L'effet de la vasopressine sur la régulation du glucose (HYPERGlu)

Introduction L'hormone neurohypophysaire arginine vasopressine (AVP), également connue sous le nom d'hormone antidiurétique, a été l'une des premières hormones identifiées pour ses propriétés de vasopressine en 1895 par Oliver et Schäfer. Ils ont montré que l'extrait de glande pituitaire augmentait la tension artérielle chez les chiens anesthésiés. L'AVP est principalement synthétisée dans les noyaux paraventriculaire et supraoptique de l'hypothalamus. L'hormone est transférée au lobe neural de l'hypophyse postérieure où elle est libérée dans la circulation. Les organes cibles perçoivent les stimuli hormonaux par trois récepteurs différents : V1a, V1b et V2. Le récepteur V1a est principalement exprimé dans la paroi vasculaire et est responsable de la vasoconstriction. Le récepteur V1b se trouve principalement dans l'hypophyse antérieure, médiant la sécrétion de l'hormone corticotrope surrénalienne, tandis que le récepteur V2 est principalement exprimé dans les tubules néphroniques déclenchant la réabsorption d'eau. Depuis la découverte de l'AVP, la vasopressine et les propriétés antidiurétiques ont été très bien étudiées et documentées.

Outre les effets de l'AVP sur la pression artérielle et l'homéostasie de l'eau, l'hormone est impliquée dans une variété d'autres fonctions, notamment la douleur, le métabolisme osseux et lipidique, l'hypertension, le comportement social, le vieillissement, la fonction cognitive, la prolifération cellulaire, l'inflammation, les infections, l'homéostasie, l'hypothalamus -axe hypophyso-surrénalien et diabète. Tous ces effets pourraient fournir des informations utiles sur de nombreuses maladies. Par conséquent, l'accent de cette demande est sur les effets de l'AVP sur la régulation du glucose chez les humains en bonne santé.

L'AVP est connue pour améliorer la glycogénolyse hépatique en activant les récepteurs V1a et en augmentant la libération de glucagon, ce qui entraîne une augmentation des taux de glucose chez les animaux de laboratoire. Même lorsque les récepteurs du glucagon dans le foie sont bloqués, l'AVP augmente toujours la glycémie. Les récepteurs V1b ont été identifiés dans les cellules alpha et bêta des îlots de Langerhans. Ainsi, l'AVP stimule la sécrétion d'insuline contrecarrant l'augmentation de la glycémie. Dans une expérience avec des souris knock-out pour les récepteurs AVP V1a et V1b, des altérations du métabolisme du glucose et des graisses ont été observées, suggérant que l'AVP pourrait jouer un rôle dans la régulation du glucose et les troubles métaboliques. Des études chez l'homme présentant une variation génétique du récepteur AVP V1a ont montré une prévalence accrue du diabète chez les sujets en surpoids ou ayant un régime alimentaire riche en graisses. Récemment, une étude chez des rats sujets à un dysfonctionnement métabolique a examiné l'effet de l'influence à long terme de la vasopressine sur l'homéostasie du glucose. Il a rapporté qu'une vasopressine élevée augmentait l'hyperinsulémie et l'intolérance au glucose chez les rats obèses, tandis qu'un traitement avec un antagoniste du récepteur V1a de la vasopressine réduisait l'intolérance au glucose.

Dans une étude épidémiologique française, une cohorte de 3 615 hommes et femmes ayant une glycémie à jeun normale a été suivie pendant 9 ans. Elle a indiqué que la consommation d'eau était inversement et indépendamment associée au risque de développer une hyperglycémie. Les auteurs ont émis l'hypothèse que leurs résultats étaient dus à une augmentation de la vasopressine plasmatique liée à l'hypohydratation. Plus récemment, une cohorte suédoise de 2 064 sujets de l'étude sur le régime malmo et le cancer a été analysée après 15,8 ans avec un test de tolérance au glucose par voie orale. Ils ont découvert que la copeptine (un marqueur de substitution fiable et clinique de l'AVP) prédisait indépendamment le diabète sucré et l'adiposité abdominale.

Fait intéressant, l'hypohydratation et la faible consommation d'eau sont liées à une augmentation chronique de l'AVP. Dans une étude récente avec des adultes vivant en liberté, une faible consommation d'eau habituelle a entraîné une augmentation significative de l'AVP par rapport aux adultes ayant une forte consommation d'eau.

Conception expérimentale Soixante sujets âgés de 30 à 55 ans sans résistance à l'insuline seront recrutés dans l'étude. Trente des adultes auront un indice de masse corporelle normal (IMC ; 15 hommes et 15 femmes, 18,5 kg∙m-2 < IMC ≤25 kg∙m-2) et trente adultes en surpoids ou obèses (15 hommes et 15 femmes, 28 kg∙m-2 ≤ IMC ≤35 kg∙m-2) seront recrutés pour participer à l'étude. L'estimation de la taille de l'échantillon a montré que 60 sujets fourniront une puissance de 0,8 avec un niveau alpha fixé à 0,05. L'effet de la vasopressine sur le métabolisme du glucose sera étudié via la stimulation osmotique de la vasopressine (AVP) en utilisant une perfusion saline hypertonique suivie d'un test de tolérance au glucose par voie orale. Chaque sujet effectuera deux expériences identiques, ne différant que par la teneur en chlorure de sodium (NaCl) de l'infusion (solution saline isotonique vs hypertonique). Tous les sujets féminins effectueront les deux essais au cours de leur phase folliculaire précoce, environ 2 à 6 jours après le début des règles pour garantir de faibles niveaux endogènes d'œstrogène et de progestérone. Après s'être reposés en position assise pendant 30 min, les sujets recevront une perfusion intraveineuse de 3 % de NaCl (solution saline hypertonique, d'où HYPER) ou de 0,9 % de NaCl (solution saline isotonique, d'où ISO) sur une période de 120 min à un débit de perfusion de 0,1 ml/min. /kg de poids corporel en simple aveugle et en ordre contrebalancé. Cette perfusion saline hypertonique augmente l'osmolalité plasmatique de 285 à au moins 300 mmol/kg. À partir d'un cathéter veineux séparé, des échantillons de sang seront prélevés toutes les 30 minutes. Après la perfusion, les sujets se reposeront pendant une période d'équilibrage de 30 min avant de commencer un test de tolérance au glucose par voie orale de 4 h.

Préparation du sujet pour le test de tolérance au glucose oral (OGTT) : les sujets doivent avoir une alimentation normale pendant 3 jours avant le test et entreprendre une activité physique normale. Le dîner sera standardisé la veille et aucun alcool ne sera autorisé. Les sujets seront invités à jeûner au moins 10 h avant le test.

Procédure pour l'OGTT : Le test OGTT consistera en une ingestion de 75 g de glucose suivie d'une période de prélèvement sanguin, avec des échantillons prélevés toutes les 30 min pendant 240 min. Des échantillons d'urine seront prélevés à la fin de la perfusion et à la fin de l'HGPO. La tension artérielle sera enregistrée via un sphygmomanomètre automatisé après chaque prélèvement sanguin. La consommation d'oxygène et le taux d'échange respiratoire seront évalués toutes les heures par calorimétrie indirecte, pour un total de sept fois par essai. Lors des prélèvements sanguins, la perception de la soif et la sécheresse buccale seront également évaluées via des échelles visuelles analogiques.

Analyse des échantillons Un total de quatorze échantillons de sang seront prélevés dans chaque essai expérimental et analysés pour : hématocrite (Hct), hémoglobine (Hb), osmolalité (Osm), sodium (Na) et potassium (K), protéines plasmatiques totales, glucose, insuline, peptide C, glucagon, copeptine, activité rénine plasmatique, hormone de libération de la corticotropine (CRF), cortisol, triglycérides et acides gras libres (FFA).

Les échantillons d'urine seront analysés pour l'osmolalité et la gravité spécifique de l'urine fraîche. Des échantillons de sauvegarde de sérum, de plasma et d'urine seront conservés, congelés à -80 °C, au cas où des analyses supplémentaires seraient nécessaires, ou en remplacement de flacons cassés.

Traitement et analyse des données Pour assurer la qualité et l'intégrité des données recueillies, des formulaires de rapport de cas seront utilisés. Les formulaires de rapport de cas (CRF) seront conçus pour enregistrer les données recueillies d'une manière qui répondra aux normes les plus élevées. Le CRF sera développé, testé et approuvé avant toute inscription de sujet. Le scientifique impliqué dans la collecte des données de l'étude sera formé à l'utilisation du CRF avant le début de la collecte des données. Une bibliothèque papier et numérique pour tous les CRF sera établie et maintenue pendant l'expérience et au moins pendant 2 ans après la publication des manuscrits. Le gestionnaire de la base de données et le chercheur principal seront les seules personnes qui auront accès aux informations identifiables du sujet. Tous les autres documents seront codés pour assurer l'anonymat du sujet. Le plan de surveillance des données et de la sécurité comprend : un cadre général pour la surveillance des données et de la sécurité, la partie responsable de la surveillance et les procédures de signalement des événements indésirables/problèmes imprévus. Après la collecte des données, la saisie des données sera effectuée par deux scientifiques autorisés. Les données des diagnostics Quest sont disponibles au format PDF et la saisie des données sera également effectuée et vérifiée par deux scientifiques. L'intégration des données et le nettoyage de la base de données seront effectués dans un logiciel statistique via l'analyse et la visualisation.

La variable de réponse principale métabolisme du glucose sera capturée par 4 variables (glucose, insuline, peptide C et glucagon) toutes mesurées sur une échelle de ratio, et à 14 reprises.

Les résultats secondaires seront : Hb, Hct, protéines totales, osmolalité, Na, K, copeptine, hormone de libération de la corticostéropine surrénalienne (ACTH), CRH, angiotensine II, activité de la rénine plasmatique (PRA), aldostérone, triglycérides, FFA.

Les résultats continus répétés supplémentaires seront : (1) la pression artérielle qui sera mesurée à 14 occasions ; (2) Absorption d'oxygène et taux d'échange respiratoire qui seront évalués à 7 reprises ; et (3) la perception de la soif et la sécheresse de la bouche qui seront mesurées à 14 reprises.

Mesures des covariables Les groupes de traitement (solution saline isotonique ou hypertonique) constitueront la principale comparaison d'intérêt. D'autres covariables incluront le sexe (femmes vs hommes) et le statut pondéral (poids normal vs surpoids/obèse), l'âge (30-55) et le temps (1-14).

Pour examiner si les profils de réponse moyenne sont similaires dans les groupes, c'est-à-dire si les schémas de changement dans le temps de la réponse moyenne varient selon le groupe, la présente étude explorera plus en détail les effets d'interaction groupe par temps : (par ex. traitement par interaction temporelle ; interaction poids/temps; sexe par interaction temporelle).

Plan d'analyse des données

• Pour ce quasi-expérimental avec mesure répétée, les chercheurs mèneront une analyse longitudinale pour décrire les changements dans la réponse moyenne au fil du temps, et comment ces changements sont liés aux covariables d'intérêt.
• La normalité de ces variables continues sera évaluée en effectuant le test de normalité de Shapiro-Wilk.
• Pour tous les résultats continus, des statistiques sommaires (moyenne et écarts-types) seront effectuées à chaque instant et par séquence. De plus, des corrélations entre les mesures du métabolisme du glucose seront effectuées.
• Les pourcentages seront calculés pour les covariables mesurées sur une échelle nominale, et la moyenne et ± les écarts-types présentés pour celles mesurées sur une échelle continue.
• Les distributions des indices de sensibilité à l'insuline et les aires sous la courbe seront évaluées.

Modélisation statistique Pour étudier comment les changements dans la réponse moyenne se rapportent aux covariables au fil du temps, la modélisation linéaire généralisée à effets mixtes - avec des interceptions et des pentes aléatoires - sera utilisée à l'aide de l'estimation du maximum de vraisemblance restreinte. On suppose que la réponse moyenne de chaque groupe changera de façon linéaire dans le temps. Cependant, si la réponse moyenne dans le temps n'est pas linéaire, des tendances polynomiales d'ordre supérieur seront explorées.

Le chercheur adaptera le modèle de modèle de covariance approprié pour tenir compte des corrélations entre les mesures répétées afin que les inférences appropriées soient faites.

La signification statistique sera déterminée à un alpha de 0,05. Toutes les analyses statistiques seraient effectuées avec les logiciels statiques suivants STATA©, JMP© ou SAS©.

Résultats et conclusions prévus Au cours de l'essai de perfusion saline hypertonique, l'équilibre hydrique sera artificiellement manipulé (hypervolémie hypertonique). L'augmentation de l'osmolalité plasmatique va stimuler la sécrétion de vasopressine. Il est prévu que la stimulation de l'AVP élèvera l'insuline à un degré plus élevé que le glucose, ce qui entraînera une plus grande résistance à l'insuline. On s'attend également à ce qu'une grande osmolalité urinaire soit une réponse à des taux élevés de vasopressine et à un débit urinaire plus faible.

Importance du projet Le diabète est, avec l'obésité, l'une des principales maladies non transmissibles dans les pays développés et en développement. Plus de 29 millions d'Américains sont diabétiques et 86 autres millions sont dans un état pré-diabétique. Le coût du diabète en 2012 était de 245 milliards de dollars et il ne cesse d'augmenter. L'hypohydratation, quant à elle, est un phénomène assez courant lié à de nombreux problèmes de santé comme les infections des voies urinaires, les calculs rénaux, les maladies cardiovasculaires, l'humeur et les performances cognitives. L'un des mécanismes potentiels derrière les effets de l'hypohydratation est le niveau élevé d'AVP. Des données épidémiologiques récentes et des expériences sur des animaux indiquent que l'hypohydratation et une vasopressine élevée sont liées à la fois au diabète et à la dérégulation du glucose. Cependant, aucune donnée expérimentale provenant d'un essai contrôlé chez l'homme n'existe. Le but de l'étude proposée est de réaliser un essai contrôlé sur des humains en bonne santé pour examiner l'effet d'une vasopressine élevée sur la régulation du glucose.