Le diabète et l’obésité sont devenus des fardeaux majeurs pour la santé publique et augmentent le risque de dysfonctionnement neurologique, entraînant des troubles cognitifs chez les patients1. En raison du taux alarmant d’augmentation de ces maladies, les efforts de recherche pour lutter contre ces problèmes de santé s’intensifient. Cette collection de méthodes rassemble un large éventail de techniques utilisées pour étudier le diabète et l’obésité, ainsi que les troubles cognitifs associés, dans une variété de systèmes modèles.
Le poisson-zèbre est un modèle attrayant pour étudier le diabète car l’expression et la fonction des gènes impliqués dans le développement du pancréas sont hautement conservées dans cet organisme par rapport aux systèmes mammifères 2,3,4,5,6. Le diabète sucré et l’hyperglycémie peuvent être induits chez le poisson-zèbre à l’aide de mécanismes invasifs et non invasifs et en développant des souches mutantes 7,8,9,10,11. McCarthy et al. introduisent une nouvelle méthode non invasive pour induire l’hyperglycémie chez le poisson-zèbre à l’aide d’un protocole d’immersion alternatif12. Dans cette méthode, les poissons-zèbres adultes sont placés dans une solution sucrée pendant 24 heures, puis dans l’eau pendant 24 heures pour imiter la montée et la descente de la glycémie dans le diabète. Ils démontrent que ce processus induit non seulement avec succès l’hyperglycémie, mais entraîne également des complications liées à l’altération de l’homéostasie du glucose. Une fois établie, cette méthode pourrait être utilisée avec succès pour imiter l’état d’hyperglycémie chez le poisson-zèbre adulte.
L’hyperglycémie non contrôlée peut entraîner une série de complications affectant tous les organes du corps. Des modifications de la mémoire et/ou des troubles cognitifs font partie des effets préoccupants de l’hyperglycémie non contrôlée chez les patients présentant une glycémie élevée. Comme le poisson-zèbre a été utilisé avec succès dans des études testant les effets de l’homéostasie du glucose altéré13, cet organisme devrait maintenant être utilisé dans des études comportementales également. Dans leur deuxième article, Rowe et al. démontrent une méthode pour utiliser le poisson-zèbre dans des études comportementales14 à l’aide d’un appareil modifié à trois chambres conçu pour surveiller les interactions sociales chez la souris15. Les poissons-zèbres démontrent une mémoire acquise en environ 8 semaines de formation. Cependant, les poissons hyperglycémiques présentent des déficits cognitifs après 4 semaines de traitement pour induire une hyperglycémie à l’aide d’un protocole d’immersion alternatif12. Cette méthode permet d’utiliser le poisson-zèbre dans des études comportementales qui seront utiles non seulement dans le domaine du diabète, mais également dans d’autres domaines liés à l’âge, à la génétique et à d’autres maladies neurodégénératives qui entraînent des troubles cognitifs.
Parallèlement aux recherches en cours sur l’étiologie de la maladie et ses effets, le domaine a besoin de nouvelles voies moléculaires pour générer des cellules β fonctionnelles pour des interventions thérapeutiques. Cependant, la production réussie de cellules β, que ce soit par culture in vitro ou par stimulation de la régénération in vivo , a été limitée. Memon et Abdelalim décrivent une méthode de différenciation des cellules souches pluripotentes humaines (hPSC) en cellules progénitrices pancréatiques exprimant PDX1- (homeobox 1 pancréatique et duodénal) et NKX6.1 (homeobox 1 NKX6)16. L’expression de ces deux facteurs de transcription chez les progéniteurs réduit l’apparition de cellules endocrines non fonctionnelles dans les cultures et entraîne la formation de cellules β fonctionnelles, productrices d’insuline et sensibles au glucose17. La génération évolutive de progéniteurs co-exprimant PDX1 et NKX6.1 a le potentiel de générer un pool fonctionnel de cellules β sécrétant de l’insuline pour la thérapie de transplantation ainsi que pour la modélisation de la maladie.
L’obésité est un trouble métabolique complexe causé par une adipogenèse anormale. En raison du besoin accru d’adipocytes humains pour modéliser les conditions de la maladie et des limites de la collecte d’échantillons auprès de donneurs humains, la génération in vitro d’adipocytes est très demandée. Aghadi et al. décrivent un protocole pour produire des cellules souches mésenchymateuses (CSM) à partir de corps embryoïdes dérivés de cellules souches pluripotentes induites (CSPi) en utilisant de l’acide rétinoïque18 tout-trans. Les CSM qui en résultent présentent une prolifération rapide et une différenciation réussie en adipocytes. Ils établissent également une méthode pour augmenter le pool adipocytaire différencié en triant les cellules marquées au rouge du Nil, un colorant lipophile18. Ensemble, ils ont réussi à produire des cultures enrichies en une population pure d’adipocytes matures qui aideront les chercheurs à étudier facilement les troubles métaboliques associés aux adipocytes.
Il y a deux problèmes majeurs dans le domaine de la recherche sur l’obésité : l’incapacité des lignées cellulaires cultivées telles que 3T3-L1 à refléter l’hétérogénéité cellulaire du dépôt adipeux19,20, et le faible rendement des préadipocytes à partir des tissus prélevés sur des souris adultes21,22. Les cellules prélevées sur des souris adultes peuvent refléter l’hétérogénéité cellulaire, mais contiennent principalement des adipocytes à pleine maturité et moins de préadipocytes21,22. Saez et al. répondent aux deux problèmes en décrivant une méthode pour isoler les préadipocytes blancs et bruns de souris nouveau-nées23. Ces cellules présentent une capacité de prolifération élevée et un potentiel de différenciation en adipocytes matures par rapport aux préadipocytes collectés sur des souris adultes. Leur article est une ressource efficace pour modéliser la complexité de l’obésité à l’aide de préadipocytes blancs et bruns qui peuvent être différenciés en adipocytes complètement matures.
La gestion du poids est une question clinique importante. Les changements de mode de vie à long terme, les médicaments anti-obésité et les régimes d’exercice jouent tous un rôle important dans ce processus. Cependant, la perte de motivation due aux défis liés au maintien des modifications du mode de vie à long terme, le coût des médicaments anti-obésité et l’incidence accrue des troubles de l’alimentation ont conduit la communauté scientifique à explorer des remèdes naturels24. Pérez Gutiérrez et Arrioja explorent le potentiel de deux plantes, Syzygium aromaticum (clou de girofle) et Cuminum cyminum (cumin)25, en tant que ressources naturelles de composés anti-obésité. Le contenu phytochimique actif est extrait par ultrasons dans une solution éthanol :eau (50:50) et administré à des souris C57BL6/J nourries avec un régime riche en graisses. Il s’agit d’un modèle d’obésité. Les résultats comprennent des améliorations de divers paramètres de l’obésité tels que la régulation des profils lipidiques (cholestérol et triglycérides) et la réduction de l’apport alimentaire, de la prise de poids, du poids du tissu adipeux et du poids du foie. Cette méthode proposée prend 5 semaines par rapport au régime traditionnel de 16 semaines et a le potentiel de tester et d’identifier de nouveaux composés phytochimiques pour leur utilisation possible dans la gestion du poids.
Cette collection de méthodes fournit de nouvelles façons d’utiliser le poisson-zèbre dans des études comportementales, d’induire un état hyperglycémique dans cet organisme modèle et de générer des cellules progénitrices qui conduisent à la production de cellules β productrices d’insuline et sensibles au glucose. La collection se concentre également sur l’obésité et présente des méthodes pour produire avec succès des adipocytes à partir d’iPSC, pour collecter des préadipocytes à partir de souris nouveau-nées et pour isoler des composés phytochimiques afin de tester leur potentiel dans le traitement de l’obésité. Dans l’ensemble, cette collection cible un large groupe de chercheurs dans le domaine du diabète et de l’obésité et fournit une nouvelle boîte à outils pour éclairer des domaines jusqu’alors inexplorés de la recherche sur le diabète et l’obésité.