En utilisant la technique du DBE, nous avons systématiquement prélevé des biopsies sur l’ensemble du tractus intestinal humain et caractérisé la distribution des cellules entéroendocrines K et L et l’expression de leurs produits hormonaux chez des individus sains et des personnes atteintes de diabète de type 2.
Comme le diabète de type 2 implique un surpoids / obésité et une homéostasie dysfonctionnelle du glucose qui pourrait être corrélée à des changements dans les cellules entéroendocrines K et L, l’étude a été conçue pour décrire le schéma de distribution de ces cellules et l’expression de certains de leurs produits dans les deux groupes de volontaires recrutés de manière prospective, de taille similaire, bien définis et appariés, sans troubles gastro-intestinaux connus. En utilisant le DBE, il a été possible d’obtenir un nombre élevé d’échantillons dans tout le tractus intestinal: à partir de neuf régions anatomiquement spécifiques (Fig. 1) et 7 à 22 « stations » le long du jéjunum et de l’iléon. Les biopsies des zones anatomiquement bien définies étaient très comparables. Il existe une plus grande incertitude concernant les emplacements de biopsie dans le jéjunum et l’iléon proximal (emplacements de biopsie 3-9, Fig. 1) en raison de la durée variable de l’intubation et donc du nombre d’échantillons obtenus entre les individus. Pour résoudre ce problème, nous avons systématiquement divisé le jéjunum et l’iléon en sept régions (voir Méthodes). La marque d’encre sous-muqueuse placée à la profondeur maximale d’insertion lors de l’entéroscopie antérograde a été observée lors de l’entéroscopie rétrograde chez quatre individus sur 24, indiquant une entéroscopie totale (Fig. 2). On suppose que la majorité du tractus intestinal a été étudiée chez le reste des participants en fonction de la durée de l’intubation réalisée (pour plus de détails, voir notre article méthodologique).
Nous avons utilisé l’immunohistochimie et le comptage cellulaire pour quantifier les cellules entéroendocrines et les enzymes de traitement des prohormones, et l’analyse de l’expression de l’ARNm qPCR pour évaluer les produits hormonaux / enzymatiques. Les deux méthodes sont bien établies mais posent également des limites. Une spécificité élevée des anticorps utilisés en immunohistochimie est d’une grande importance pour assurer un minimum de coloration non spécifique (faux positifs). En conséquence, nous avons choisi des anticorps bien établis et bien caractérisés. En utilisant l’immunohistochimie et le comptage cellulaire à partir de microphotographies de biopsies tranchées, des objets tridimensionnels (c.-à-d. des cellules entéroendocrines) sont évalués avec une technique d’imagerie bidimensionnelle. Une technique plus optimale pour l’évaluation de la distribution cellulaire serait la stéréologie, dans laquelle la densité réelle (c.-à-d. cellules / tissu mm3) est estimée. Cependant, cette technique nécessiterait des « blocs » transversaux complets de tissu, ce qui est incompatible avec le nombre élevé de sites de biopsie, et donc une cartographie détaillée du tractus intestinal chez l’homme vivant qui était visée dans la présente étude. En outre, les éléments suivants doivent être pris en compte. Premièrement, l’évaluation de l’expression de l’ARNm indique l’activité des cellules endocrines, mais ne fournit pas une mesure de la production totale d’un certain produit cellulaire, car tous les ARNm ne sont pas traduits en un produit actif final. Deuxièmement, l’expression est relative puisque les transcrits d’ARNm spécifiques sont liés à l’expression d’un gène exprimé de manière stable (voir les méthodes ESM pour plus de détails). Compte tenu de l’hétérogénéité biologique du diabète de type 2, des différences plus prononcées auraient pu être détectées avec une plus grande taille d’échantillon et l’inclusion de patients présentant une dérégulation du glucose plus étendue.
Les travaux de Sjölund et al de 1983 sur la distribution des cellules entéroendocrines sont les plus détaillés réalisés dans l’intestin humain à ce jour en utilisant IHS avec un large éventail d’antisérums (25 types) contre des peptides neurohormonaux intestinaux connus ou proposés. Les techniques mini-invasives n’étaient pas disponibles à ce moment-là. En conséquence, des échantillons ont été prélevés dans seulement sept régions: duodénum proximal et distal, milieu du jéjunum, iléon distal, côlon ascendant, partie distale du côlon transverse ou côlon sigmoïde et rectum. Pour chaque région, du matériel tissulaire a été obtenu auprès de 9 à 17 individus. Les échantillons ont été prélevés soit lors d’une chirurgie abdominale (principalement réalisée en raison d’une tumeur maligne), soit lors d’examens entéroscopiques impliquant des biopsies chez des individus présentant « d’autres troubles gastro-intestinaux », y compris une variété de symptômes et de maladies non spécifiés (par exemple « saignement occulte » et « maladie du foie »). En 1985, Adrian et al ont utilisé une technique de dosage radio-immunologique pour déterminer la quantité de PYY dans le fond et l’antre gastriques, le duodénum, le jéjunum, l’iléon, le côlon ascendant, le côlon sigmoïde et le rectum. Des échantillons de chaque emplacement ont été obtenus auprès de 5 à 8 personnes ayant subi une intervention chirurgicale en raison d’un carcinome ou d’ulcères gastriques. En 1992, une étude portant sur la distribution des cellules entéro-endocrines L chez l’homme a été rapportée par Eissele et al. Des échantillons ont été obtenus dans sept régions: duodénum, jéjunum proximal et distal, iléon, côlon ascendant, côlon transverse et rectum. Les échantillons ont été obtenus auprès de seulement cinq participants qui ont subi une intervention chirurgicale pour un carcinome ou la maladie de Crohn. En 2005, Guedes et al ont étudié la distribution des cellules GIP, GLP-1 et CgA positives, respectivement, en utilisant des IHS sur des échantillons de tous les 20 cm de l’intestin grêle dans 30 cadavres humains.
Il convient de souligner que les quatre études mentionnées ci-dessus ont porté sur des échantillons de tissus d’apparence normale sans aucun signe de modifications pathologiques. Cependant, la présence de modifications malignes ou inflammatoires dans la région intestinale ou le début rapide de la dégradation cellulaire post mortem auraient pu influencer la distribution et la fonction générales des cellules entéroendocrines. De plus, l’hétérogénéité des participants peut avoir influencé les résultats.
En accord avec nos résultats, Sjölund et al, Eissele et al, Adrian et al et Guedes et al, respectivement, ont décrit une variation des produits cellulaires L (GLP-1 et / ou PYY) en fonction de la localisation intestinale, avec une densité / quantité plus élevée dans le jéjunum distal et l’iléon par rapport au duodénum et au jéjunum proximal, et une densité / quantité croissante du côlon proximal au côlon distal, avec les niveaux les plus élevés dans le rectum. Nos résultats confirment ce schéma de distribution des cellules L chez les individus en bonne santé et dans le diabète de type 2, avec une augmentation de l’expression des gènes GCG et PYY, ainsi qu’une augmentation de la densité des cellules GLP-1 et PYY-positives, le long de l’intestin grêle et le long du côlon. Nous avons également observé le plus grand signal de marqueurs cellulaires L (cellules PYY et GLP-1 positives et expression de l’ARNm PYY) dans le rectum, à l’exception de l’expression de GCG. Les implications — le cas échéant — des différences observées entre les groupes (expression significativement plus grande de GCG et de PYY dans le côlon des participants atteints de diabète de type 2 par rapport aux individus en bonne santé) sont actuellement inconnues. Il est bien établi que l’effet incrétin est réduit dans le diabète de type 2, et il a été proposé qu’un défaut de sécrétion de GLP-1 induite par les nutriments puisse contribuer à expliquer ce phénomène. Cependant, des études portant sur les réponses du BPL-1 aux stimuli nutritionnels chez les personnes atteintes de diabète de type 2 et les personnes non diabétiques ont montré qu’en général, les personnes atteintes de diabète de type 2 ne présentent pas de réponses plasmatiques totales réduites au BPL-1.
Nous avons observé une différence entre les niveaux d’expression de GCG et la densité des cellules positives au GLP-1 le long de l’intestin. Cela souligne que les cellules L dans une partie de l’intestin grêle peuvent se comporter différemment des cellules L entéroendocrines dans une autre partie de l’intestin grêle, comme le suggèrent Svendsen et al., qui ont observé que le schéma de sécrétion des cellules L change le long du tractus gastro-intestinal chez le rat, c’est-à-dire que les cellules L sécrètent différents rapports de PYY et de GLP-1, certaines ne sécrétant que du GLP-1. Conformément à ces résultats, il est probable que les cellules L situées plus distalement expriment le proglucagon dans une mesure plus élevée que les cellules L situées plus proximalement.
Nos résultats d’une expression et d’une densité supérieures de cellules GIP positives dans la partie proximale de l’intestin grêle, qui diminuent distalement jusqu’à la région iléo-fécale chez les personnes en bonne santé et celles atteintes de diabète de type 2, sont conformes aux résultats précédents. Contrairement à Sjölund et al., qui ont trouvé que les cellules GIP positives étaient absentes du gros intestin, nous avons pu détecter de faibles niveaux de cellules GIP positives dans la partie distale du tractus intestinal. Cependant, nous ne pouvons pas exclure que cela soit le résultat d’une liaison d’anticorps non spécifique. Cependant, nous avons observé l’expression d’ARNm de GIP dans le côlon des deux groupes, bien qu’à des niveaux très faibles. L’expression de la GIP était significativement plus importante chez les personnes atteintes de diabète de type 2 tout au long du tractus intestinal. On pourrait supposer que la transcription de la GIP est augmentée comme résultat compensatoire de la résistance à la GIP, c’est-à-dire de l’effet insulinotrope réduit de la GIP observé chez les personnes atteintes de diabète de type 2. Dans ce contexte, il a été démontré que les taux de GIP à jeun étaient plus élevés chez les participants atteints de diabète de type 2 par rapport aux participants témoins non diabétiques et, en outre, il a été proposé que la GIP contribue à l’hyperglycémie observée dans le diabète de type 2 (principalement en raison de l’effet glucagonotrope de la GIP). Cependant, les données concernant les réponses au GIP après un glucose oral ou des repas mixtes chez les personnes atteintes de diabète de type 2 n’ont pas été cohérentes, et un examen systématique avec méta-analyse a suggéré que les réponses au GIP postprandiales sont similaires chez les personnes atteintes de diabète de type 2 et les personnes en bonne santé.
Étant donné que la glycoprotéine acide CgA est un composant des vésicules cellulaires et qu’elle est considérée comme jouant de multiples rôles dans le processus de sécrétion des produits endocriniens, elle est utilisée comme marqueur général des cellules entéroendocrines. Contrairement à Guedes et al qui ont observé une densité constante de cellules positives à la CgA le long de l’intestin grêle, notre étude a montré un déclin significatif. De plus, nous avons observé une plus grande densité de cellules positives à la CgA dans l’intestin grêle d’individus en bonne santé que de participants atteints de diabète de type 2. On pourrait supposer que le nombre total de cellules CGA positives (cellules entéroendocrines) est modifié dans le diabète de type 2 – soit en conséquence de l’état diabétique de type 2, soit, peut—être, en contribuant à la pathogenèse du diabète de type 2. Nous avons observé un nombre assez élevé de cellules CgA positives dans le rectum des deux groupes. Récemment, Engelstoft et al ont montré chez la souris que la CgA était principalement localisée dans les cellules entéroendocrines sécrétant des monoamines et plus faiblement dans les cellules entéroendocrines sécrétant des peptides, soutenant peut-être la proposition de Sjölund et al selon laquelle les cellules entéroendocrines rectales pourraient avoir une fonction principalement locale (paracrine) plutôt qu’une fonction systémique.
Étant donné que la PC1 / 3 est connue pour traiter les prohormones conduisant respectivement à la formation de GIP et de GLP-1, nous nous attendions à trouver la présence de PC1 / 3 le long de tout le tractus intestinal. Nous avons respectivement observé une différence impliquant une plus grande expression de PCSK1 / 3 et des densités plus faibles de cellules PC1 / 3 positives dans l’intestin grêle des participants atteints de diabète de type 2 par rapport aux participants en bonne santé. Comme indiqué ci-dessus, cette découverte doit être interprétée en considérant que certaines cellules entéroendocrines peuvent être très actives dans certaines régions et avoir une faible activité dans d’autres régions.
Étant donné que le PC2 est principalement connu pour le traitement du proglucagon en glucagon dans les cellules alpha pancréatiques, il était intéressant de trouver l’expression de l’ARNm des cellules PCSK2 et PC2-positives le long de l’ensemble du tractus intestinal. Cela pourrait indiquer que le glucagon est produit dans l’intestin, comme l’ont récemment suggéré Lund et al. Dans ce contexte, on pourrait supposer que la plus grande expression de PCSK2 dans l’intestin grêle des personnes atteintes de diabète de type 2 entraîne la formation d’un excès de glucagon, contribuant à l’hyperglucagonémie diabétique de type 2. Pour clarifier davantage cet aspect, des études comprenant une double coloration immunohistochimique sont justifiées.
En conclusion, la cartographie actuelle de la distribution des cellules entéroendocrines K et L et les variations observées des niveaux d’expression de leurs produits apparentés le long du tractus intestinal humain, combinées aux différences démontrées entre les participants atteints de diabète de type 2 et les individus en bonne santé, constituent un travail de référence pour les scientifiques et les cliniciens. Combinées aux connaissances issues d’études physiologiques sur les hormones intestinales circulantes, nos données pourraient être utiles pour comprendre comment l’intestin contribue à réguler le métabolisme du glucose et l’appétit. L’identification du PC2 dans les cellules entéroendocrines est intéressante car cela pourrait être compatible avec la formation de glucagon dans l’intestin humain. Cependant, d’autres études sont nécessaires pour prouver cette possibilité et lier nos résultats à la physiopathologie du diabète de type 2.
