Les circuits cérébraux qui déclenchent la suralimentation sont identifiés (2013)

Des circuits cérébraux qui déclenchent des excès alimentaires sont identifiés

26th de septembre, 2013 en neuroscience

Le travail de Jennings et ses collègues identifie un circuit neuronal sous-tendant le comportement alimentaire chez la souris. En utilisant l’optogénétique pour cibler ce circuit neural, les chercheurs ont pu stimuler et inhiber le comportement alimentaire, de manière surprenante, notamment pour stimuler l’alimentation des souris bien nourries et pour inhiber l’alimentation des souris affamées. Cette image particulière montre comment la stimulation du circuit neuronal identifiée par les chercheurs a provoqué une alimentation provoquée chez des souris dont les besoins en énergie avaient déjà été satisfaits. Crédit: Josh Jennings

Le travail de Jennings et ses collègues identifie un circuit neuronal sous-tendant le comportement alimentaire chez la souris. En utilisant l’optogénétique pour cibler ce circuit neural, les chercheurs ont pu stimuler et inhiber le comportement alimentaire, de manière surprenante, notamment pour stimuler l’alimentation des souris bien nourries et pour inhiber l’alimentation des souris affamées. Cette image particulière montre comment la stimulation du circuit neuronal identifiée par les chercheurs a provoqué une alimentation provoquée chez des souris dont les besoins en énergie avaient déjà été satisfaits. Crédit: Josh Jennings

Il y a soixante ans, les scientifiques pouvaient stimuler électriquement une région du cerveau d'une souris qui faisait manger la souris, qu'elle ait faim ou non. Aujourd'hui, des chercheurs de la faculté de médecine de l'UNC ont identifié les connexions cellulaires précises responsables du déclenchement de ce comportement. Le constat, publié le 27 septembre dans la revue Science, donne une idée de la cause de l'obésité et pourrait conduire à des traitements pour l'anorexie, la boulimie nerveuse et le trouble de l'hyperphagie boulimique, le trouble de l'alimentation le plus courant aux États-Unis.

«L'étude souligne que l'obésité et d'autres troubles de l'alimentation ont un base neurologique», A déclaré l'auteur principal de l'étude Garret Stuber, PhD, professeur adjoint au département de psychiatrie et au département de biologie cellulaire et physiologie. Il est également membre du UNC Neuroscience Center. «Avec une étude plus approfondie, nous pourrions trouver comment réguler l'activité des cellules dans une région spécifique du cerveau et développer des traitements.»

Cynthia Bulik, professeure émérite des troubles de l'alimentation à la faculté de médecine UNC et à la Gillings School of Global Public Health, a déclaré: «Le travail de Stuber va jusqu'à mécanismes biologiques qui conduisent à la frénésie alimentaire et nous éloigneront des explications stigmatisantes qui invoquent le blâme et un manque de volonté. Bulik ne faisait pas partie de l'équipe de recherche.

À l'époque des 1950, lorsque les scientifiques stimulaient électriquement une région du cerveau appelée hypothalamus latéral, ils savaient qu'ils stimulaient de nombreux types de cellules cérébrales. Stuber souhaitait se concentrer sur un type de cellule: les neurones gaba situés dans le noyau du lit de la stria terminalis, ou BNST. Le BNST est un affleurement de la amygdale, la partie du cerveau associée à l'émotion. La BNST forme également un pont entre l’amygdale et l’hypothalamus latéral, la région du cerveau qui régit les fonctions premières telles que l’alimentation, le comportement sexuel et l’agression.

Les neurones gaba de la BNST ont un corps cellulaire et un long brin avec des synapses branchées qui transmettent des signaux électriques dans l'hypothalamus latéral. Stuber et son équipe souhaitaient stimuler ces synapses en utilisant une technique optogénétique, un processus impliqué qui lui permettrait de stimuler les cellules BNST simplement en éclairant leurs synapses.

Typiquement, les cellules du cerveau ne répondez pas à la lumière. L'équipe de Stuber a donc utilisé des protéines génétiquement modifiées — à partir d'algues — qui sont sensibles à la lumière et a utilisé des virus génétiquement modifiés pour les transmettre dans le cerveau des souris. Ces protéines ne sont alors exprimées que dans les cellules BNST, y compris dans les synapses qui se connectent à l'hypothalamus.

Son équipe a ensuite implanté des câbles à fibres optiques dans le cerveau de ces souris spécialement élevées, ce qui a permis aux chercheurs de faire la lumière à travers les câbles et sur les synapses de BNST. Dès que la lumière a frappé les synapses de la BNST, les souris ont commencé à manger avec voracité, bien qu'elles aient déjà été bien nourries. De plus, les souris ont manifesté une préférence marquée pour les aliments riches en gras.

«Ils mangeraient essentiellement jusqu'à la moitié de leur apport calorique quotidien en environ 20 minutes», a déclaré Stuber. «Cela suggère que cette voie BNST pourrait jouer un rôle dans la consommation alimentaire et les conditions pathologiques telles que la frénésie alimentaire.»

La stimulation du BNST a également conduit les souris à présenter des comportements associés à la récompense, suggérant que la lumière brillante sur les cellules BNST augmentait le plaisir de manger. D'un autre côté, l'arrêt de la voie BNST a causé peu d'intérêt pour les souris, même si elles avaient été privées de nourriture.

«Nous avons pu vraiment nous concentrer sur la connexion précise du circuit neuronal qui était à l'origine de ce phénomène observé depuis plus de 50 ans», a déclaré Stuber.

L’étude, qui utilise les technologies mises en avant dans la nouvelle initiative des instituts nationaux de la santé sur le cerveau, suggère que des câblages défectueux dans les cellules du BNST pourraient interférer avec les signaux de faim ou de satiété et contribuer aux troubles de l’alimentation humaine, amenant les gens à manger même lorsqu'ils sont pleins ou à éviter nourriture quand ils ont faim. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer s’il serait possible de développer des médicaments qui corrigent un circuit BNST défectueux.

«Nous voulons réellement observer le fonctionnement normal de ces types de cellules et comment ils déclenchent des signaux électriques lorsque les animaux se nourrissent ou ont faim», a déclaré Stuber. «Nous voulons comprendre leurs caractéristiques génétiques - quels gènes sont exprimés. Par exemple, si nous trouvons des cellules qui deviennent vraiment activées après une consommation excessive de nourriture, pouvons-nous examiner le profil d'expression génique pour découvrir ce qui rend ces cellules uniques par rapport aux autres neurones. »

Et cela, a déclaré Stuber, pourrait conduire à des cibles potentielles pour les médicaments destinés au traitement de certaines populations de patients atteints de troubles de l'alimentation.

En savoir plus : «L'architecture de circuit inhibiteur de l'hypothalamus latéral orchestre l'alimentation», par JH Jennings et al. Science 2013.

Fourni par les soins de santé de l'Université de Caroline du Nord