Génétique
III.2.2 Résistance périphérique à l’insuline
III.2.3 Le dysfonctionnement des cellules β
III.2.4 Glucotoxicité et lipotoxicité
CHAPITRE II : MODELES D’ETUDE DU DIABETE
I. DIABETE INSULINODEPENDANT
I.1. Modèles animaux obtenus par des manipulations chirurgicales ou toxiques
I.2. Modèles animaux spontanés
I.3. Modèles animaux transgéniques
II. DIABETE NON INSULINODEPENDANT
II.1. Modèles animaux induits
II.2. Modèles animaux spontanés
II.3. Modèles dont la pathologie est réversible par un régime précoce
II.4. Modèles transgéniques (souris)
CHAPITRE III : GENERALITES SUR DIALIUM GUINEENSE
I. ETUDE BOTANIQUE
I.1. Classification
I.2. Caractères morphologiques remarquables
I.3. Habitat
I.4. Aire géographique
I.5. Propriétés
II. ETUDE CHIMIQUE
III. ETUDE PHARMACOLOGIQUE
DEUXIEME PARTIE : ETUDE EXPERIMENTALE
I. MATERIELS ET METHODES
I.1. Matériels
I.1.1. Matériel animal
I.1.2. Matériel végétal
I.1.3. Matériel de laboratoire
I.1.3.1. Matériel d’extraction et de fractionnement
I.1.3.2. Matériel d’expérimentation chez le rat
I.1.3.3. Produits et réactifs chimiques utilisés
I.1.3.4. Matériel de dosage
I.2. Méthodes
I.2.1. Extraction
I.2.2. Fractionnement sur colonne
I.2.3. Chromatographie sur couche mince (CCM)
I.2.4. Screening chimique
I.2.4.1. Recherche des tanins
I.2.4.2. Recherche des flavonoïdes
I.2.4.3. Recherche des hétérosides cardiotoniques (HC)
I.2.4.4. Recherche des alcaloïdes
I.2.4.5. Recherche des hétérosides anthracéniques : réaction de Borntraeger
I.2.5. Dosage du glucose
I.2.6. Etude de l’effet sur le glucose sanguin
I.2.6.1. Principe
I.2.6.2. Plans expérimentaux
I.2.6.2.1. Essais chez des rats normoglycémiques
I.2.6.2.2. Essais chez des rats diabétiques de type 2
I.2.7. Analyse et expression des résultats
II. RESULTATS
III. DISCUSSION
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

Télécharger le rapport complet