Caractérisation du métabolisme glucidique chez des souris atteintes de glycogénose de type III.

Le glycogène est la forme de stockage de sucre apporté par l’alimentation. Il est principalement accumulé dans le foie et dans les muscles. Sa dégradation par le foie permet de libérer du sucre dans le sang pour maintenir la glycémie (concentration de sucre dans le sang) autour de 1g/L, et cela dès la fin d’un repas. Une baisse de la glycémie en dessous de 0,7 g/L est appelée hypoglycémie. La glycogénose de type III est une maladie génétique rare due à l’absence de l’enzyme qui permet la dégradation du glycogène en molécule simple de sucre. Cette maladie se caractérise, dès le plus jeune âge, par des hypoglycémies, lors de jeûnes courts, et l’accumulation de glycogène dans le foie. Il est connu que ces patients peuvent maintenir leur glycémie en induisant la production de sucre par l’organisme par une autre voie métabolique à partir de substrats comme les acides aminés (produits de dégradation des protéines). Ainsi, pour éviter les hypoglycémies qui peuvent être fatales, les patients doivent manger régulièrement, en privilégiant les sucres lents (maïzena cru) et des aliments riches en protéines. Ce projet a pour objectif de caractériser les conséquences exactes de l’absence de la dégradation du glycogène sur le métabolisme du foie et la régulation de la glycémie, en déterminant le rôle des deux autres tissus capables de produire du sucre, les reins et l’intestin. Pour cela, nous disposons d’un modèle de souris transgéniques qui développent les mêmes symptômes que les patients atteints de glycogénose de type III. Nous proposons d’étudier la régulation de la glycémie à partir de différents substrats qui sont connus pour être préférentiellement utilisés par le foie ou par les reins/l’intestin. Ceci nous permettra d’identifier la contribution de ces 3 organes dans le maintien de la glycémie chez les patients atteints de glycogénose de type III. Nous étudierons aussi le métabolisme hépatique, rénal et intestinal après un jeûne limité à 12h, temps nécessaire pour l’utilisation des stocks de glycogène du foie chez les souris saines. Ce projet devrait permettre de mieux définir les mécanismes moléculaires permettant aux souris atteintes de glycogénose de type III de maintenir leur glycémie et d’évaluer le rôle des reins et de l’intestin en l’absence de dégradation des stocks de glycogène par le foie.

A terme, ce projet devrait permettre de mieux caractériser l’adaptation du métabolisme chez des souris atteintes de glycogénose de type III pour maintenir une glycémie physiologique, évitant le décès des souris par hypoglycémie lors de jeûne court. Notre hypothèse est que les reins et l’intestin pourraient compenser la perte de la production de sucre par le foie. Ainsi, ce projet devrait mettre en exergue la contribution des reins et de l’intestin dans le maintien de la glycémie. Cette étude permettra aussi de comprendre les mécanismes moléculaires induits chez les patients traités par des régimes enrichis en protéines. Ces régimes sont connus pour apporter des acides aminés, après dégradation des protéines, qui sont utilisés comme substrats pour produire du sucre, principalement par les reins et l’intestin, alors que le foie ne peut pas produire de sucre à partir de ces acides aminés.

Les souris subissent une biopsie de l’extrémité de la queue qui est un geste qui dure quelques secondes. Les souris seront soumises à 2 périodes de jeûne de 6 h, et à une période de jeûne de 12h. Pour déterminer l’effet des 2 produits administrés aux souris, la solution sera injectée progressivement, en environ 30 sec-1 min, dans l’abdomen des souris. Leur glycémie sera ensuite mesurée sur une période de 2 heures, après l’incision de l’extrémité de leur queue. L’incision est un geste très rapide qui dure 1 ou 2 secondes, et qui sera réalisé juste avant l’injection des produits à tester. Une prise de sang sera réalisée en moins de 1 minute, avant la mise à mort des souris. Au total, l’expérimentation s’étalera sur 3 semaines.

– Les souris atteintes de glycogénose de type III sont susceptibles de développer des hypoglycémies au cours du jeûne de 12h qui peuvent entrainer un mal-être général, caractérisé par un ralentissement de leur déplacement, même sous stimulation du zootechnicien, une prostration, et éventuellement un refroidissement de l’animal. – De plus, ces souris (entre 10 et 30%) peuvent développer des tumeurs hépatiques entre 15 et 18 mois. – L’entaille de l’extrémité de la queue des souris entraine une légère douleur. – L’injection de produits chimiques peut entrainer une légère inflammation du péritoine. – La prise de sang réalisée peut entrainer une légère douleur due à la piqure.

Tous les animaux seront mis à mort pour prélèvement de tissu par une méthode éthiquement autorisée. Le foie, les reins et les intestins seront prélevés pour des analyses moléculaires.

Souris (Mus musculus) En ce qui concerne la production de sucre par l’organisme, les études réalisées sur des vertébrés inférieurs tels que le poisson montrent que les régulations observées ne sont pas les mêmes que chez les mammifères. Les expériences seront donc réalisées avec des modèles animaux dont les systèmes de régulation sont semblables à l’homme et qui reproduisent toute la pathologie observée chez les patients. Par ailleurs, le modèle murin est compatible avec une étude en laboratoire en raison de sa petite taille, de sa manipulation aisée et des nombreux outils d’analyse disponibles (anticorps, kits biochimiques…). Le génotypage des souris par l’analyse d’ADN purifié à partir d’une biopsie de queue sera réalisée à l’âge de 15 jours, afin de sélectionner les souris avant leur sevrage. Les protocoles seront ensuite réalisés chez des souris adultes âgées d’environ 12 mois qui correspond à un stade précédant le développement de tumeurs du foie chez les souris atteintes de glycogénose de type III. Cette étude s’intègre dans un projet global d’étude des mécanismes de la tumorigenèse du foie en relation avec les perturbations du métabolisme.