Effets des nutriments sur l’état redox du NADH et du NADPH dans le cytosol et les mitochondries des cellules β pancréatiques à insuline.

La stimulation de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose dans les cellules β pancréatiques fait suite à une accélération du métabolisme du glucose, une dépolarisation membranaire et une augmentation de la concentration cytosolique de calcium ([Ca2+]c) qui déclenche l’exocytose des granules d’insuline. Outre cette voie déclenchante, il existe une voie d’amplification métabolique de l’exocytose calcium-dépendante dont les mécanismes restent mal compris. Un des facteurs de couplage proposés est le cofacteur nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADPH), car sa concentration augmente en réponse au glucose et il favorise l’exocytose des granules d’insuline dans des expériences de patch-clamp. On ne sait toutefois pas dans quelle gamme de concentrations de glucose les rapports NADH/NAD+ et le NADPH augmentent dans le cytosol et la mitochondrie des cellules β, ni si cette augmentation est simplement requise pour la sécrétion d’insuline ou si elle en contrôle l’amplitude. De nouvelles sondes fluorescentes ayant un domaine de liaison au NADPH (iNap) et au NADH/NAD+ (SoNar) permettent une mesure dynamique de ces cofacteurs dans les compartiments subcellulaires de cellules vivantes. Ces sondes exprimées sous contrôle du promoteur CMV ont été utilisées dans des cellules INS-1 832/13 immortalisées et dans des amas de cellules d’îlots de souris qui expriment la forme sauvage fonctionnelle de la nicotinamide nucléotide transhydrogénase ou sa forme tronquée inactive dans la mitochondrie. Des sondes exprimées dans les cellules β sous contrôle du promoteur de l’insuline ont été employées dans des îlots de souris. Dans ces modèles, nous avons comparé les effets du glucose sur la [Ca2+]c, le rapport NADH/NAD+ et le NADPH dans le cytosol et les mitochondries. Dans les trois modèles, i) la [Ca2+]c et la sécrétion augmentaient entre 5 et 30 mM glucose; ii) le NADPH cytosolique augmentait de façon quasi maximale à 2-5 mM glucose; iii) le rapport NADH/NAD+ cytosolique n’augmentait qu’à 20-30 mM glucose ; iiii) le NADPH et le rapport NADH/NAD+ mitochondriaux augmentaient en parallèle entre 0,5 et 10 mM glucose. Ces résultats suggèrent que le NADPH cytosolique pourrait être nécessaire à la stimulation de la sécrétion d’insuline par le glucose sans pour autant jouer de rôle régulateur. Par contre, l’augmentation du NADPH mitochondrial survenait dans une gamme de concentration de glucose compatible avec un effet régulateur sur la sécrétion d’insuline. Elle pourrait toutefois n’être qu’un simple reflet de l’accélération du métabolisme mitochondrial, de la production d’ATP et de l’export d’intermédiaires du cycle de Krebs vers le cytosol (cataplérose), des effets connus pour contrôler la sécrétion d’insuline.