Les cellules α du pancréas orchestrent la réponse insulinique après un repas

Dans les îlots pancréatiques, les cellules communiquent

Les îlots de Langerhans sont de petits ensembles de cellules situés dans le pancréas qui jouent un rôle essentiel dans le contrôle de la glycémie. Ils contiennent notamment des cellules β, qui sécrètent l’insuline et font diminuer le glucose sanguin, et des cellules α, qui produisent principalement le glucagon. Ce dernier était jusqu’à présent considéré comme une hormone de contre-régulation, chargée d’empêcher une diminution excessive de la glycémie, notamment pendant le jeûne ou l’exercice.

Cette vision est toutefois incomplète. Les cellules d’un îlot ne fonctionnent pas indépendamment les unes des autres : elles échangent en permanence des signaux qui adaptent la réponse hormonale à la nature des nutriments ingérés. L’étude publiée dans la revue Science Advances s’est intéressée au rôle des cellules α lorsque le glucose est associé aux acides aminés, comme c’est normalement le cas après un repas contenant des glucides et des protéines.

Les travaux ont été réalisés à l’aide d’un modèle murin génétiquement modifié, appelé GluDTR. Chez ces souris, les cellules α expriment spécifiquement le récepteur humain de la toxine diphtérique, placé sous le contrôle d’une séquence régulatrice du gène du glucagon. L’administration de toxine diphtérique entraîne ainsi la destruction sélective des cellules α, sans éliminer les cellules β. Les souris GluDTR ont été comparées à des animaux témoins de même fond génétique. 

Les cellules α deviennent essentielles en présence d’acides aminés

Lorsque du glucose seul est administré aux animaux, l’absence de cellules α ne modifie pas la tolérance au glucose, c’est-à-dire l’évolution de la glycémie au cours du temps. En revanche, la situation change nettement lorsque le glucose est associé à un mélange d’acides aminés destiné à reproduire plus fidèlement l’apport nutritionnel d’un repas. Chez les souris témoins, les acides aminés augmentent rapidement la sécrétion d’insuline et améliorent l’élimination du glucose sanguin. Cet effet est perdu chez les souris sans cellules α. 

Pour comprendre l’origine de cette différence, les îlots pancréatiques ont ensuite été isolés et étudiés à l’aide de réseaux de microélectrodes. Ces dispositifs permettent de suivre en temps réel non seulement le niveau d’activité des cellules β, mais également leur capacité à se synchroniser et à former des réseaux fonctionnels.

En présence de glucose seul, l’activité électrique moyenne des îlots avec ou sans cellules α est comparable. En revanche, lorsque des acides aminés sont ajoutés, l’absence de cellules α diminue fortement l’activité électrique des cellules β ainsi que la sécrétion d’insuline. 

L’utilisation de réseaux de microélectrodes à haute densité a permis de cartographier plus précisément la propagation de l’activation entre cellules au sein des îlots. Dans les îlots normaux stimulés avec du glucose et des acides aminés, les cellules β forment de larges groupes synchronisés et l’activation électrique se propage rapidement à une grande partie de l’îlot. Sans cellules α, ces groupes restent plus petits, la coordination entre les différentes régions diminue et la vitesse de propagation des signaux est largement ralentie. Les régions qui initient l’activité ont une stabilité comparable, mais elles recrutent moins efficacement le reste du réseau. 

L’ajout de glucagon aux îlots privés de cellules α rétablit en grande partie leur activité électrique et leur sécrétion d’insuline. Ces observations indiquent que les hormones libérées par les cellules α facilitent l’activation coordonnée du réseau des cellules β.

L’originalité de ce travail est de montrer que même en l’absence de stress métabolique, les cellules α sont nécessaires à une réponse adaptée à un repas associant glucides et protéines. Elles ne jouent donc pas seulement un rôle de contre-régulation de la glycémie : elles contribuent à organiser le réseau des cellules β, permettant une sécrétion d’insuline suffisamment rapide, ample et coordonnée. 

Ces résultats ouvrent plusieurs perspectives : mieux comprendre les dérèglements de la communication entre cellules endocrines dans le diabète, améliorer l’évaluation fonctionnelle des îlots destinés à la transplantation et développer des modèles de contrôle glycémique qui prennent en compte non seulement le glucose, mais également les autres nutriments, notamment les acides aminés.

Figure : Effet du glucose et des acides aminés sur la synchronisation et la formation de groupes fonctionnels au sein des îlots témoins (WT) et GluDTR. (A) Image d’un îlot placé sur un réseau de microélectrodes à haute densité et exemple de deux enregistrements sur des électrodes voisines. Les électrodes (Ø 10 µm) sont espacées de 30 µm, de bord à bord. (B) Matrice de corrélation représentant la synchronisation au sein d’îlots exposés à différentes concentrations de glucose (3, 6 ou 8,2 mM ; G3, G6 et G8,2) et de mélange d’acides aminés (5 ou 10 mM ; AA5 et AA10). Chaque case représente une paire d’électrodes. (C) Analyse statistique des données de synchronie entre les cellules β présentées en (B).

En savoir plus : Marie Lallouet et al. Pancreatic α cells are required for nutrient homeostasis by regulating dynamic β cell networks in islets.Sci. Adv.12,eaea9045(2026). DOI:10.1126/sciadv.aea9045