Bulletin SZF 133/4 - Faculté de Biologie

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Bulletin SZF 133/4 - Faculté de Biologie
Bull. Soc. zool. Fr., 2008, 133(4) : 303-316
Histoenzymologie
ÉTUDE HISTOCHIMIQUE ET HISTOENZYMOLOGIQUE
DU FOIE DE PSAMMOMYS OBESUS
PRIS COMME MODÈLE POUR L’ÉTUDE DU DIABÈTE
ET DE SES COMPLICATIONS HÉPATIQUES
par
Salima EL-AOUFI 1, Boubekeur MAOUCHE 2,
Souad SENNOUNE 3 et Lakhdar GRIENE 4
Une expression courante du syndrome métabolique, chez le rat des sables
Psammomys obesus, étroitement relié au diabète de type 2 est un dysfonctionnement profond du système enzymatique et une sérieuse altération des hépatocytes qui induisent de
graves affections hépatiques. Cette étude se propose d’évaluer les changements histopathologiques, histochimiques et histoenzymologique du tissu hépatique du Psammomys
obesus soumis à un régime alimentaire hypercalorique (RHC) sans hyperphagie, pendant le
développement de l’obésité et du diabète.
Notre étude a duré 15 mois et a concerné 10 rats Wistar (Rattus norvegicus) et
62 rats des sables répartis en 2 lots : 24 utilisés comme témoins, soumis au régime des
plantes halophiles (20-22 cal/j), et 38 (15 mâles et 23 femelles) soumis au RHC (32.5 cal/j)
et de l’eau salée (0.9 %) ad libitum. Sur le plan histochimique et histoenzymologique
20 activités enzymatiques et 5 substances macromoléculaires ont été examinées.
L’expérience a montré que plusieurs activités histoenzymatiques se sont profondément modifiées chez les rongeurs du désert par rapport au rat Wistar. Nous avons noté, en
particulier, que les activités des estérases carboxyliques et des cholinestérases, responsables
des activités lipolytiques chez le rat des sables, sont extrêmement faibles comparées à celles
observées chez le rat Wistar, considéré comme un modèle animal diabétorésistant. Mais les
hépatocytes du rat des sables se distinguent fondamentalement de ceux du rat Wistar, par
une G6P beaucoup plus faible, qui pourrait expliquer l’adaptation métabolique de cet animal à un régime sans carbohydrates. Cette « carence » naturelle en G6P s’aggrave durant
le RHC par l’accroissement de la G6Pase qui permet de mettre encore plus de glucose dans
la circulation sanguine. Lorsque l’on compare les animaux atteints de diabète non insulinodépendants (DNID) aux insulinodépendants (ID), on constate que la phosphorylase et
l’UDPG-synthetase, actives chez les obèses et les NID, sont absentes chez les ID pour lesquels
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Bulletin de la Société zoologique de France 133 (4)
on note une hyperactivité de certaines enzymes lysosomiales. Comme chez les humains, on
note que le DNID est associé à une éosinopénie, une neutrophilie et à une croissance de la
phosphatase alcaline qui indique la présence de nécroses hépatocellulaires.
Durant le RHC, le foie subit des modifications pathologiques profondes induites par
ce régime. Les réactions histochimiques et les modifications histoenzymologiques observées sont en parfaite corrélation avec les résultats analytiques Les perturbations des hépatocytes sont semblables à celles observées dans le diabète humain. Cette étude renforce
l’idée que des désordres endocriniens, comme le DNID, peuvent être à l’origine d’affections hépatiques graves et qu’il y a un lien réciproque entre les maladies du foie et ce type
de diabète. Notre animal, polygénique naturel, apparaît comme un excellent modèle bien
adapté aux recherches sur les interactions environnement-régime alimentaire et leurs conséquences pathologiques au niveau endocrinien.
Histochemical and histoenzymological study
of the liver of Psammomys obesus as a model for the study
of diabetes and its hepatic complications
A current expression of the metabolic syndrome in the sand rat Psammomys obesus
is a deep dysfunction of the enzymatic system and a serious alteration of the hepatocytes,
which induce severe liver diseases. This study is designed to evaluate the histopathological, histochemical and histoenzymological changes of the hepatic tissue of a sand rat, fed
with a high calorie diet (HCD), without hyperphagia, during the development of obesity
and diabetes.
Our study lasted 15 months and concerned 10 Wistar rats (Rattus norvegicus), and
62 Psammomys obesus divided into 2 groups: halophiles plant diet (20-22 cal/d), 24 animals used as the control group, and HCD (32.5 cal/d and salty water (0.9%) ad libitum),
15 males and 23 females. 20 enzymatic activities and 5 molecular substances have been
investigated.
The experiment showed that several histoenzymatic activities profoundly changed
in the desert rodents in comparison with the Wistar rat. The healthy Psammomys group presented extremely weak activities of lipolytic enzymes, but their hepatocytes were basically
distinguished from those of Wistar rat by a G6P clearly lower, which would explain the
major metabolic adaptation of this animal to a diet without carbohydrates. This natural deficiency in G6P worsens during the HCD due to the increase of G6Pase which causes the
release of more glucose into the blood circulation. Phosphorylase and UDPG-synthetase,
which are active in obese Psammomys, were absent in diabetic individuals, for which we
found, in IDDM state, a hyperactivity of lysosomal enzymes. Lastly, as in humans, diabetes
is associated with an eosinopenia, a neutrophilia and growth of the alkaline phosphatase
which indicates the presence of hepatocellular necrosis
During the HCD the liver undergoes deep, diet-induced pathological modifications.
The histochemical reactions and the histoenzymological modifications observed are in perfect correlation with the analytic results. The perturbations of the hepatocytes are similar to
those observed in human diabetes. This study reinforces the idea that some endocrine disorders, like diabetes mellitus, may actually cause many liver diseases and that there is a reciprocal link between liver diseases and diabetes. The polygenic P. obesus reproduces this
correlation and seems to be an excellent model, naturally adapted to research on the interactions between environment, diet, endocrine diseases and their pathological consequences.
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Histoenzymologie du foie de Psammomys
Introduction
Alors que la prévalence du diabète a atteint des proportions épidémiques et touche
toutes les couches de la société, cette maladie reste encore mal connue (FERY &
PAQUOT, 2005). En fait le diabète n’apparaît pas comme une maladie unique mais,
comme un « syndrome métabolique », qui n’a été considéré comme nouvelle entité
médicale que depuis le Congrès de Mexico (MEXICO, 2000). Compte tenu du caractère chronique et débilitant de la maladie et de son coût (STRATTON et al., 2000), le
diabète apparaît comme un grave et important problème de santé publique mondial, particulièrement dans les pays en développement. Selon l’OMS, ces pays, en raison des
changements brutaux d’habitudes alimentaires et de style de vie, paieront le plus lourd
tribut à cette épidémie dans le courant de ce siècle. On prévoit en effet que 80 % des
nouveaux cas de diabète, essentiellement de type 2 (DT-2) vont apparaître dans ces pays
d’ici 2025. Aujourd’hui, le diabète touche plus de 230 millions de personnes soit près
de 6 % de la population mondiale adulte. De nombreuses études ont montré que l’obésité et le DT-2 sont souvent associés à un régime hypercalorique (RHC) et la relation
obésité et diabète est également bien établie (KAHN & FLIER, 2000). Dans une étude
précédente, nous avons montré que le Psammomys obesus sauvage peut être considéré
aujourd’hui comme un animal polygénique modèle pour l’étude du DT-2 de par l’insulinorésistance rapide qu’il développe dès qu’il est soumis à un régime classique de laboratoire qui s’avère hypercalorique pour lui et nous avons montré également qu’il existe un
lien direct entre ce régime, l’obésité, le diabète et les altérations athéroscléreuses observées au niveau de l’aorte de cet animal (EL-AOUFI et al., 2007). Notons que l’intérêt
de cet animal va au-delà de l’étude du diabète puisqu’on le considère comme un excellent modèle pour l’étude des conséquences de l’ischémie cérébrale (LEHOTSKY et al.,
NAGATA et al., PHILLIS et al., 1999) ainsi que pour des études portant sur l’audition
(SICHEL et al., TUCCI et al., 1999). Mais une autre manifestation courante du DT-2
est l’altération grave que subit le foie, qui peut aller, chez les humains, jusqu’à la stéatose hépatique généralisée et à la nécrose hépatocytaire (LEVINTAL & TAVILL, 1999).
Les changements des activités enzymatiques induites par le DT-2 sont à l’origine de
nombreuses maladies (SENNOUNE et al., 1999) qui apparaissent comme une conséquence du diabète sucré. Le dysfonctionnement enzymologique du foie a souvent pour
effet, soit d’aggraver le syndrome métabolique, soit de déclencher le diabète, comme
l’atteste la présence simultanée de l’hépatite C et du DT-2 chez le même patient (CHEDIN
et al., 1996). En fait, l’observation courante de la prévalence de maladies chroniques du
foie chez les patients diabétiques, indique qu’il existe une forte corrélation entre le
métabolisme hépatique et l’homéostasie du glucose. Le rôle du foie est, en effet, central
et crucial dans la régulation du métabolisme des carbohydrates et toute altération,
contrôlée, de son fonctionnement peut être un indicateur précieux dans l’étude de la
pathogénie de l’intolérance au glucose dans des affections hépatiques et dans le DT-2
lui-même.
Dans ce travail, nous proposons une étude histologique, histochimique et histoenzymologique des altérations du tissu hépatique, induites par un régime standard de laboratoire et consécutives au développement de l’obésité et du diabète jusqu’à sa phase
terminale, chez un rongeur du désert : Psammomys obesus. Cette étude vise à mieux
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comprendre les interactions qui relient le SM aux changements biochimiques qui se
produisent en présence du diabète mais aussi à mieux cerner l’origine de l’insulinorésistance, en comparant les réponses enzymatiques induites par un RHC sur le foie de
Psammomys obesus et sur celui du rat Wistar (Rattus norvegicus), modèle animal connu
pour être peu sensible au diabète (CHALKLEY et al., 2002). Un même parallèle a été
souligné chez les humains (KALMAN et al., 2001) où les populations habituées à une
alimentation frugale développent plus rapidement une insulinorésistance, de l’obésité,
de l’athérosclérose et des maladies cérébrovasculaires, que d’autres, habituées à une alimentation plus riche en calories.
Matériels et méthodes
Matériel
Les Psammomys obesus sont capturés dans la région de Béni-Abbès (vallée de la
Saoura, 30°7 Nord, 2°10 Ouest) où ils se nourrissent de plantes halophiles de la famille
des Chénopodiacées et ne boivent jamais d’eau. Le tableau 1 donne la composition des
régimes alimentaires hypercalorique et naturel. À leur réception au laboratoire, ils sont
placés dans un vivarium à température et degré hygrométrique constants (25°C et 60 %
respectivement) proches de ceux de leur biotope naturel. Cette étude a duré 15 mois et
a concerné 72 animaux adultes répartis en trois lots :
– 10 rats Wistar (espèce Rattus norvegicus) utilisés comme référence ;
– 24 Psammomys obesus témoins nourris aux plantes halophiles à raison de 50 g/j de
plantes fraîches (équivalent à 20-22 cal/j) ;
– 38 animaux dont 15 mâles et 23 femelles, soumis au RHC (régime standard de laboratoire) à raison de 10 g/jour (équivalent à 32,5 cal/j) et de l’eau salée à 0.9 % ad libitum.
Notons que cette prise alimentaire ne représente que la moitié de celle ingérée par un rat
Wistar de poids équivalent.
Au début de chaque semaine, les animaux sont pesés et du sang est extrait au niveau
du sinus rétro orbital de l’œil pour le dosage du glucose, de l’insuline plasmatique, et des
Tableau 1
Composition (en %) des régimes alimentaires
Alimentary diet composition (in %)
Éléments
Régime
Naturel
H2O
Minéraux
Lipides
Protéines
Sucres Totaux
Cellulose
Lignine
Hémicelluloses
Indéterminées
80. 79
6. 86
0. 40
3. 53
0. 18
2. 23
1. 12
2. 62
2. 27
Remarques
Hypercalorique * Taux de glucides utilisables = 100 - (taux de protéines
9
7. 1
7. 5
25.0
47.43*
4.0
/
/
/
crues + taux de matières grasses + taux de cendres + taux
de cellulose + taux d'humidité).
Remarque : les hydrates de carbone (sucres totaux,
lignine, cellulose, hémicelluloses et quantité indéterminée) constituent 8,42 % de la composition totale.
* Rate of useful carbohydrates = 100 - (rate of crude
proteins + rate of fats + rate of cinder + rate of cellulose + rate of humidity).
Remark : the carbohydrates (complete sugars, lignine,
cellulose, hemicelluloses and indeterminate quantity)
constitute 8.42 % of the complete composition.
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Histoenzymologie du foie de Psammomys
lipides. Les échantillons d’urines sont recueillis journellement pour mesurer le taux de
glucose, la cétonurie et l’albuminurie, et les tests de résistance à l’insuline sont faits
régulièrement. Ce suivi permanent permet de connaître à tout moment le statut métabolique précis des animaux et, en particulier, de déterminer le moment exact du sacrifice.
Techniques et méthodes utilisées
1. Dosages
Nous avons utilisé les techniques classiques pour les divers tests et dosages du
glucose et de l’insuline plasmatique et la technique du « clamp » euglycémique-insulinique (DEFRONZO, 1991) pour mesurer la sensibilité périphérique à l’insuline.
2. Techniques histologiques
Après sacrifice de l’animal par décapitation, le foie prélevé est pesé puis plongé
dans le liquide de Bouin alcoolique (Duboscq-Brasil) (GABE, 1968). Après fixation, les
pièces sont recoupées, soigneusement déshydratées et éclaircies puis emparaffinées
dans une étuve à 58°C. L’enrobage, réalisé grâce à des « barres de Leuckart », nous a
permis de confectionner le couplage des blocs. Les coupes de 5 à 7 µm d’épaisseur ont
été réalisées au moyen d’un microtome automatique « Americanoptical ». Les colorations topographiques ont été réalisées, à l’hématoxyline de Groat (préparations à froid)
et au trichrome de Mallory (GANTER & JOLLES, 1970). Pour les études histochimiques nous avons utilisé la coloration classique à l’acide périodique Schiff
(McMANUS, 1961, BANCROFT et al., 1996). Les coupes colorées sont montées à
l’aide du baume du Canada.
3. Techniques histoenzymologiques et histochimiques
Les techniques utilisées sont celles décrites dans divers ouvrages (PEARSE,
1980) et par divers auteurs (Mc MANUS, 1961 ; BANCROFT, 1996). Les fragments
d’organe recueillis sur la gaze imbibée d’eau physiologique sont stockés 30 mn à 4°C
puis montés sur le même bloc que ceux du Psammomys témoin correspondant. Celui-ci,
après immersion (30 mn) dans de l’azote liquide, est placé dans l’enceinte du cryostat à
-20°C (30 mn) puis débité en coupes de 8 mm d’épaisseur. Celles-ci sont ensuite incubées dans des milieux appropriés pour la mise en évidence de l’enzyme recherchée.
Dans nos expériences, nous avons utilisé trois groupes de technique : oxydoréduction,
précipitation et couplage.
• La technique d’oxydoréduction nous a permis de mettre en évidence les déshydrogénases et oxydoréductases. Dans la réaction histoenzymatique on a introduit, dans
un milieu accepteur final exogène, du bleu de tétranitro tétrazolium. La réduction de ce
denier en Formazan donne un précipité, visible sous forme de grains bleus (NBT) ou
bruns (TNBT). Le Formazan étant liposoluble, pour éviter son apposition aspécifique à
la surface des lipides figurés éventuellement présents, nous avons fait subir à nos coupes
une préfixation à l’acétone. Certaines des enzymes recherchées par ces techniques étant
hydrosolubles (G6-PDH, LDH), nous avons ajouté une proportion de 6 % de gélose au
milieu d’incubation pour réduire leur fuite éventuelle dans le milieu et voir ainsi leur
activité diminuer.
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Bulletin de la Société zoologique de France 133 (4)
• La technique de précipitation met en évidence des hydrolases. Les substrats utilisés sont des esters de l’acide phosphorique, sulfurique, de naphtol mono- ou tri- esters
selon l’enzyme recherchée.
• Les techniques de couplage mettent en évidence certaines estérases. Le naphtol,
libéré par l’hydrolase de l’ester de naphtol, ainsi que les ions de phosphate libérés au
site d’activité enzymatique des différentes hydrolases, sont révélées in situ par diazocouplage pour le premier et par sulfure d’ammonium pour les seconds (MILLER &
KARN, 1980).
4. Évaluation et expression des résultats
Pour l’étude des macromolécules et des enzymes hépatiques les prélèvements du
foie des animaux soumis au RHC et au régime des plantes halophiles ont été juxtaposés, traités et observés simultanément. Sur le plan histochimique et histoenzymologique
20 activités enzymatiques et 05 substances macromoléculaires ont été examinées. Les
intensités des réactions histochimiques dans différents tissus sont comparées dans le
même champ du microscope et exprimées par un indice de positivité de 0 à 4 traduisant
des activités négative (0), à peine perceptible (0.5), puis de 1 à 4 pour, respectivement,
« faible », « modéré », « intense » et « très intense ». Cette méthode étant « manuelle »,
trois observateurs indépendants ont été commis à la lecture des lames, et tous les résultats obtenus pour chaque activité enzymatique ont été validés par des tests de contrôle
effectués en incubant les coupes dans un milieu sans substrat. Les activités enzymatiques mises en évidence nous ont permis de faire une étude topographique du métabolisme du tissu hépatique
Résultats
Polarité fonctionnelle du métabolisme glucidique et différence
entre les deux espèces
1. Activités enzymatiques (tableau 2)
Les foies des Psammomys soumis au régime naturel présentent une charge glycogénique normale, une absence de lipides qui explique la faible activité des enzymes
lipolytiques, une basophilie et une pyroninophilie modérée qui dénote leur aptitude de
synthèse. Mais ces hépatocytes révèlent des activités enzymatiques intenses pour la
dégradation oxydative anaérobie (LDH) ou aérobies (G6PDH, SDH, IDH) du glucose,
pour le métabolisme protéique (GLDH), le catabolisme des amines biogènes (MAO) et
pour la néoglucogenèse (G6Pase). En regard des canalicules biliaires, les hépatocytes
présentent une forte activité ATPasique alors qu’au même niveau, la phosphatase alcaline ALP et la 5’ nucléotidase paraissent moins positives. La phosphatase acide et l’aminopeptidase, d’activité modérée, reflètent le contenu lysosomial des hépatocytes.
2. Différences topographiques
La distribution des isoenzymes et leurs paramètres cinétiques locaux varient selon
les différentes zones des lobules du foie observées d’où la répartition inégale des activités
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Histoenzymologie du foie de Psammomys
Tableau 2
Activités enzymatiques du foie du Psammomys obesus, normal et diabétique
Enzymatic activities of the liver of the normal and diabetic Psammomys obesus
Enzymes
Glucose 6PDH
Lactate DH
Hydroxybutyrate
Isocitrate DH
Succinate DH
Malate DH
Glutamate DH
NADH2 DH
NADPH2 DH
MAO
5’Nucléotidase
ATPase Ca++
Indoxyl Esterase
Naphtyl Esterase
Cholinesterase
Phospatase acide
Sulfatase
β-Glucoronidase
Glucose 6 Pase
Phosphatase alcaline
Aminopeptidase
Glycogen synthétase
Phosphorylase
Leucineamino-peptidase
Normal
Diabétique
Macromolécules
Normal
Diabétique
1,5
2,5
2
4
4
13+
4
43+
1,5
1,5
1
1
0,5
0,5
4
3
2
1,5
2
1
3
2
2,5
3
3
3
3
3
4
4
4
4
1
0,5
2,5
2,5
1,5
2
5
2
4
4
4
2
0
1
Substances PAS+
Glycogène
GAG
Lipides neutres
ARN
2
2
0.5
0.5
1.5
4 (ou 0,5)
4- (ou 0)
4- (ou 0)
1,5
0,5
Nota : les deux colonnes de gauche correspondent
aux dosages histoenzymologiques ; les deux
colonnes de droite correspondent aux dosages histochimiques.
Nota : both two left columns correspond to histoenzymologic dosages; the two columns on the
right correspond to histochemical dosages.
enzymatiques (VAN NOORDEN et al., 1995). Ainsi, le gradient d’activité de l’α-G6Pase
croît nettement de la veine centrolobulaire vers la périphérie, alors que les activités de
la glycogène-phosphorylase et de la glycogène synthétase sont plus intenses autour de
la veine centrolobulaire (figures I-1 à 3). Il en est de même de certaines oxydoréductases
qui sont mieux représentées en périphérie. Ce phénomène suggère l’existence d’une
polarité fonctionnelle du métabolisme glucidique, le métabolisme du glycogène s’effectuant dans la partie périphérique du lobule hépatique alors que la néoglucogenèse se
déroule autour de la veine centrale.
3. Différences entre les deux espèces de rongeurs
Au niveau enzymologique la différence fondamentale entre les hépatocytes de ces
deux espèces réside dans la moindre activité, chez le Psammomys, de la G6-Pase, des
enzymes de la voie des pentoses (G6-PDH), de la glycolyse anaérobie (LDH), de la lipolyse, de la glycogénolyse. Les hépatocytes du Psammomys sont, par contre, mieux pourvus en enzymes lysosomiales comme la MAO et la glycuronidase (figures I-4,5). De
façon générale, les activités des estérases carboxyliques, responsables de l’activité lipolytique, sont très faibles chez le Psammomys, alors que la cholinestérase bien que faible
pour les deux espèces reste supérieure chez le rat Wistar.
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Bulletin de la Société zoologique de France 133 (4)
Figure I
Inégale répartition de certaines activités enzymatiques au sein du lobule hépatique
I.1 : Activité plus élevée autour de l’espace porte et plus faible autour de la veine centrolobulaire ; I.2 :
détail du lobule hépatique (x150). I.3 : Glycogène-phosphorylase: activité très intense autour de la veine
centrolobulaire. Gradient inverse de celui trouvé pour l’enzyme précédente.
Unequal sharing out of certain enzymatic activities within the hepatic lobule
I-1: Higher activity around portal space and weaker around the centrolobulaire vein; I-2: detail of the
hepatic lobule; I-3: Glycogene-phosphorylase: very intense activity around the centrolobular vein areas.
Gradient is reverses that found for the preceding enzyme.
Effets du régime hypercalorique
1. Foie des animaux obèses non diabétiques ; aspects histologiques
et histochimiques
Dès le troisième mois, le tissu hépatique est altéré particulièrement dans la zone
périlobulaire. La charge glycogénique augmente, les hépatocytes sont plus volumineux
et légèrement spumeux et le système vasculaire s’efface (figures II-1,2).
Après six mois (figures II-3 à 5), les cellules hépatocytaires sont hypertrophiées,
le cytoplasme s’éclaircit et l’on note une importante surcharge lipidique. La dégénérescence cellulaire s’accentue progressivement, mais l’animal ne développe pas de diabète.
En effet, comme cela a été montré sur des rats GK obèses, les cellules β du pancréas
continuent de sécréter suffisamment d’insuline pour compenser la résistance à l’insuline
induite par le RHC (WENBIN et al., 2002).
2. Psammomys obesus diabétiques : aspects histologiques
Chez l’animal diabétique, le métabolisme du glucose est partiellement détérioré
du fait de l’insulinopénie induite par un niveau d’AGL chroniquement élevé. Chez
l’homme, l’accumulation de graisses dans le foie par suite de l’insulinorésistance, est la
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Histoenzymologie du foie de Psammomys
première étape du développement de la stéatohépatite non alcoolique (LEVINTAL et
al., 1999). Si de plus on lui associe les complications habituelles du syndrome métabolique, la lésion hépatique finit par engendrer des nécroses (KAHN et al., 2000). C’est
exactement ce que l’on observe au sixième mois de RHC dans ce groupe de Psammomys
où apparaît une alternance de lobules normaux et de lobules atteints, de compacité
accrue. Chez les Psammomys insulinodépendants, il apparaît une hyperlipémie à triglycérides et une stéatose importante avec présence de très nombreuses cellules vides ou
1. Foie « adulte sain » (x200)
1. Liver « healthy adult »
2. Foie « obèse 6 mois » (x400)
2. Liver « obese 6 months » (x400)
3. Foie « obèse 6 mois » (x1000)
3. Liver « obese 6 months » (x1000)
Foie obèse : clarification cytoplasmique des hépatocytes, surcharge lipidique importante, hypertrophie et
altérations cellulaires, effacement du système vasculaire.
Obese liver: cytoplasm clarification of the hepatocytes, important lipid overload, hypertrophy and cellular
deteriorations, obliteration of the vascular system.
4. Foie : diabète ID (x400)
4. Liver; IDDM (x400)
5. Foie : diabète ID (x1000)
5. Liver: IDDM (x1000)
Nombreuses dégénérescences et hypertrophies cellulaires, apparition de nécroses périvasculaires et périlobulaires, mais le système vasculaire est mieux respecté.
Many cellular degenerations and hypertrophies; appearance of perivascular and perilobular necroses
but the vascular system is not obliterated.
Figure II
histologie du foie sain, obèse et diabétique d’un Psammomys obesus adulte
II-1 : Foie-adulte sain (x200) ; II-2 : Foie-obèse 6 mois (x400) ; II-3 : Foie-obèse 6 mois (x1000).
Foie obèse : clarification cytoplasmique des hépatocytes, surcharge lipidique importante, hypertrophie et
altérations cellulaires, effacement du système vasculaire.
II-4 : diabète ID (x400) ; II-5 : diabète ID (x1000).
Nombreuses dégénérescences et hypertrophies cellulaires, apparition de nécroses périvasculaires et périlobulaires mais le système vasculaire est mieux respecté.
Histology of healthy, obese and diabetic liver of adult Psammomys obesus
II-1: Adult healthy (x200); II-2: Obese 6 months (x400) II-3: Obese 6 months (x1000).
Obese liver: cytoplasm clarification of the hepatocytes, important lipid overload, hypertrophy and cellular
deteriorations, obliteration of the vascular system.
II-4: ID diabetes (x400) ; II-5: ID diabetes (x1000).
Many cellular degenerations and hypertrophies; appearance of perivascular and perilobular necroses
but the vascular system is not obliterated.
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Bulletin de la Société zoologique de France 133 (4)
dégénérées (figures II-4,5). L’atteinte hépatique est généralisée et l’on observe de volumineuses vacuoles intra-cytoplasmiques qui refoulent le noyau en périphérie de la cellule :
c’est la stéatose macrovacuolaire. De nombreux foyers de nécroses périvasculaires et
périlobulaires apparaissent même si le système vasculaire reste mieux respecté que dans
le foie des animaux obèses.
1. Glycogène
T: déplétion
ID: surcharge
T: depletion
ID: overload
2. Glycogène synthétase
T: disparition
ID: accentuation
T: disappearing
ID: emphasis
3. Naphtyl-estérase
T: diminution
ID: augmentation
T: reduction
ID: increase
4. Glycogène
(T): Normal
(RHC) 3 mois: augmentation
6 mois: disparition (ID)
(T) Healthy
(RHC) 3 months: increase
6 months: disappearing (ID)
4. Ribonucléoprotéine
T: augmentation
ID: réduction
T: increase
ID: reduction
5. Phosphatase acide
(D) Diabétique : augmentation du nombre
de lysosomes chez le diabétique
(D) Diabetics: Increase among lysosomes
number at the diabetics
Figure III
Comparaison de certaines activités enzymatiques du Psammomys
sous régime hypocalorique (T) et en état d’insulinodépendance (ID).
III-1 : Glycogène - T : déplétion ; D : surcharge.
III-2 : Glycogène synthétase - (T) : disparition ; D : accentuation.
III-3 : Naphtyl-estérase - (T) : diminution ; D : augmentation.
III-4 : Ribonucléoprotéine - (T) : augmentation ; D : réduction.
III-5 : Glycogène- (T) - normal ; RHC : 3mois : augmentation; 6 mois (ID) : disparition.
III-6 : Phosphatase acide- Augmentation du nombre de lysosomes chez le diabétique.
Comparison of some enzymatic activities of Psammomys
under hypocaloric diet (T) and in Insulin Dependant state (ID).
III-1: Glycogen - T: depletion; D: overload.
III-2: Glycogen synthetase - (T): disappearing; D: emphasis.
III-3: Naphtyl-esterase - (T): reduction; D: increase.
III-4: Ribonucleoproteins - (T): increase; D: reduction.
III-5: Glycogen - (T): healthy; RHC: 3 months: increase; 6 months (ID): disappearing.
III-6: Acide phosphatase - Increase among lysosomes number at the diabetics.
313
Histoenzymologie du foie de Psammomys
Transformations enzymatiques chez les Psammomys obesus diabétiques
Les modifications enzymatiques observées sont typiques du SM. Les plus importantes concernent les enclaves métaboliques et notamment l’ARN, le glycogène, les
lipides et leurs voies métaboliques. Au troisième mois du RHC les hépatocytes deviennent moins basophiles et l’activité de la glycogène-synthétase augmente : c’est l’enzyme de la glycogénèse qui, à partir de l’UD-glucose, aboutit à la forme linéaire du
glycogène. Comme chez l’homme, une décroissance de l’insuline est associée à l’activation de l’expression du gène Glu-6-Pase (MAITRA et al., 2000) qui favorise la glycogénolyse et la néoglucogenèse (NORDLE et al., 1999) et qui se traduit par une
augmentation considérable du glycogène hépatique (figure III-5). Pour les Psammomys
devenus ID les remaniements observés suivent les profondes modifications enzymatiques consécutives au RHC de longue durée. Les hépatocytes présentent une déplétion
glycogénique totale (figures III). La pyroninophilie ainsi que le taux de ribonucléoprotéides (ARN) diminuent considérablement, de même que la capacité de synthèse des
protéines des hépatocytes (figure III-4). On note également une diminution de la glycuronidase lysosomiale, une accentuation du catabolisme anaérobie du glucose reflétée par
la LDH et une accentuation de la lipolyse quand les cellules contiennent des lipides.
Parallèlement on observe une hyperactivité de certaines enzymes lysosomiales telles
que les phosphatases-acides et les sulfatases (figure III-6), qui s’explique par la tentative d’adaptation de l’animal pour contrer cette déplétion. Enfin, la glycogénose hépatique s’accompagne d’une stéatose (figure IV) et de nombreux foyers de nécrose
envahissent le tissu hépatique.
(N) Normal : absence de lipoïdose.
(N) Healthy: disappearing of the lipoïdose.
Figure IV
Lipides neutres
Neutral lipids
(D) Diabétique : stéatose hépatique.
(D) Diabetics: hepatosteatosis.
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Bulletin de la Société zoologique de France 133 (4)
Pour établir le statut métabolique de l’animal, l’estimation de l’activité de la cholinestérase est essentielle du fait de sa relation directe avec la sévérité du diabète
(KUNEC-VAJIÆ et al., 1992 ; VALLE et al., 2006). Nos résultats montrent que l’activité de cette enzyme se corrèle parfaitement aux autres variables associées au SM tels
que les TAG, le cholestérol HDL et LDL, l’apolipoprotéine E et la quantité d’insuline
disponible.
Chez l’être humain et de façon générale, une élévation même modérée des
isoenzymes du foie est toujours le signe d’une maladie active du tissu hépatique. L’une
des transaminases la plus communément utilisée pour évaluer les dommages subis par
ce tissu est l’ALP du fait de sa grande sensibilité (DE AMACHER et al., 2002). Il en
est de même de l’alanine aminotransferase (ALT), de l’aspartate aminotransferase
(AST) et surtout du glutamate dehydrogenase (GLDH) qui révèle la présence de
nécroses cellulaires ; c’est ce que l’on observe chez les Psammomys soumis au RHC.
Discussion
Le métabolisme glucidique du Psammomys se distingue par sa glycémie très basse
(la moitié de celle du rat Wistar) et un taux d’insuline naturellement élevé. Cette particularité lui permet d’activer le processus de lipogenèse de novo et de limiter l’oxydation
du glucose, fourni par la synthèse endogène, aux tissus insulinoindépendants. Le changement de régime alimentaire bouleverse très rapidement l’équilibre métabolique du
Psammomys. Les AG à longue chaîne, substrats énergétiques des cellules β du pancréas,
sont lipotoxiques à concentration chroniquement élevée (DE FRONZO, 2004) pour ces
cellules comme le sont également des concentrations élevées de glucose (DONATH et
al. ; MARSHAK et al., 1999). La part relative de la glucotoxicité et de la lipotoxicité
dans la destruction des cellules β n’a pas été établie, mais ces deux mécanismes sont
impliqués chez les diabétiques de type 2 (POITOUT & ROBERTSON, 2002).
Comme chez l’homme, le DT-2 se manifeste par une éosinopénie, une neutrophilie, une croissance, légère de l’ALP et beaucoup plus forte de la GLDH. Cette dernière
est considérée aujourd’hui comme le biomarqueur préférentiel des dommages hépatiques aigus chez les rats (O’BRIEN et al., 2002) comme chez l’homme, car sa libération en grande quantité dans le sang nécessite la rupture complète des cellules
mitochondriales qui la renferme. De la même façon, l’apparition de la LDH (enzyme
cytosolique ubiquitaire), dans le milieu intra- et extracellulaire est marque la présence
de lyses cellulaires. Grâce à l’évaluation de son activité enzymatique au niveau du tissu
hépatique, nous avons pu juger de la cytotoxicité du RHC sur notre animal modèle.
En conclusion, Psammomys obesus modélise convenablement les altérations
hépatiques rencontrées chez le patient diabétique. Il est à l’heure actuelle un excellent
modèle polygénique pour l’étude du SM. Des études récentes, menées sur des
Psammomys élevés dans des fermes laboratoires, soulignent l’intérêt de ce modèle pour
la recherche des gènes à l’origine de l’obésité et du diabète (COLLIER et al., 2002) et
pour l’étude des interactions multiples gène-gène et gène environnement qui influencent
le développement dans le DT-2 (KAISER et al., 2005).
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Histoenzymologie du foie de Psammomys
1. Faculté des Sciences Biologiques, LBPO/Nutrition et Métabolisme, USTHB, Alger.
E.mail : [email protected]
2. Laboratoire de Physicochimie Théorique et de Chimie Informatique ;
Faculté de Chimie, USTHB, Alger.
3. Department of Physiology; Texas Tech University Health Sciences Center;
Lubbock, Texas.
4. Laboratoire d’Hormonologie, Centre Pierre et Marie Curie, C.H.U Mustapha, Alger.
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(reçu le 31/11/07 ; accepté le 13/07/08)