Des chercheurs de l’Université Purdue et de l’École de médecine de l’Université de l’Indiana (IU) travaillent avec le meilleur ami de l’homme pour guérir l’une de ses maladies les plus insidieuses.
Les scientifiques disent qu’une nouvelle thérapie est prometteuse pour l’inversion à long terme du diabète de type 1 chez les humains et les chiens.
Gaufre, Splash et Gracie. Prinkey-Krupinski est aux prises avec le diabète de type 1 chez l’adulte depuis 12 ans. (Photo gracieuseté de Kelly Prinkey-Krupinski)
Purdue a rapporté cette semaine que les scientifiques avaient atteint des niveaux de glucose normaux chez des souris induites par le diabète en leur injectant une solution de collagène mélangée à des cellules pancréatiques. Il s’agit de la première thérapie mini-invasive à inverser avec succès le diabète de type 1 en 24 heures et à maintenir l’indépendance de l’insuline pendant au moins 90 jours, rapportent les scientifiques.
Les chercheurs ont effectivement introduit des cellules pancréatiques saines comme un cheval de Troie, le cheval de Troie étant une protéine que le corps fabrique déjà pour la construction des muscles, des os, de la peau et des vaisseaux sanguins — le collagène.
Selon l’Université Purdue, la prochaine étape est une étude clinique pilote chez des chiens atteints de diabète de type 1 d’origine naturelle, qui sera menée en collaboration avec le Collège de médecine vétérinaire de Purdue.
« Nous prévoyons de tenir compte des différences entre la souris et l’humain en aidant d’abord les chiens. De cette façon, les chiens peuvent nous informer de la façon dont le traitement pourrait fonctionner chez l’homme ”, a déclaré Clarissa Hernandez Stephens, première auteure de la recherche et chercheuse diplômée à la Weldon School of Biomedical Engineering de Purdue. Les résultats apparaissent dans une première vue pour un prochain numéro de l’American Journal of Physiology – Endocrinology and Metabolism.
Selon les Centers for Disease Control and Prevention (CDC), 30,3 millions de personnes souffrent de diabète, soit environ 9,4% de la population américaine. Les pancréases des diabétiques de type 1 ne produisent que très peu d’insuline ou pas du tout. Sans insuline — l’hormone qui permet à la glycémie d’entrer dans les cellules de votre corps où elle peut être utilisée pour l’énergie — la glycémie ne peut pas pénétrer dans les cellules et s’accumule dangereusement dans la circulation sanguine.
« Le diabète de type 1 affecte environ un animal de compagnie sur 100 aux États-Unis, y compris les chiens et les chats, et environ 1,25 million d’enfants et d’adultes américains”, rapporte l’Université Purdue. « Comme le diabète chez le chien se produit de la même manière chez l’homme, le traitement a jusqu’à présent été en grande partie le même: les deux ont besoin que leur glucose soit surveillé tout au long de la journée et que l’insuline soit administrée après les repas. »
Ainsi, les chiens et les humains pourraient potentiellement bénéficier du même remède: un nouvel ensemble de cellules pancréatiques pour remplacer les amas de cellules, appelés îlots, qui ne libèrent pas d’insuline pour surveiller la glycémie, soutiennent les chercheurs.
Kelly Prinkey-Krupinski, 48 ans et passionnée de chiens, est aux prises avec le diabète de type 1 chez l’adulte depuis 12 ans. Elle a dit que la maladie courait sa vie. ”C’est une lutte constante », a-t-elle déclaré. « Mon esprit est toujours conscient que chaque bouchée de nourriture que je mange, chaque médicament que je prends, chaque maladie et chaque émotion que je ressens affecteront ma glycémie. Il n’y a jamais de vacances de l’équilibre constant pour rester en vie. Cela me fait peur de penser à un moment où je ne peux pas obtenir l’insuline que je dois prendre 24-7. Je prie pour qu’il y ait un remède de mon vivant. Je déteste juste penser aux enfants qui luttent contre le diabète de type 1. Cette recherche avec des chiens semble prometteuse. En tant qu’amoureux des chiens moi-même, j’aimerais voir si nos amis canins peuvent être guéris. Je suis ravi de voir les résultats. »
« Vingt ans de recherche et d’essais cliniques n’ont pas produit de thérapie de transplantation d’îlots efficace car plusieurs donneurs sont nécessaires, la méthode actuelle d’administration d’îlots par la veine porte du foie est trop invasive et le système immunitaire humain a tendance à détruire un grand pourcentage d’îlots transplantés”, rapporte l’université.
Les chercheurs de Purdue ont donc changé la façon dont les îlots étaient emballés. Ils les ont mis dans une solution contenant du collagène et les ont injectés à travers la peau au lieu de tout le chemin au niveau du foie.
« Traditionnellement, nous transplantons des îlots dans le foie de l’animal et ne le faisons jamais sous la peau, en grande partie parce que la peau n’a pas le flux sanguin dont dispose le foie pour transporter l’insuline libérée par les îlots. Et il y a beaucoup de cellules immunitaires dans la peau, donc les chances de rejet sont élevées ”, a déclaré Raghu Mirmira, professeur de pédiatrie et de médecine et directeur du Centre de recherche sur le diabète de l’École de médecine de l’Université de l’Indiana.
Selon l’American Diabetes Association, la transplantation d’îlots peut remplacer les injections d’insuline et fournir un contrôle physiologique de la glycémie, mais « il n’y a pas suffisamment d’îlots de donneurs disponibles pour toutes les personnes qui en ont besoin, et il faut souvent des îlots de plusieurs donneurs pour transplanter un receveur, exacerbant la pénurie de donneurs. L’une des principales raisons du besoin de donneurs multiples est que plus de 80% des îlots transplantés meurent dans la première semaine suivant la transplantation. Les îlots survivants peuvent surmener et mourir progressivement d’épuisement. »
Le chercheur Qizhi Tang, PhD, à l’Université de Californie à San Francisco, étudie les changements induits dans les cellules bêta par la pénurie d’oxygène et de nutriments. Les îlots dérivés de cellules souches ont un faible taux de survie dans les premiers jours suivant la transplantation en raison du manque d’oxygène et de nutriments adéquats. Cependant, l’American Diabetes Association déclare: « Les preuves suggèrent que les cellules bêta peuvent être entraînées pour survivre aux pénuries d’oxygène et de nutriments auxquelles elles sont exposées avant et après la transplantation. »
L’American Diabetes Association soutient que la promesse d’une source illimitée de cellules bêta à partir de la technologie des cellules souches est susceptible de devenir une réalité dans les prochaines années, dans un article sur son site. « Cependant, comment utiliser cette nouvelle source de cellules, comment ces cellules vivent et fonctionnent après la transplantation et comment mieux contrôler les réponses immunitaires contre le tissu transplanté présentent des obstacles supplémentaires à l’utilisation généralisée de la transplantation d’îlots. La recherche dans ces domaines sera essentielle pour la réalisation du potentiel des îlots dérivés de cellules souches pour la guérison du diabète.”
L’équipe Purdue et IU ont supprimé la nécessité d’une transplantation dans le foie en mélangeant des îlots de souris avec la solution de collagène. La solution se solidifie lors de l’injection juste sous la peau, et le corps reconnaît le collagène et lui fournit un flux sanguin pour échanger l’insuline et le glucose.
« C’est peu invasif; vous n’avez pas besoin d’aller en salle d’opération et de recevoir cette perfusion dans la veine porte. C’est aussi facile que possible, tout comme se faire tirer dessus ”, a déclaré Sherry Voytik Harbin, professeure de génie biomédical et de sciences médicales fondamentales à Purdue.
Au fur et à mesure qu’ils testeront la formulation de souris à des chiens naturellement diabétiques, les chercheurs exploreront la faisabilité de la transplantation d’îlots de porcs ou de cellules souches programmées pour produire de l’insuline, dans l’espoir que l’une ou l’autre méthode augmentera encore la disponibilité des donneurs, rapporte l’université.
La thérapie de transplantation d’îlots pourrait avoir des implications pour un meilleur traitement de la pancréatite sévère, ont déclaré les chercheurs.
Purdue et l’IU School of Medicine ont collaboré à ce travail breveté par le biais du programme de formation interdisciplinaire en bioingénierie du National Institute of Health T32 Indiana pour la recherche sur le diabète. La recherche a également été soutenue par la bourse de recherche pour diplômés de la National Science Foundation; le programme pilote et de faisabilité du Centre de médecine de l’École de l’Université de l’Indiana pour le diabète et les maladies métaboliques; et des dons de la Fondation de la famille McKinley.
Pendant ce temps, le scientifique américain du diabète Zhen Gu, PhD, professeur au Département de génie biomédical de l’Université de Caroline du Nord et de l’Université d’État de Caroline du Nord, travaille au développement d’un patch « insuline intelligente” qui imite les cellules bêta du corps en détectant à la fois la glycémie et en libérant de l’insuline à l’aide d’une nanotechnologie qui exploite la bioingénierie, la biochimie et la science des matériaux.
Le mince patch en silicone – environ la taille d’un centime – comprend plus de 100 microaiguilles, chacune de la taille d’un cil. « Les microaiguilles sont chargées d’enzymes capables de détecter la glycémie et de déclencher une libération rapide d’insuline dans le sang en réponse à une glycémie élevée”, selon l’American Diabetes Association. « Le Dr Gu et ses collègues ont testé cette technologie dans un modèle murin de diabète de type 1 où elle a pu abaisser efficacement la glycémie pendant jusqu’à neuf heures – un résultat prometteur qui met en place des tests précliniques supplémentaires (chez l’animal) et, espérons-le, d’éventuels essais cliniques (chez l’homme). »
L’étude, publiée dans la revue biomédicale, Proceedings of the National Academy of Sciences, est soutenue par une subvention de 1,625 million de dollars de l’initiative Pathway to Stop Diabetes de l’American Diabetes Association.
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