Le polypeptide amyloïde des îlots pancréatiques (IAPP)

La première description des dépôts d’amyloïde dans les îlots pancréatiques chez les patients diabétiques remonte au début du siècle dernier (Opie, 1901). Ces dépôts amorphes sont très caractéristiques dans la physiopathologie du diabète de type 2, soit non- insulinodépendant. Les fibrilles retrouvées dans les îlots pancréatiques proviennent du polypeptide amyloïde des îlots pancréatiques (IAPP) ou amyline, une protéine composée de 37 acides aminés qui est co-sécrétée avec l’insuline par les cellules β des îlots pancréatiques (Clark et al., 1987; Westermark et al., 1987). La séquence peptidique de l’IAPP est semblable à celles des peptides reliés au gène de la calcitonine ("calcitonin gene related peptide", CGRP), soit le PRGC-I et le PRGC-II, avec respectivement 43 et 46 % d’homologie (Höppener et al., 2002). Les trois peptides possèdent 37 acides aminés, un pont disulfure à la position 2 et 7 et une amine à l’extrémité C-terminale.

La fonction principale de l’IAPP n’a pas été clairement établie. L’expression de l’IAPP dans les cellules β et la sécrétion avec l’insuline supportent un rôle dans le maintien de l’homéostasie du glucose. Toutefois, les études réalisées dans les modèles animaux transgéniques ont rapporté une fonction antagoniste à l’insuline, puisque l’IAPP diminuait la sécrétion de l’insuline et la tolérance au glucose (Ahrén et al., 1998; Gebre-Medhin et al., 1998). D’autres fonctions de l’IAPP ont été proposées et elles consistent principalement à supprimer la libération du glucagon et à contrôler la satiété (Westermark et al., 2011; Lutz, 2012; Montane et al., 2012). L’IAPP se lie au récepteur de la calcitonine (CT) avec une faible affinité, mais cette affinité augmente lorsque le récepteur CT forme un complexe avec les RAMP ("receptor activity-modifying protein") (McLatchie et al., 1998). Les récepteurs de l’IAPP sont constitués de la co-expression entre le récepteur CT avec un des trois RAMP (McLatchie et al., 1998). Les intéractions entre le recepteur CT et les RAMP modifient la

44

spécificité du récepteur CT envers l’IAPP (Christopoulos et al., 1999; Muff et al., 1999). Le récepteur CT possède deux variants d’épissage et ceci implique qu’il pourrait y avoir six différents sous-types de récepteurs de l’IAPP (Christopoulos et al., 1999; Muff et al., 1999). L’expression des récepteurs CT et RAMP a été identifiée dans le cerveau chez le rat et la souris (Ueda et al., 2001). L’IAPP présent dans la circulation sanguine peut atteindre ces récepteurs (Barth et al., 2004). Les récepteurs RAMP participent au transport du recepteur CT vers la surface membranaire et module la spécificité de ce dernier envers l’IAPP (McLatchie et al., 1998). Malgré l’importance physiologique de l’IAPP et de son implication dans la physiopathologie du diabète de type 2, le rôle de ces récepteurs (CT et RAMP) en relation avec l’IAPP dans les tissus périphériques et le système nerveux central sont inconnus à ce jour (Bailey et al., 2012). Actuellement, sur le marché mondial des produits pharmaceutiques, aucune molécule liant spécifiquement le récepteur de l’IAPP n’a été approuvée. Des travaux de recherches supplémentaires sont requis afin de comprendre l’implication physiologique de ces récepteurs.

L’IAPP est exprimé dans les îlots de Langerhans de tous les mammifères, mais le potentiel à former de l’amyloïde est relié aux variations interespèces retrouvées dans leur séquence peptidique. L’amyloïdose pancréatique a été rapportée chez les primates et les félins, mais cette condition pathologique ne se manifeste pas chez le rat et la souris. La comparaison des séquences en acides aminés de l’IAPP entre les différentes espèces animales et les études

in vitro effectuées avec différents fragments synthétiques de l’IAPP ont permis d’identifier des

régions essentielles pour la formation de l’amyloïde. Jusqu’à récemment, trois régions amyloïdogéniques ont été identifiées dans la séquence de l’IAPP : les segments 20-29, 30-37 et 8-20 (O’Brien et al., 1993; Westermark et al., 2011). Ces régions sont capables de former une conformation en feuillet β plissé. Les segments 8-20 et 30-37 sont hautement conservés entre les espèces. La région 30-37 est homologue entre le rat et l’humain et forme des fibrilles. Les IAPP provenant du rat et de la souris sont identiques et les régions 20-29 sont riches en prolines (Pro25, Pro28, Pro29), prévenant ainsi la formation de fibrilles (Höppener et al., 2002). La substitution d’acides aminés par des prolines est un facteur majeur pouvant prévenir le mauvais repliement et l’assemblage en fibrilles (Höppener et al., 2002).

45

Tableau 3 : Séquence primaire de l’IAPP provenant de différentes espèces animales.

Les acides aminés qui diffèrent de l’hIAPP sont identifiés en rouge. L’amyloïdose pancréatique a été rapportée chez les primates et les félins, mais pas chez les rongeurs, l’espèce canine et l’espèce bovine. L’IAPP provenant du furet et du porc sont amyloïdogéniques. Seules les séquences partielles ont été publiées pour les léporidés et les poissons osseux (téléostéens). Adapté de Nishi et al., 1989a; Westermark et al., 2011; Cao et al., 2013.

Les fibrilles d’amyloïde sont formées du mauvais repliement de l’IAPP, et les agrégats fibrillaires insolubles se déposent dans les îlots de Langerhans (Figure 8). L’atteinte tissulaire est très variable entre les patients diabétiques de type 2, allant de 1 à 80 % des îlots pancréatiques (Westermark et al., 1973; Schneider et al., 1980; Clark et al., 1988; Röcken et al., 1992). À l’examen post-mortem, la prévalence de l’amyloïdose pancréatique chez les patients non diabétiques est faible, soit moins de 15 % chez les personnes âgées, contre plus de 90 % chez les patients diabétiques de type 2 (Clark et al., 1987; Röcken et al., 1992; Westermark et al., 1994). L’agrégation de l’IAPP en amyloïde est fortement associée à la dégénérescence des cellules pancréatiques et à la pathogénèse du diabète de type 2.

K C N T A T C A T Q R L A N F L V H S S N N F G A I L S S T N V G S N T Y K C N T A T C A T Q R L A N F L V H R S N N F G T I L S S T N V G S D T Y I C N T A T C A T Q R L A N F L V H R S N N F G A T L S S T N V G S N T Y K C N M A T C A T Q H L A N F L D R S R N N L G T I F S P T K V G S N T Y GT A T C E T Q C L A N F L A P S S N K L G A I F S P T K MG S K C N T A T C A T Q R L A N F L I R S S N N L G A I L S P T N V G S N T Y K C N T A T C A T Q R L A N F L V R T S N N L G A I L S P T N V G S N T Y K C N T A T C A T Q R L A N F L V R S S N N L G P V L P P T N V G S N T Y K C N T A T C A T Q R L A N F L V H S N N N L G P V L S P T N V G S N T Y K C N T A T C A T Q R L T N F L V R S S H N L G A A L L P T D V G S N T Y K C N T A T C V T Q R L A N F L V R S S N N L G A I L L P T D V G S N T Y K C N T A T C V T Q R L A N F L L R S S N N L G A I L S P T N V G S N T Y T Q R L A N F L I H S S N N F G A I F S P P S T Q R L A N F L I H S S N N F G A I F S P P N K C N T A T C V T Q R L A D F L V R S S S N I G A I Y S P T N V G S N T Y T Q R L A D F L T R S S N T I G T V Y A P T N V G S S N S T I G T V N A P T N V G S T R S S S P I G T V N A P T N V G S Acides aminés

Poulet (Gallus gallus ) Saumon de l'Atlantique (Salmo salar ) Chaboisseau (Myoxocephalus scorpius )

Poisson zèbre (Danio rerio ) Hamster (Cricetus cricetus ) Cochon d'Inde (Cavia porcellus )

Furet (Mustela putorius furo ) Raton laveur (Procyon lotor ) Lapin (Oryctolagus cuniculus )

Lièvre (Lepus )

Espèces

Humain (Homo sapiens ) Macaque (Macaca )

Babouin (Papio ) Porc (Sus scrofa ) Vache (Bos taurus )

Chat (Felis catus ) Chien (Canis lupus familiaris )

46

Figure 8 : Coloration au rouge Congo d’une coupe histologique présentant un îlot pancréatique chez un sujet en santé (A) et un patient diabétique de type 2 (B).

Les deux coupes histologiques montrent la localisation de l’insuline (en brun) via une immunohistochimie. A) Dans les conditions physiologiques normales, les cellules β qui contiennent l’insuline occupent 80 % de l’îlot pancréatique. B) La coloration au Rouge congo révèle une substance amorphe (*) pour le tissu pancréatique provenant du patient diabétique. Les dépôts d’amyloïde envahissent plus de 50 % de l’îlot pancréatique. Échelle = 20 µm. Adaptée de Jaikaran et Clark, 2001.