Définir les mécanismes moléculaires et physiologiques du dysfonctionnement des cellules des îlots pancréatiques qui conduisent au diabète de type 2 (DIVA-Exeter)

Introduction:

Travaillant avec des collaborateurs dans le cadre d'études génétiques en cours, les chercheurs ont identifié plusieurs variations génétiques (modifications de l'ADN) associées à la production et au traitement de l'insuline et tentent de comprendre comment ces variations génétiques entraînent des différences dans la capacité des personnes à produire ou à traiter l'insuline. Leurs découvertes permettront de mieux comprendre comment le pancréas produit et transforme l'insuline après un repas et aideront à mieux comprendre pourquoi certaines personnes développent un diabète et d'autres pas, malgré des niveaux similaires d'obésité. Cette question est d'une grande importance pour la santé publique car il est peu probable que la prévalence de l'obésité chute de façon spectaculaire dans un avenir prévisible.

Les chercheurs aimeraient tester l'hypothèse selon laquelle les individus porteurs de différentes variations génétiques ont des capacités différentes à produire ou à traiter l'insuline. Ils testeront les conséquences de ces variations génétiques lorsque le pancréas doit produire de l'insuline en réponse à un repas ou à des composants d'un repas, comme du sucre ou des acides aminés.

Étudier le design:

Il s'agit d'une étude de cohorte prospective "recrutement par génotype" qui testera le rôle de plusieurs variants génétiques (ou combinaisons de variants) sur une période de 4 ans (fin 2014 à fin 2018). Les variantes génétiques seront choisies s'il existe des preuves solides qu'elles ont un rôle dans le pancréas et sur la sécrétion d'insuline. Chaque variante génétique impliquera un ensemble différent de volontaires de recherche et un ensemble légèrement différent de tests. Les participants ne seront pas informés de leur statut de variant génétique. Certaines variantes génétiques seront identifiées au cours des 4 prochaines années, il n'est donc pas possible de définir au départ une méthodologie détaillée pour toutes les cohortes à étudier. Ce protocole a donc été rédigé pour décrire un protocole de base pertinent pour l'ensemble de l'étude, avec des annexes pour décrire des cohortes spécifiques au sein de l'étude. Étant donné que la gestion générale et les questions éthiques sont primordiales, à mesure que de nouvelles variantes génétiques sont identifiées au cours de la période d'étude de 4 ans, des annexes spécifiques à la cohorte seront ajoutées en tant que modifications majeures, plutôt que de soumettre chaque cohorte en tant que demande éthique distincte. La procédure de recrutement et de test de chaque groupe de volontaires de recherche sera la même, à l'exception d'un élément qui sera décrit dans les annexes spécifiques à chaque cohorte.

Participants à l'étude :

Tous les participants seront identifiés à partir de cohortes de recherche existantes gérées par le NIHR Exeter Research Facility (Exeter CRF) et/ou l'Oxford Biobank (OBB) et le recrutement sera facilité au sein de l'Exeter CRF et/ou du Oxford Centre for Diabetes, Endocrinology and Medicine ( OCDEM). Les individus seront identifiés avec la variante d'intérêt ou en tant que témoins correspondant au sexe, à l'âge et à l'IMC. Tous les participants potentiels seront « aveuglés » par un gestionnaire de données afin que l'équipe de l'étude ne sache pas quels participants ont la variante et lesquels sont des témoins. Ils seront invités à participer à l'étude par courrier et recevront la fiche d'information sur l'étude et les coordonnées de l'équipe d'étude. Un membre de l'équipe d'étude les contactera dans les 2-3 semaines pour déterminer s'ils sont intéressés à participer, pour leur offrir une explication plus détaillée de ce que l'étude implique et pour vérifier leur éligibilité. S'ils acceptent de participer, un consentement verbal pour une visite à jeun sera demandé et un rendez-vous sera pris et confirmé par écrit/par e-mail.

Identifier la variation génétique :

La mesure des facteurs génétiques chez ces personnes est un processus continu qui implique des mesures de laboratoire de routine à l'aide de l'unique échantillon d'ADN existant fourni par les volontaires lors de leur participation au projet Exeter 10000/OBB. En juin 2014, à Exeter, 94 variantes génétiques (alias modifications de l'ADN) ont été mesurées chez 5600 volontaires EXTEND et 800 000 variantes génétiques dans un sous-ensemble de 1700 volontaires EXTEND. Au cours des 4 prochaines années, les mesures génétiques seront étendues à tous les participants (jusqu'à 10 000) et à toutes les variantes (800 000+). Ces données seront retournées à la base de données EXTEND/OBB selon les besoins.

Les personnes identifiées avec une variation génétique d'intérêt seront invitées à participer (30 à 50, en fonction des tests spécifiques associés) avec un nombre similaire d'individus témoins appariés selon le sexe, l'âge et l'IMC sans la variation d'intérêt. La définition de l'appariement sera le même sexe, l'âge +/- 1 an et l'IMC dans une unité de 1 kgm2, mais ces plages peuvent être élargies s'il n'y a pas suffisamment d'individus disponibles dans la définition plus stricte.

Procédure de visite :

Tous les participants seront invités à jeûner pendant la nuit (à partir de 22 heures la veille), à ​​éviter les exercices physiques intenses et à ne pas fumer pendant 24 heures avant d'assister à une visite matinale à l'Exeter CRF/OCDEM (environ 2 à 4 heures selon le choix du test). Les participants seront invités à signer un formulaire de consentement écrit avant toute collecte de données ou test. Les patients qui n'ont pas la capacité de consentir ne seront pas recrutés. Les participants auront la possibilité de contacter un membre de l'équipe de recherche pour discuter du projet plus en détail, s'ils le souhaitent. Tous les participants seront informés de la nature et de l'objectif de l'étude, de ses exigences et des risques éventuels, ainsi que de leurs droits de se retirer à tout moment de l'étude sans préjudice et sans mettre en péril les soins cliniques futurs.

Tous les participants subiront une collecte de données de base, des mesures et fourniront des échantillons de sang à jeun et stimulés. Une cohorte de participants peut être invitée à revenir pour une deuxième visite afin de subir un test supplémentaire afin de fournir des mesures de comparaison. Le choix du test dépend de la variation génétique étudiée - détaillée dans les annexes spécifiques à chaque cohorte.

Collecte de données de base, mesures et échantillons pour tous les participants - env. Anthropométrie d'une heure : les données, y compris la taille (m), le poids (Kg), la taille (cm) et le tour de hanche (cm), seront enregistrées.

Antécédents médicaux : y compris les médicaments actuels et les informations sur le mode de vie (tabagisme/alcool).

BOD POD : Il sera demandé aux participants de faire mesurer leur masse grasse par BOD POD. Cette technique non invasive fournit une mesure plus précise de la masse grasse par rapport aux mesures de bioimpédance ou aux mesures de taille et de poids. Les participants qui se retirent de ce test ne seront pas exclus de l'étude.

Des mesures détaillées de la composition corporelle seront obtenues à l'aide du système de suivi de la composition corporelle. Cela comprend brièvement une machine BOD POD, des balances électroniques et un ordinateur. Il utilise les principes de la densitométrie corporelle (mesure de la masse et du volume) pour calculer le pourcentage et les quantités absolues de graisse et de masse sans graisse du participant. Les participants seront priés de porter un minimum de vêtements (par ex. maillot de bain) et un bonnet de bain près du corps. Ils se tiennent debout sur la balance électrique pour enregistrer leur poids qui est ensuite calibré avec le BOD POD. Les participants sont invités à s'asseoir à l'intérieur du BOD POD jusqu'à 1 minute à la fois (max 3 fois). L'ordinateur analysera et générera ensuite les résultats.

Échantillons de sang:

Une petite canule (mince tube en plastique) sera insérée dans une veine, conformément à la pratique clinique standard, afin de minimiser tout traumatisme potentiel résultant d'un prélèvement sanguin répété.

Des échantillons à jeun seront obtenus pour les mesures de base (y compris les mesures de routine du glucose et des lipides), l'ADN, le plasma et le sérum, pour le stockage et les futures analyses par lots, y compris les mesures du glucose et de l'insuline et d'autres marqueurs d'intérêt.

Des échantillons de sang stimulés seront obtenus de tous les participants. Le choix de l'agent de stimulation dépendra de la variation génétique spécifique à l'étude. À la fin de la période de test, la canule sera retirée et le participant se verra offrir un petit-déjeuner/rafraîchissements.

Les définitions des génotypes d'intérêt et les détails de la ou des visites sont fournis dans les annexes spécifiques à la cohorte du protocole. En plus de la collecte de données de base, des mesures et des échantillons à jeun, chaque cohorte entreprendra jusqu'à deux des tests décrits ci-dessous.

A : Sécrétion d'insuline induite par l'arginine potentialisée par le glucose (GPAIS) - env. 1h30 Justification. Ce test est conçu principalement pour tester la capacité maximale de sécrétion d'insuline des cellules bêta d'un participant. Il fournit le meilleur substitut disponible pour la masse des cellules bêta, par opposition à la fonction des cellules bêta (Kahn 2008) et contribuera donc à améliorer la compréhension des mécanismes d'influence des variantes génétiques choisies sur le risque de diabète. Il a récemment été démontré qu'il était bien corrélé avec le nombre d'îlots (autologues) transplantés chez des patients atteints de pancréatite après une pancréatectomie. Chez les chiens et les primates non humains, il est bien corrélé avec le % de masse de cellules bêta (examiné dans Kahn 3). Le test est basé sur le principe bien décrit (Kahn 2008 ; Larsson & Ahren 1998) selon lequel un sécrétagogue autre que le glucose, tel que l'acide aminé arginine, produira une plus grande réponse à l'insuline lorsqu'il est potentialisé par des taux de glucose élevés, le stimulus combiné produisant une réponse des cellules bêta presque maximale.

Le test GPAIS comporte 5 étapes :

1. Installation. Des cathéters intraveineux seront insérés dans les veines antécubitales des deux bras. Un bras sera utilisé pour la perfusion de glucose/acide aminé, et l'autre bras pour l'échantillonnage intermittent. La concentration de glucose dans le sang sera surveillée avec des mesures YSI régulières tout au long du test.
2. AIRarg (réponse insulinique aiguë à l'arginine). Des échantillons de base seront prélevés à -2 et -0 min. Une dose bolus maximalement stimulante de chlorhydrate d'arginine (5 g) sera ensuite injectée par voie intraveineuse pendant 45 s. Les échantillons seront prélevés à +2, +3, +4 et +5 min.
3. Réponse insulinique aiguë au glucose intraveineux (mesure non validée de la réponse insulinique aiguë au glucose intraveineux AIRglucose). Ensuite, une perfusion de glucose à 20 % à grande vitesse (900 ml/h) sur 10 à 25 minutes sera lancée (volume total perfusé jusqu'à 410 ml). Les échantillons seront prélevés à -5, -2 min (avant de commencer la perfusion à grande vitesse) puis à intervalles de 2 minutes pendant 10 minutes après le début de la perfusion de glucose.
4. AIRMAXarg. Lorsque les niveaux de glucose ont atteint 20 mmol/L (ou après 25 minutes maximum), des échantillons de base répétés seront prélevés, la perfusion de glucose abaissée à 300 ml/h et un deuxième bolus de chlorhydrate d'arginine (5 g) sera injecté, suivi d'un traitement final + Échantillons de 2, +3, +4 et +5 minutes.
5. Récupération et surveillance du glucose et de l'insuline au fur et à mesure que les niveaux de glucose du participant reviennent à la ligne de base. Des échantillons de glucose et d'insuline seront prélevés toutes les 10 minutes pendant 50 minutes après la fin du test AIRMAXarg pour surveiller la récupération du participant et fournir une mesure de la sensibilité à l'insuline. La glycémie sera surveillée avec des mesures YSI régulières jusqu'à ce que la glycémie du participant revienne à un niveau sûr. Le participant recevra un repas léger à la fin de cette période.

Échantillons : à tout moment, l'insuline et le glucose seront mesurés. Les aliquotes de rechange seront conservées et stockées à -80 oC pour d'éventuelles analyses supplémentaires, telles que le glucagon et le peptide C.

B : Test de tolérance au glucose par voie intraveineuse (IGTT ou IVGTT) - env. 30 minutes Justification. Ce test est une mesure standard acceptée de la sécrétion d'insuline de première phase qui n'implique pas les effets neurohormonaux (incrétine) et d'absorption d'une provocation orale au glucose.

C : Test de tolérance au glucose oral (OGTT) - env. 2,5 heures Justification. Ce test est une mesure standard acceptée des effets de la sécrétion et de l'absorption d'insuline d'une provocation orale au glucose.

D : Échantillon de selles pour la mesure de l'élastase fécale Justification. Cela permettra de tester l'hypothèse selon laquelle le polymorphisme génétique peut influencer la fonction pancréatique exocrine en plus de la fonction endocrine pancréatique.

Le participant recevra un conteneur d'échantillon, une enveloppe matelassée prépayée, un conteneur de transport et des instructions pour collecter et envoyer un échantillon fécal pour analyse. La fourniture d'un échantillon fécal sera facultative et ne sera pas essentielle pour l'inclusion dans l'étude.