La recherche, impliquant des cellules oculaires humaines et de souris et des rétines intactes cultivées dans un environnement à faible teneur en sucre (faible taux de glucose) en laboratoire, ainsi que des souris à faible taux de glucose, a été publiée dans le numéro de janvier de Rapports de cellule.

« Des épisodes temporaires d’hypoglycémie se produisent une ou deux fois par jour chez les personnes atteintes de diabète insulino-dépendant et souvent chez les personnes nouvellement diagnostiquées », déclare Akrit Sodhi, MD, Ph.D., professeur d’ophtalmologie Branna et Irving Sisenwein à l’Institut Wilmer Eye à Johns Hopkins Medicine. De faibles niveaux de glucose peuvent également survenir pendant le sommeil chez les personnes atteintes de diabète non insulino-dépendant. « Nos résultats montrent que ces faibles taux de glucose périodiques provoquent une augmentation de certaines protéines des cellules rétiniennes, entraînant une prolifération de vaisseaux sanguins et une aggravation de la maladie oculaire diabétique », ajoute Sodhi.

Les maladies oculaires chez les personnes atteintes de diabète comptent parmi les causes de cécité les plus évitables aux États-Unis. La rétinopathie diabétique, qui touche jusqu’à un tiers des personnes atteintes de diabète, se caractérise par la prolifération de vaisseaux sanguins anormaux dans la rétine.

Sodhi dit que l’étude actuelle suggère que les personnes atteintes de rétinopathie diabétique peuvent être particulièrement vulnérables aux périodes de faible taux de glucose, et le maintien de niveaux de glucose stables devrait être un élément important du contrôle de la glycémie.

Pour l’étude, les chercheurs ont analysé les niveaux de protéines dans les cellules rétiniennes humaines et de souris et les rétines intactes cultivées dans un environnement de faible taux de glucose en laboratoire, ainsi que chez les souris qui présentaient occasionnellement une hypoglycémie.

Les chercheurs ont découvert que de faibles niveaux de glucose dans les cellules rétiniennes humaines et de souris provoquaient une cascade de changements moléculaires pouvant entraîner une prolifération des vaisseaux sanguins. Tout d’abord, les chercheurs ont constaté qu’un faible taux de glucose entraînait une diminution de la capacité des cellules rétiniennes à décomposer le glucose en énergie.

Lorsque les chercheurs ont examiné spécifiquement les cellules gliales dites de Müller, qui sont des cellules de soutien pour les neurones de la rétine et dépendent principalement du glucose pour la production d’énergie, ils ont découvert que les cellules augmentaient l’expression du gène GLUT1, qui fabrique une protéine qui transporte glucose dans les cellules.

Les chercheurs ont découvert qu’en réponse à un faible taux de glucose, les cellules augmentaient les niveaux d’un facteur de transcription, appelé facteur inductible par l’hypoxie (HIF)-1α. Cela a activé la machinerie cellulaire – y compris GLUT1 – nécessaire pour améliorer leur capacité à utiliser le glucose disponible, en préservant l’oxygène limité disponible pour la production d’énergie par les neurones rétiniens.

Cependant, dans les environnements à faible teneur en oxygène, comme cela se produit dans la rétine des patients atteints d’une maladie oculaire diabétique, cette réponse physiologique normale à un faible taux de glucose a déclenché un flot de protéine HIF-1α dans le noyau des cellules, le centre de contrôle de la cellule.

Cela a entraîné une augmentation de la production de protéines telles que le VEGF et l’ANGPTL4, qui provoquent la croissance de vaisseaux sanguins anormaux et qui fuient – le principal coupable de la perte de vision chez les personnes atteintes d’une maladie oculaire diabétique.

Les chercheurs prévoient d’étudier si de faibles niveaux de glucose chez les personnes atteintes de diabète peuvent avoir un impact sur des voies moléculaires similaires dans d’autres organes, tels que les reins et le cerveau.

Sodhi dit que la voie HIF-1α peut servir de cible efficace pour développer de nouveaux traitements pour les maladies oculaires diabétiques.

Parmi les autres chercheurs impliqués dans l’étude figurent Chuanyu Guo, Monica Deshpande, Yueqi Niu, Isha Kachwala, Haley Megarity, Taylor Nuse, Savalan Babapoor-Farrokhran, Michael Ramada, Jaron Sanchez, Neelay Inamdar et Thomas V. Johnson de Johns Hopkins ; Miguel Flores-Bellver et Maria Valeria Canto-Soler; et Silvia Montaner de l’Université du Maryland.

Sodhi est co-fondateur et détient des parts dans HIF Therapeutics Inc. Cet arrangement a été examiné et approuvé par l’Université Johns Hopkins conformément à ses politiques sur les conflits d’intérêts.

Le financement de la recherche a été fourni par le National Eye Institute des National Institutes of Health (R01EY029750, R01EY025705, EY001765); Recherche pour prévenir la cécité ; le Fonds de développement CellSight ; la chaire de la famille Doni Solich en recherche sur les cellules souches oculaires; et la chaire Branna et Irving Sisenwein en ophtalmologie.