L'Unité CNRS 8090 a contribué à l'identification de déterminants primaires du Diabète de Type 2 (DT2) et de l'Obésité, en particulier le premier gène impliqué dans le DT2 (codant pour l'enzyme glucokinase, et responsable d'une forme familiale de dibète à début précoce, MODU2) et plusieurs autres dans le DT2 monogénique (HNF1 dans la forme MODY3, JIP1/IB1) et dans l'obésité (LEPR-récepteur de la Leptine, ENPP1 et MC4R). Notre groupe a aussi intensivement analysé plusieurs gènes candidats pour le DT2 et l'obésité (récepteur beta3, adiponectine, KIR 6.2/SUR1, etc...) et a réalisé plusieurs explorations complètes du génome (génome-scan) au sein de familles ayant permis de révéler plusieurs loci impliqués dans les mécanismes de la diabésité. L'objectif majeur à partir de ce type d'étude est d'identifier les gènes contribuant à ces pics de liaison. Des approches intégrées sont utilisées combinant des analyses épidémio-génétiques de grandes cohortes de patients et de populations générales, en relation avec la pathologie concernée, à des études génomiques fonctionnelles chez l'animal et de physiologie moléculaire.
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Philippe FROGUEL |
Génétique de l'Obésité
Identification de GAD2 et SLC6A14 comme facteurs génétiques de susceptibilité à l'obésité commune.
GAD2 est un gène candidat pouvant être impliqué dans la modulation de la prise alimentaire et de l'appétit, et aussi dans la régulation de la sécrétion d'insuline. Une surexpression du gène GAD2 peut augmenter la quantité du neurotransmetteur GABA dans l'hypothalamus, augmentant alors les effets orexigéniques du GABA, ce qui entraîne une prise de nourriture excessive. GAD2 est aussi très fortement exprimé dans les cellules ß pancréatiques. SLC6A14 code pour un transporteur d'acides aminés, et des variants du gène sont impliqués dans la susceptibilité à l'obésité chez l'adulte.
La recherche de gènes par exploration complète du génome dans les formes sévères d'obésité dans la population française a permis l'identification de 2 régions chromosomiques majeures, l'une liée à l'obésité infantile (6q22.31-q23.2), ayant conduit à l'étude détaillée d'un gène candidat positionnel ENPP1/PC-1, responsable aussi d'obésité sévère chez l'adulte ; l'autre région (19q13.33-q13.43) est en cours d'étude. Ces observations ouvrent de nouvelles perspectives pour l'identification de nouveaux déterminants génétiques pouvant intervenir dans la susceptibilité à l'obésité sévère, et pouvant conduire à de nouvelles approches thérapeutiques.
Gènes de susceptibilité au diabète de type 2 et aux anomalies métaboliques de la diabésité
Les principaux objectifs consistent dans la dissection génétique des formes à la fois familiales et communes du diabète par localisation génétique, et dans la caractérisation des variants géniques de susceptibilité (ou mutations) du DT2 de survenue précoce (forme néonatale, forme MODY apparaissent dès l'enfance ou l'adolescence) et chez l'adulte.
Exploration de plusieurs régions de liaison au DT2 commun chez l'adulte par analyse du déséquilibre de liaison et d'association (analyses d'association familiale et cas-contrôles), et étude de gènes candidats positionnels. Le chromosome 1q21-q24 représente la région de liaison au DT2 la plus répliquée dans diverses populations, et fait l'objet d'une étude dans le cadre d'un consortium international. Une autre région qui a été investiguée par une approche gène candidat est le chromosome 3q27, montrant une liaison très significative au DT2 dans la population française et dans d'autres populations avec différents paramètres du syndrome métabolique (insulino-résistance, indice de masse corporelle, taux d'adiponectine). Un gène candidat prometteur à ce locus a été ACDC/APM1 codant pour une adipokine très abondante, l'apiponectine (ou ACRP30). Une double approche, génomique par expérimentation animale et de génétique humaine, a permis de confirmer l'importance physiologique de l'adiponectine dans la sensibilité à l'insuline et l'homéostasie glycémique, et aussi de montrer l'implication du gène ACDC dans le risque génétique au DT2. Plusieurs variants du gène ACDC modulent le taux d'adiponectine circulante, la sensibilité à l'insuline, et le risque de survenue de DT2, en interaction avec l'obésité (risque relatif de 1.2 à > 2 selon le degré d'adiposité). Des études épidémiologiques ont montré qu'un taux plasmatique élevé d'adiponectine était associé à une protection contre la survenue du diabète dans plusieurs populations. Plus récemment, nous avons montré qu'un variant situé dans la région promotrice du gène EIF4A2 (codant pour un facteur d'initiation de la traduction, Eukaryotic Initiation Factor 4x2, localisé au locus 3q27) est associé au DT2 d'apparition précoce au sein des familles étudiées.
Depuis un an, nous évaluons la contribution au risque génétique d'un gène majeur de prédisposition au diabète de type 2 (DT2), le facteur de transcription TCF7L2 qui a été découvert en 2006 par clonage positionnel. Nous avons ainsi précisé la contribution de ce gène au DT2 dans la population française diabétique et dans la population générale et pu étudier l'interaction de ce gène avec l'obésité sévère. L'absence de rôle de ce gène dans trois affections à survenue précoce, le diabète monogénique MODY, le diabète néonatal et le retard de croissance intra-utérin (RCIU) ont aussi été caractérisés. Enfin, nous avons réalisé une méta-analyse associant de manière très reproductible TCF7L2 et le DT2 dans différents groupes éthniques, établissant ainsi une augmentation du risque global de 50 % chez les porteurs de l'allèle T à risque.
Approche gènes candidats pour l'étude des déterminants génétiques associés aux anomalies de la fonction pancréatique. Le séquençage des régions conservées entre espèces du promoteur distal du gène PDX-1/IPF1, codant pour un facteur de transcription à homeodomaine spécifique de la cellule ß pancréatique ayant un rôle à la fois dans le développement du pancréas et dans la fonction de la cellule ß pancréatique, a conduit à l'identification d'un variant SNP localisé dans un site de fixation pour le facteur PAX6 ; son association avec le DT2 a été montrée dans une étude cas-contrôles. D'autres gènes codant pour des protéines impliquées dans le processus d'exocytose de l'insuline sont en cours d'étude, des variants dans au moins 2 gènes sont associés au DT2.
Des variants fonctionnellement validés du gène TIEG2 codant le facteur de transcription KLF11 de la voie du TGFß sont associés avec le DT2. Dans la cellule ß pancréatique, le facteur KLF11 est induit par le glucose pour réguler la transcription du gène de l'insuline. KLF11 serait impliqué dans une nouvelle boucle de régulation positive ayant un rôle important dans l'homéostasie glycémique. D'après nos résultats génétiques et fonctionnels, des variants de KLF11 coségrègent avec le diabète monogénique et d'autres plus fréquents sont associés avec le DT2 polygénique ; ces données suggèrent un rôle de KLF11 dans la prédisposition génétique au diabète et valident un nouveau concept de l'implication de la voie du TGFß dans cette pathologie.
Récepteur à la leptine, famille des protéines OB-RGRPs et Obésité
La leptine et son récepteur jouent un rôle clé dans la régulation de la balance énergétique et du poids corporel chez l'homme et chez les rongeurs. L'administration de cette hormone à des souris déficientes en leptine ou chez l'homme diminue la prise alimentaire et le poids. La plupart des sujets obèses ont des niveaux élevés de leptine circulante et ne répondent pas au traitement à la leptine recombinante, ce qui suggère une résistance à la leptine. Les bases moléculaires de cette résistance à la leptine sont encore mal comprises mais impliqueraient une dysfonction du récepteur de la leptine et des anomalies de signalisation en réponse à la fixation de la leptine sur son récepteur.
L'unité CNRS UMR 8090 a identifié et caractérisé une nouvelle famille de protéines (OB-RGRP), qui régulent le nombre des récepteurs de la leptine exposés à la surface cellulaire. De ce fait, les membres de la famille OB-RGRP et des protéines partenaires auraient le potentiel d'atténuer la résistance à la leptine des patients obèses en augmentant leurs sensibilité à la leptine. Un tel effet pourrait avoir une implication thérapeutique importante à la fois dans l'obésité et dans le diabète.
Bio-informatique
L'équipe bio-informatique de l'unité UMR 8090 développe des outils d'analyse dans les domaines suivants : annotation systématique de séquences, analyse de promoteurs et de séquences des régions conservées entre espèces, analyses transcriptomiques de micro-arrays.
L'année 2006 lance 2007 sur de bonnes bases
L'année 2007 se montre d'ors et déjà riche en enseignements et découvertes par la mise en évidence de nouveaux gènes de susceptibilité au diabète de type 2 grâce à l'étude genome scan réalisé en collaboration avec le Canada (papier nature Fév 2007) qui pourrait expliquer 22 % de la génétique de l'obésité. Enfin, l'acquisition par notre laboratore d'une plateforme de génotypage à très haut débit devrait nous permettre d'identifier des nouvelles cibles susceptibles d'expliquer l'obésité de l'adulte et de l'enfant.
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