L'obésité induite par le régime alimentaire pourboire accroît l'auto-inhibition des récepteurs D2 dans la région tegmentale ventrale et réduit la consommation d'éthanol (2017)

PLoS One. 2017 Aug 31; 12 (8): e0183685. doi: 10.1371 / journal.pone.0183685.

Cook JB^1,2, Hendrickson LM^1,3, Garwood GM³, Toungate KM³, CV de Nania¹, Morikawa H^1,3.

Abstract

Semblable à la toxicomanie, la valeur hédonique des aliments est véhiculée, au moins en partie, par le système dopaminergique mésostriatal (DA). La consommation prolongée de régimes hypocaloriques ou de médicaments abusifs conduit à un affaiblissement du système de DA. La plupart des études ont porté sur les altérations DAergiques du striatum, mais on en sait peu sur les effets des régimes hypercaloriques sur les neurones DA de la région du tégument ventral (VTA). Étant donné que les régimes hypercaloriques produisent des adaptations DAergiques similaires à une dépendance, il est possible que ces régimes augmentent la susceptibilité à la dépendance. Cependant, les régimes hypercaloriques réduisent systématiquement l'apport en psychostimulants et la préférence accordée au lieu conditionné pour les rongeurs. En revanche, les régimes hypercaloriques peuvent augmenter ou diminuer la consommation d'éthanol, mais on ne sait pas en quoi un régime de malbouffe (régime de cafétéria) affecte la consommation d'éthanol. Dans la présente étude, nous avons administré à des rats Wistar mâles pendant une semaine 3-4 un régime alimentaire à la cafétéria composé de bacon, de croustilles, de gâteau au fromage, de céréales, de céréales pour petit déjeuner, de guimauves et de bonbons au chocolat, produisant un phénotype obèse. Un régime alimentaire préalable dans une cafétéria a permis de réduire la consommation d’éthanol à la maison pendant les semaines d’essai effectuées par 2, ainsi que de réduire provisoirement la consommation de saccharose et de nourriture. Fait important, le régime alimentaire de la cafétéria n’a eu aucun effet sur le taux de métabolisme de l’éthanol ni sur les concentrations sanguines d’éthanol après l’administration de 2g / kg d’éthanol. jen tranches du cerveau moyen, nous avons montré que l’alimentation de la cafétéria améliore l’auto-inhibition du récepteur DA D2 (D2R) dans les neurones VTA DA. Ces résultats montrent que l'obésité provoquée par un régime de malbouffe réduit la consommation d'éthanol et suggèrent qu'une augmentation de l'auto-inhibition de D2R dans la VTA pourrait contribuer à des déficits de la signalisation DAergique et à l'hypofonction de récompense observée avec l'obésité.

PMID: 28859110

DOI: 10.1371 / journal.pone.0183685

L’obésité induite par le régime alimentaire pourboire augmente l’auto-inhibition des récepteurs D2 dans la région tegmentale ventrale et réduit la consommation d’éthanol.

PLoS One. 2017 Aug 31; 12 (8): e0183685. doi: 10.1371 / journal.pone.0183685. eCollection 2017.

Cook JB^1,2, Hendrickson LM^1,3, Garwood GM³, Toungate KM³, CV de Nania¹, Morikawa H^1,3.

Abstract

Semblable à la toxicomanie, la valeur hédonique des aliments est véhiculée, au moins en partie, par le système dopaminergique mésostriatal (DA). La consommation prolongée de régimes hypocaloriques ou de médicaments abusifs conduit à un affaiblissement du système de DA. La plupart des études ont porté sur les altérations DAergiques du striatum, mais on en sait peu sur les effets des régimes hypercaloriques sur les neurones DA de la région du tégument ventral (VTA). Étant donné que les régimes hypercaloriques produisent des adaptations DAergiques similaires à une dépendance, il est possible que ces régimes augmentent la susceptibilité à la dépendance. Cependant, les régimes hypercaloriques réduisent systématiquement l'apport en psychostimulants et la préférence accordée au lieu conditionné pour les rongeurs. En revanche, les régimes hypercaloriques peuvent augmenter ou diminuer la consommation d'éthanol, mais on ne sait pas en quoi un régime de malbouffe (régime de cafétéria) affecte la consommation d'éthanol. Dans la présente étude, nous avons administré à des rats Wistar mâles pendant une semaine 3-4 un régime alimentaire à la cafétéria composé de bacon, de croustilles, de gâteau au fromage, de céréales, de céréales pour petit déjeuner, de guimauves et de bonbons au chocolat, produisant un phénotype obèse. Un régime alimentaire préalable dans une cafétéria a permis de réduire la consommation d’éthanol à la maison pendant les semaines d’essai effectuées par 2, ainsi que de réduire provisoirement la consommation de saccharose et de nourriture. Fait important, le régime alimentaire de la cafétéria n’a eu aucun effet sur le taux de métabolisme de l’éthanol ni sur les concentrations sanguines d’éthanol après l’administration de 2g / kg d’éthanol. Dans les tranches du cerveau moyen, nous avons montré que l'alimentation à la cafétéria améliore l'auto-inhibition du récepteur DA D2 (D2R) dans les neurones VTA DA. Ces résultats montrent que l'obésité provoquée par un régime de malbouffe réduit la consommation d'éthanol et suggèrent qu'une augmentation de l'auto-inhibition de D2R dans la VTA pourrait contribuer à des déficits de la signalisation DAergique et à l'hypofonction de récompense observée avec l'obésité.

PMID: 28859110

DOI: 10.1371 / journal.pone.0183685

Citation: Cook JB, Hendrickson LM, GM Garwood, KM Toungate, CV Nania, Morikawa H (2017) L’obésité induite par un régime de malbouffe augmente l’auto-inhibition des récepteurs D2 dans la région tegmentale ventrale et réduit la consommation d’éthanol. PLoS ONE 12 (8): e0183685. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0183685

Rédacteur en chef: James Edgar McCutcheon, Université de Leicester, ROYAUME UNI

reçu: Mai 24, 2017; Accepté: August 9, 2017; Publié le: 31 août 2017

Droits d'auteur: © 2017 Cook et al. Ceci est un article en accès libre distribué selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution, qui autorise une utilisation, une distribution et une reproduction sans restriction sur tout support, à condition que l'auteur et la source d'origine soient crédités.

Disponibilité des données: Toutes les données pertinentes se trouvent dans le document et ses fichiers d’informations complémentaires.

Financement: Ces travaux ont été appuyés par RO1 AA015521 (HM), F32AA021640 (LMH) et T32-AA007471 (Division de pharmacologie et de toxicologie de l’Université du Texas à Austin). Ces subventions ont été ou sont financées par l'Institut national sur l'abus d'alcool et l'alcoolisme. https://www.niaaa.nih.gov/. Les bailleurs de fonds n'ont joué aucun rôle dans la conception de l'étude, la collecte et l'analyse des données, la décision de publication ou la préparation du manuscrit.

Intérêts concurrents: Les auteurs ont déclaré qu'ils n'existaient pas de conflit d'intérêts.

Introduction

Les propriétés de renforcement des drogues addictives et des aliments au goût agréable sont en partie attribuables au système dopaminergique mésostriatal (DA) [1]. De plus, une exposition prolongée à des drogues, y compris l'éthanol, ou à des aliments riches en énergie et au goût agréable produit des neuroadaptations DAergiques similaires. Par exemple, une exposition chronique à l’éthanol et à d’autres drogues toxicomanes réduit les récepteurs D2 (D2R) et les taux basiques de DA dans le striatum [2-4], qui est également observé avec une consommation alimentaire dense en énergie [5-7]. Les humains obèses ont également une expression réduite de D2R dans le striatum [8] et réduction de l’activation striatale en réponse à une nourriture au goût agréable [9]. Par conséquent, étant donné que les neuroadaptations consécutives à une exposition à un aliment dense en énergie ou à une exposition chronique à une drogue sont similaires, la surconsommation d'aliments riches en énergie peut augmenter la susceptibilité à la toxicomanie. Fait intéressant, des études sur des rongeurs ont montré qu'une consommation élevée de graisse ou de sucre réduisait la consommation de psychostimulants et la préférence de lieu conditionné [10-13]. En revanche, une consommation préalable élevée de matières grasses ou de sucre / glucides peut augmenter [14, 15] ou diminuer [16, 17] alcool à boire chez les rongeurs. Cependant, on ne sait pas en quoi la consommation de malbouffe régulièrement consommée par les humains affecte la consommation d'éthanol.

Aux États-Unis, environ 35% des adultes et 17% des enfants et des adolescents sont obèses [18]. La prévalence croissante de l'obésité a été associée à une accessibilité accrue à la «malbouffe» riche en lipides, en sucre et en autres glucides [19], et la consommation de ces régimes est particulièrement importante pendant l’adolescence [20-22]. Dans le but de modéliser ce type de régime à haute densité énergétique contribuant à l'obésité, des chercheurs ont donné à des rats un accès à des produits de malbouffe, appelés régimes diététiques à la cafétéria [5, 6, 23]. Il a été prouvé que l'alimentation à la cafétéria réduisait les taux de D2R et de DA basal dans le striatum, réduisait la sensibilité des circuits de récompense utilisant l'auto-stimulation intracrânienne et produisait une consommation alimentaire de type compulsif [5, 6]. Cependant, on ne sait pas si l'alimentation diététique à la cafétéria modifie les propriétés électrophysiologiques des neurones DA de la région du tegmental ventral (VTA) ou influe sur la consommation d'éthanol.

La version somatodendritique de DA active les D2R sur le somata et les dendrites des neurones DA, entraînant une auto-inhibition in vivo [24, 25] et in vitro [26, 27] par activation de canaux potassiques (GIRK) régulant intérieurement la protéine G via G_{i / o} signalisation. Ainsi, l’activation de GIRK par D2R entraîne une hyperpolarisation et une excitabilité neuronale réduite [28]. Dans les neurones VTA DA, l’administration répétée d’éthanol ou de cocaïne augmente l’auto-inhibition induite par D2R [29, 30]. De plus, après l'administration répétée d'éthanol à des souris, l'augmentation de l'auto-inhibition de D2R a été associée à une augmentation de la consommation d'éthanol à la maison.29]. Bien qu'il soit clair que les régimes hypercaloriques produisent des adaptations DAergiques de type addictif dans le striatum, les effets des régimes hypercaloriques sur l'auto-inhibition de D2R dans les neurones VTA DA n'ont pas été caractérisés.

Dans l’étude actuelle, nous avons étudié les effets du régime alimentaire de la cafétéria sur la consommation à la maison d’éthanol ou de saccharose, la fréquence de décharge basale des neurones VTA DA et l’auto-inhibition des neurones VTA DA par D2R. Le régime alimentaire de la cafétéria à l’adolescence a entraîné un phénotype de type obèse et une réduction durable de la consommation d’éthanol en utilisant une présentation à l’éthanol 2 hr into the dark (DID) produisant une consommation modérée d’éthanol. Il est important de noter que l'alimentation à la cafétéria n'a eu aucun effet sur les concentrations sanguines d'éthanol (BEC) ou le taux de métabolisme de l'éthanol après une injection d'éthanol intrapéritonéal de 2 en g / kg. En outre, l’alimentation de la cafétéria a augmenté l’auto-inhibition des neurones VTA DA induite par D2R.

Méthodes et matériaux

Sujets Des rats mâles Wistar ont été obtenus des laboratoires Harlan (Indianapolis, IN) à l'âge de quelques semaines 3. Les rats étaient logés individuellement dans des cages en plexiglas comportant, sur un côté, une plate-forme en plexiglas mesurant 7 «x 4» x 1.25 »fixée au sol pour permettre le placement du régime alimentaire de la cafétéria. Tous les rats avaient des aliments de laboratoire standard disponibles ad libitum et de l'eau était disponible à tout moment, sauf pendant les séances de consommation d'éthanol ou de saccharose. Le vivarium a été maintenu sur un cycle inverse 12 hr (début de la lumière à 0100 hr), une température constante de 22 ± 2 ° C et 65% d'humidité relative. Les procédures de traitement et de manipulation des animaux ont été suivies selon les protocoles approuvés par le National Institution of Health.

Alimentation de cafétéria

Une fois par jour (1 heure dans le cycle d'obscurité) un régime de cafétéria composé de produits de malbouffe riches en calories, y compris du gâteau au fromage (Atlanta Cheesecake Company, Kennesaw, GA), du bacon (HEB, San Antonio, TX), des biscuits (Chips Ahoy / Oreo, Nabisco, East Hanover, NJ; gaufrette de sucre, Vista, Sheare's Foods, Massillon, OH), croustilles (Lays Classic / Ruffles, Frito Lay, Plano, TX) céréales pour petit-déjeuner à haute teneur en sucre (CoCo Puff, General Mills, Minneapolis, MN; Froot Loops, Kellog, Battle Creek, MI), des guimauves (Kraft, Northfield, IL) ou des bonbons au chocolat (M&M, MARS, McLean, VA) ont été fournis au groupe diététique de la cafétéria. Quatre des aliments diététiques de la cafétéria ont été administrés par jour et la variété du régime alimentaire a été maintenue en alternant les aliments quotidiennement. Le groupe de nourriture uniquement a reçu uniquement de la nourriture de laboratoire (LabDiet, Prolab RMH 1800, St. Louis, MO), qui était également disponible pour le groupe de régime de la cafétéria ad libitum. La teneur en macronutriments (basée sur les calories fournies) du régime alimentaire composé uniquement de 14% de matières grasses, 65% de glucides et 21% de protéines, et en moyenne le régime de la cafétéria se composait de 42% de matières grasses, 52% de glucides et 6% de protéines. Le régime de la cafétéria a été administré pendant 3 semaines pour l'apport calorique et les expériences de courant extérieur D2R (commençant à environ 3 à 4 semaines) et pendant 4 semaines pour toutes les autres expériences (à partir d'environ 5 semaines). Pour les mesures de l'apport calorique, le régime de la cafétéria et les aliments à manger uniquement ont été pesés quotidiennement et l'apport calorique a été calculé à l'aide des informations sur les macronutriments fournies par le fabricant.

Consommation d'éthanol ou de saccharose

Une semaine après l'habituation, les rats ont reçu un accès limité à 2 h / jour à une solution d'éthanol (10% v / v) ou de saccharose (5% p / v) afin d'évaluer la consommation de base. Au cours de toutes les séances de consommation d'éthanol ou de saccharose, la bouteille d'eau de la maison de toilette a été remplacée par une bouteille contenant la solution d'éthanol ou de saccharose à 1 hr dans le cycle obscur. Après avoir commencé à boire de l'éthanol ou du saccharose (jours 7), les rats ont été répartis au hasard dans le groupe régime alimentaire ou groupe uniquement. Ensuite, les rats ont été nourris au régime de la cafétéria ou à la nourriture pendant seulement les semaines 4. Vingt-quatre heures après la dernière administration du régime alimentaire de la cafétéria, les rats ont commencé à boire de l'éthanol ou du saccharose tous les jours.

Concentration d'éthanol dans le sang (BEC)

Après des semaines de régime à la cafétéria ou de chow seulement, les rats ont reçu de l’éthanol (4g / kg, 2% v / v dans une solution saline, ip) 15 h après la dernière administration du régime à la cafétéria. Des échantillons de sang total (24 μL) ont été recueillis par coupure de queue à 10, 30 et 60 min après l’injection d’éthanol et ajoutés à des flacons de chromatographie en phase gazeuse sur verre contenant 120 μL de chlorure de sodium 90M. Les concentrations d'éthanol dans les échantillons ont été analysées le même jour que la collecte de sang avec GC en utilisant un Bruker 5-GC (Bruker Corporation, Fremont, CA) équipé d'un détecteur à ionisation de flamme et d'un échantillonneur automatique Combi PAL. En bref, chaque échantillon a été chauffé à 430 ° C pendant 65 min avant que la fibre de microextraction en phase solide (SPME; silice fondue 3 μm CAR / PDMS; Supelco) n’absorbe la vapeur d’éthanol pendant 75 min. La fibre SPME a ensuite désorbé l'échantillon dans le port d'injection du CPG pendant 3 min à 1 ° C. De l'hélium (débit 220 mL / min) a été utilisé comme gaz vecteur et une colonne capillaire HP Innowax (film 8.5 mx 30 mm x 0.53 µm; Agilent Technologies, Santa Clara, Californie) a été utilisée pour la séparation. Les étalons d'éthanol externes (1, 25, 50, 100, 200 et 400 mg / dL) ont été analysés pour calculer une courbe standard. Les chromatogrammes ont été analysés à l'aide du logiciel CompassCDS Workstation (Bruker Corporation, Fremont, CA) et les hauteurs maximales pour l'éthanol (temps de rétention ~ 600 min) ont été utilisées pour construire une courbe standard et interpoler les concentrations en éthanol des échantillons.

Optogénétique et Électrophysiologie

Les rats ont été anesthésiés avec de l'isoflurane et le cerveau a été prélevé et disséqué dans une solution de découpage à froid contenant (en mM) de saccharose 205, 2.5 KCl, 1.25 NaH₂PO₄, 7.5 MgCl₂, 0.5 CaCl₂, Glucose 10 et 25 NaHCO₃saturé de 95% O₂et 5% CO₂ (~ 300mOsm / kg). Des tranches horizontales du cerveau moyen (200, um) ont été sectionnées sur un vibratome et ont permis de récupérer 1 hr dans du liquide céphalo-rachidien artificiel (aCSF) à 34 ° C. Les enregistrements ont été réalisés dans la VTA latérale 50 – 150 µm à partir du bord médial du noyau terminal médial du tractus optique accessoire. Au cours de l’enregistrement, les tranches ont été perfusées avec de la oxygène et du chauffage (34 ° C) aCSF (en mM), 126 NaCl, 2.5 KCl, 1.2 NaH.₂PO₄, 1.2 MgCl₂, 2.4 CaCl₂, Glucose 11, 21.4 NaHCO₃. Des enregistrements en vrac attachés à des cellules (~ 20 MΩ Seal) ont été réalisés avec des pipettes contenant 150mM NaCl. Les enregistrements de cellules entières ont été réalisés avec des pipettes contenant une solution intracellulaire constituée de (méthM) de K-méthylsulfate ou K-gluconate de 115, de 20 KCl, de 1.5 MgCl₂, 10 HEPES, 0.025 EGTA, 2 Mg-ATP, 0.2 Na₂-GTP et 10 Na₂-phosphocréatine (pH 7.2 – 7.3, ~ 285 mOsm kg^-1). Les neurones DA putatifs ont été identifiés par leur déclenchement spontané de stimulateur cardiaque basse fréquence (1 à 5 Hz) et leurs potentiels d'action larges (> 1.2 ms) dans une configuration attachée aux cellules, et un grand I_h (> 200 pA) en réponse à un échelon de tension de 1.5 s de -62 mV à -112 mV en mode de tension de la cellule entière. Des enregistrements de tension-clamp ont été réalisés à un potentiel de maintien de -62 mV, corrigé pour un potentiel de jonction liquide de -7 mV. Les enregistrements de cellules entières étaient rejetés si la résistance série augmentait au-dessus de 20 MΩ ou si la résistance d'entrée tombait en dessous de 200 MΩ. Les données ont été filtrées à 1–5 kHz et numérisées à 2–10 kHz.

L'analyse des données

Les données sont exprimées en moyenne ± SEM. La signification statistique a été déterminée par le test t de Student ou par une ANOVA à deux voies suivie par le test post hoc de Bonferroni.

Résultats

L'accès au régime de la cafétéria entraîne un apport calorique élevé et un phénotype de type obèse

L'apport calorique pour les groupes de régime de la cafétéria et du chow only, ainsi que la source de calories pour le groupe de régime de la cafétéria ont été évalués au cours des semaines 3. Le groupe de régime de la cafétéria a consommé plus de calories que le groupe composé uniquement de personnes au cours des semaines 3 d'alimentation (interaction: F_(2,62) = 22.43, p <0.0001; régime: F_(1,62) = 17.41, p <0.001; temps F_(2,62) = 254.7, p <0.0001; Fig 1A). Le groupe de régime alimentaire de la cafétéria a consommé beaucoup plus de calories provenant d’aliments diététiques que de boulettes de Chow Pellets tout au long des semaines de repas 3 (interaction: F_(2,72) = 57.22, p <0.0001; régime: F_(1,72) = 117.2, p <0.0001; temps F_(2,72) = 110.5, p <0.0001; Fig 1B). Les calories dérivées des pastilles de Chow étaient significativement plus élevées pour le groupe de Chow seulement lors de l’évaluation de la semaine 3 (interaction: F_(2,62) = 28.80, p <0.0001; régime: F_(1,62) = 196.3, p <0.0001; temps F_(2,62) = 150.0, p <0.0001; Fig 1C). En fin de compte, le groupe de régime de la cafétéria a montré un plus grand gain de poids au cours des semaines 3 d’alimentation (interaction: F_(2,62) = 8.188, p <0.001; régime: F_(1,62) = 10.62, p <0.005; temps F_(2,62) = 18.48, p <0.0001; Fig 1D). Quatre semaines de repas à la cafétéria ont abouti à un phénotype de type obèse avec un poids corporel significativement plus lourd que celui du groupe uniquement réservé aux enfants (interaction: F_(27,2376) = 44.48, p <0.0001; régime: F_(1,2376) = 14.89, p <0.001; temps F_(27,2376) = 2634, p <0.0001; Fig 1E). De plus, chez un groupe différent d’animaux, nous avons montré que le groupe de régime de la cafétéria mange très peu de nourriture pendant les semaines 4 d’alimentation de régime de la cafétéria par rapport aux témoins (interaction: F_(27,486) = 3.039, p <0.0001; régime: F_(1,486) = 601.7, p <0.0001; temps F_(27,486) = 8.097, p <0.0001; Figue 1F). Ces résultats montrent que l’accès au régime de la cafétéria a entraîné une suralimentation de la malbouffe très agréable au goût et la perte subséquente du bilan énergétique homéostatique.

L'apport calorique et la source des calories ont été évalués sur 3 semaines. (A) Les rats ayant un accès quotidien au régime de la cafétéria ont consommé beaucoup plus de calories au cours des 3 semaines d'alimentation que le groupe de nourriture uniquement (n = 14-19 / groupe). (B) Le groupe de régime de la cafétéria a consommé beaucoup plus de calories des aliments diététiques de la cafétéria que des granulés de nourriture (n = 19). (C) Le groupe de nourriture seulement a consommé plus de calories de boulettes de nourriture que le groupe de régime de cafétéria (n = 14-19 / groupe). (D) L'accès au régime de la cafétéria a entraîné une augmentation du gain de poids au cours des 3 semaines d'alimentation (n = 14-19 / groupe). (E) Quatre semaines d'alimentation à la cafétéria ont considérablement augmenté le poids corporel, par rapport aux témoins nourris uniquement avec des aliments (effet principal du régime, p <0.001, ANOVA bidirectionnel, n = 44-46 / groupe). (F) Tout au long des 4 semaines d'accès au régime de la cafétéria, le groupe du régime de la cafétéria consomme beaucoup moins de nourriture que le groupe de nourriture uniquement (effet principal du régime, p <0.0001, ANOVA bidirectionnelle, n = 10-11 / groupe). * p <0.05, ** p <0.01, *** p <0.001, test post hoc de Bonferroni.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0183685.g001

Un régime alimentaire préalable à la cafétéria a permis de réduire la consommation d’éthanol à la maison, sans effet sur le taux de métabolisme de l’éthanol

Pour déterminer les effets d'une alimentation antérieure à la cafétéria sur l'éthanol, nous avons utilisé une procédure d'alcool à accès restreint DID 2hr (un flacon, 10% v / v) produisant des niveaux modérés d'ingestion d'éthanol. La consommation initiale d'éthanol (g / kg) en moyenne sur les jours 7 avant le régime alimentaire de la cafétéria était similaire entre les groupes (t₍₁₁₎ = 0.3295, p = 0.7480; Fig 2A). Cependant, après des semaines d'alimentation du régime alimentaire de la cafétéria pendant plusieurs semaines 4, le volume total d'éthanol consommé a été réduit au cours des semaines d'essais effectuées sous 2 (régime alimentaire:_(1,143) = 5.635, p <0.05; temps F_{(13, 143)} = 3.638, p <0.0001; Fig 2B). L’ampleur de la réduction de la consommation d’éthanol était plus importante lorsque la consommation d’éthanol était indiquée en g / kg, étant donné que les groupes de poids corporel pour le régime alimentaire de la cafétéria et le groupe «chow» étaient très différents. La consommation moyenne d’éthanol exprimée en g / kg au cours des semaines d’essai 2 était de 0.67 ± 0.11 en g / kg pour le groupe Chow Only et de 0.25 ± 0.06 en g / kg pour le groupe régime alimentaire à la cafétéria. La consommation d’eau au cours des semaines d’essai 2 n’a pas différé entre les groupes (régime alimentaire: F_(1,143) = 0.1280, p = 0.7273; Fig 2C).

(A) La consommation moyenne d'éthanol de base (g / kg) au cours des 7 jours précédant l'alimentation de la cafétéria était similaire entre les groupes (p = 0.7480, test t de Student, n = 6-7 / groupe). (B) Un régime alimentaire antérieur à la cafétéria (4 semaines) a réduit le volume total d'éthanol (10%, v / v, 2 h / jour) consommé pendant les 2 semaines de test (effet principal du régime, p <0.05, ANOVA bidirectionnel , n = 6-7 / groupe), (C) sans effet sur la consommation totale d'eau (n = 6-7 / groupe). (D) Il n'y avait aucune différence dans les pentes des BEC (30-120 min après une administration de 2g / kg, ip) entre les groupes (p = 0.6535, régression linéaire, n = 4-5 / groupe). Les BEC étaient similaires entre les groupes à 30, 60 et 120 minutes après l'administration d'éthanol. BEC, concentration d'éthanol sanguin; ip, intrapéritonéal.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0183685.g002

Étant donné que l'alimentation de la cafétéria peut modifier les processus métaboliques, y compris le métabolisme de l'éthanol, nous avons administré de l'éthanol (2g / kg, ip) et mesuré les BEC à 30, 60 et 120 min après l'injection après un régime à la cafétéria ou uniquement à l'alimentation. En utilisant une régression linéaire pour comparer les pentes de BEC (30 – 120 min après l'injection) entre les groupes, l'alimentation de la cafétéria n'a aucun effet sur le taux de métabolisme de l'éthanol (p = 0.6535; Fig 2D). De plus, il n’y avait pas de différence de CCE entre les groupes (régime alimentaire: F_(1,14) = 2.056). Par conséquent, des modifications du taux de métabolisme de l'éthanol ou de l'absorption d'éthanol dans le sang ne peuvent expliquer la réduction de la consommation d'éthanol après un régime alimentaire à la cafétéria.

Régime alimentaire préalable de la cafétéria - alimentation transitoirement modifiée - consommation de saccharose et consommation de nourriture

Pour déterminer si le régime alimentaire de la cafétéria modifie la consommation d'autres solutions de renforcement, nous avons testé les effets d'un régime alimentaire antérieur pour la cafétéria sur la consommation de saccharose à la maison. À l’aide d’une procédure similaire de consommation de saccharose DID 2hr à accès limité (une bouteille,%% X / mm), la consommation de base de saccharose (mL / kg) était similaire entre les groupes (t₍₂₉₎ = 0.4600, p = 0.6489; Fig 3A). L'alimentation préalable de la cafétéria a temporairement réduit la consommation de saccharose (interaction régime-temps: F_(13,377) = 2.520, p <0.005; Fig 3B). Bien qu’il y ait eu une interaction alimentation-temps significative, l’analyse post-hoc n’a pas été significative à aucun moment. Cependant, sur la base des données (Fig 3B), l’interaction entre le groupe de régime et le temps peut s’expliquer par une réduction transitoire de la consommation de saccharose après un régime à la cafétéria. À la deuxième semaine des tests, toutefois, la consommation de saccharose était similaire à celle du groupe composé uniquement. La consommation d’eau au cours des semaines d’essai 2 n’a pas différé entre les groupes (régime alimentaire: F_(1,377) = 1.176, p = 0.2870; Fig 3C). Semblable à une étude précédente [31], l’alimentation de la cafétéria a réduit de façon transitoire l’apport en nourriture (interaction: F_(6,110) = 12.46, p <0.0001; régime: F_(1,110) = 15.46, p <0.005; temps F_(6,110) = 10.97, p <0.0001; Fig 3D) pendant 2 jours après l'alimentation de la cafétéria (test de Bonferroni posthoc, p <0.001; Fig 3D). Par conséquent, l’exposition à un régime alimentaire dans une cafétéria entraîne une réduction durable de la consommation d’éthanol et une réduction transitoire de la consommation de saccharose et de consommation de nourriture.

(A) La consommation moyenne de saccharose de base (mL / kg) au cours des 7 jours précédant l'alimentation de la cafétéria était similaire entre les groupes (p = 0.6489, test t de Student, n = 15-16 / groupe). (B) Alimentation antérieure au régime de la cafétéria (4 semaines) consommation de saccharose transitoirement modifiée (5%, p / v, 2 h / jour) (interaction régime x temps, p <0.005, ANOVA bidirectionnelle, n = 15-16 / groupe) . (C) Il n'y avait aucune différence de consommation d'eau entre les groupes (n = 15-16 / groupe). (D) Le régime alimentaire antérieur de la cafétéria a réduit de façon transitoire la consommation d'aliments (n = 10 / groupe). *** p <0.001, test post hoc de Bonferroni.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0183685.g003

Le régime alimentaire à la cafétéria augmente l'auto-inhibition de D2R dans les neurones VTA DA

On a utilisé l'électrophysiologie des tranches de cerveau pour examiner les effets du régime alimentaire de la cafétéria sur la fréquence de décharge basale et sur l'auto-inhibition des neurones VTA DA par D2R. L’alimentation à la cafétéria n’a aucun effet sur la fréquence de déclenchement des stimulateurs cardiaques toniques basaux des neurones VTA DA (t₍₇₂₎ = 0.7294, p = 0.4681; Fig 4A et 4B). Nous avons ensuite testé les effets du régime alimentaire de la cafétéria sur les courants sortants médiés par D2R en utilisant le quinpirole agoniste D2R. L’alimentation à la cafétéria a augmenté l’amplitude maximale moyenne des courants sortants inhibiteurs médiés par le quinpirole (100nM) (t₍₃₉₎ = 3.167, p <0.005; Fig 5A) par rapport aux contrôles. De plus, le régime alimentaire de la cafétéria a augmenté les effets inhibiteurs de la quinpirole 10nM sur la fréquence de déclenchement des neurones VTA DA pendant l'administration de 10 min de quinpirole (interaction: F_(19,513) = 5.425, p <0.0001; régime: F_(1,513) = 16.40, p <0.0005; temps F_(19,513) = 39.24, p <0.0001; Fig 5B) et le pourcentage d'inhibition de la fréquence de tir produit par la quinpirole (t₍₂₇₎ = 3.824, p <0.001; Fig 5C). À une concentration plus élevée de quinpirole (30nM), il n'y avait pas de différence d'inhibition de la fréquence de tir au cours de l'administration de 10 min de quinpirole (régime alimentaire: F_(1,304) = 0.1049, p = 0.7502; Fig 5D) ou le pourcentage d'inhibition de la mise à feu entre les groupes (t₍₁₆₎ = 0.05265, p = 0.9587; Fig 5E). Par conséquent, l’exposition à un régime alimentaire dans une cafétéria augmentait les courants sortants médiés par le quinpirole (100nM) et augmentait la sensibilité de l’inhibition de la fréquence de tir induite par le quinpirole.

(A) La fréquence de déclenchement tonique basale des neurones VTA DA était similaire entre les groupes (p = 0.4681, test t de Student, n = 36-38 / groupe). (B) Traces représentatives de neurones VTA DA déclenchés après 4 semaines d'alimentation (uniquement en bleu) ou de régime pour la cafétéria (en rouge). DA, dopamine; VTA; zone tegmentale ventrale.

(A) Le régime alimentaire à la cafétéria a augmenté l'amplitude maximale moyenne des courants de GIRK inhibitrices induits par le quinpirole (100 nM) par rapport aux témoins uniquement à chow. Le quinpirole a été appliqué au bain avec 10 min et le sulpiride (1 µM) a rapidement inversé le courant induit par le quinpirole. Exemples de courants sortants médiés par le quinpirole (V_h = -62 mV) pour les rats nourris à la nourriture uniquement (bleu) ou à la cafétéria (rouge) (n = 16-25 / groupe) (B) Le régime alimentaire de la cafétéria a augmenté les effets inhibiteurs de 10 nM de quinpirole sur la fréquence de déclenchement des neurones VTA DA pendant 10 min d'application de bain de quinpirole (effet principal du régime, p <0.0005, ANOVA bidirectionnel, n = 13-16 / groupe) et (C) le pourcentage d'inhibition médiée par le quinpirole de la fréquence de déclenchement (p <0.001, test t de Student). Traces représentatives de la fréquence de déclenchement des neurones DA au cours de la ligne de base ou de l'application de quinpirole à 10 nM après un régime alimentaire uniquement (bleu) ou un régime de cafétéria (rouge). (DE) L'inhibition de la fréquence de déclenchement des neurones DA par 30 nM de quinpirole était similaire entre les groupes (n = 9 / groupe). Après 10 min d'application dans un bain de quinpirole à 30 nM, du sulpiride (1 μM) a été appliqué au bain pour inverser rapidement l'inhibition de la fréquence de déclenchement médiée par le quinpirole. Traces représentatives de la fréquence de déclenchement des neurones DA au cours de la ligne de base ou de l'application de quinpirole à 30 nM après un régime alimentaire uniquement (bleu) ou un régime de cafétéria (rouge). *** p <0.001, test t de Student. DA, dopamine; D2R, récepteur de la dopamine D2; GIRK, canaux potassiques rectifiant vers l'intérieur, dépendants de la protéine G; VTA; zone tegmentale ventrale.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0183685.g005

a lieu

Le but de la présente étude était d'examiner les effets de l'alimentation diététique de la cafétéria sur la consommation d'éthanol à la maison et la physiologie des neurones VTA DA. Un régime alimentaire antérieur dans une cafétéria réduisait la consommation d'éthanol au cours des semaines de test 2, mais n'avait pas d'effet sur le taux de métabolisme de l'éthanol ni sur les EAG après une administration de 2g / kg (ip). Il a été bien établi que les régimes hypercaloriques et l'obésité induite par le régime alimentaire entraînent une atténuation de la signalisation DAergique dans le striatum, censée contribuer à un déficit de la récompense [32-34]. Cependant, les effets de l'obésité d'origine alimentaire sur les neurones DA du cerveau moyen n'ont pas été caractérisés. Ici, nous montrons que l'accès étendu au régime de la cafétéria augmente l'auto-inhibition de D2R dans les neurones VTA DA, sans effet sur la fréquence de déclenchement du stimulateur tonique basal dans la tranche. Il n'est pas clair si une auto-inhibition accrue de D2R après un régime de cafétéria contribue à réduire la consommation d'éthanol. Cependant, une auto-inhibition accrue des neurones DA peut contribuer à récompenser l'hypofonction observée avec l'obésité.

Effets du régime de la cafétéria sur la consommation d'éthanol

L’alimentation préalable à la cafétéria a entraîné une réduction prolongée de la consommation d’éthanol à la maison. Le volume total d'éthanol consommé a été réduit pendant les semaines 2 suivant l'exposition au régime alimentaire d'une cafétéria. De plus, l’alimentation diététique à la cafétéria n’a pas d’effet sur les taux de BEC ni sur le taux de métabolisme de l’éthanol après l’administration de 2g / kg d’éthanol. Par conséquent, la réduction de la consommation d'éthanol ne peut s'expliquer par les modifications du taux de métabolisme de l'éthanol ou de l'absorption d'éthanol dans le sang induites par le régime alimentaire ou le poids corporel. Contrairement à la consommation d'éthanol, la consommation de saccharose et la consommation de nourriture ont été temporairement réduites. En fin de compte, l’exposition antérieure à un régime alimentaire dans une cafétéria a entraîné une réduction plus durable de l’apport en éthanol, par rapport à l’apport en récompense naturelle.

On ignore encore dans quelle mesure la composition de l'alimentation affecte l'éthanol consommé par les rongeurs. Par conséquent, dans la présente étude, les rats ont été nourris avec un régime comprenant des produits de malbouffe régulièrement consommés par les humains. Les résultats actuels concordent avec ceux d'une étude récente montrant que l'obésité liée au régime alimentaire riche en graisses ou les souris non obèses nourries au régime alimentaire riche en graisses manifestent une préférence réduite pour l'éthanol [16]. En outre, il a été prouvé qu'un régime riche en glucides et pauvre en protéines réduisait la consommation d'éthanol chez le rat [17], cependant, l’apport en éthanol a été mesuré pendant l’exposition au régime Par conséquent, la consommation d'éthanol pourrait avoir été réduite en fonction des besoins caloriques au lieu d'une réduction des propriétés de renforcement de l'éthanol. En revanche, il a été démontré que la consommation intermittente de saccharose (jours 21) ou un régime riche en graisses (jours 7) augmentaient la consommation à l'éthanol à la maison [14, 15]. Ces deux études ont utilisé 12 hr présentation de 4 – 5 en concentrations croissantes d’éthanol (1,2,4,7 ou 9%) pour chaque jour 4, ce qui est très différent de l’accès de 2 h à 10% éthanol utilisé dans la présente étude. Les différences dans les effets des régimes hypercaloriques sur la consommation d'éthanol pourraient être dues aux différences de teneur en éléments nutritifs du régime, à la durée et au moment de l'exposition, au paradigme de consommation d'éthanol utilisé ou à des effets spécifiques à une souche / espèce.

Effets du régime de la cafétéria sur l'auto-inhibition de D2R

L'alimentation à la cafétéria augmente l'auto-inhibition de D2R, également observée après l'administration répétée d'éthanol. Notre laboratoire a précédemment montré qu'une administration répétée d'éthanol à des souris augmente la puissance des courants sortants médiés par D2R dans le VTA et réduit le taux de Ca²⁺ désensibilisation dépendante de ces courants [29]. Dans cette étude, une exposition répétée à l'éthanol augmentait les effets inhibiteurs du quinpirole sur la fréquence d'allumage aux concentrations de 10 nM et de 30 nM. Cependant, l'exposition au régime alimentaire dans les cafétérias augmentait l'effet inhibiteur de la quinpirole sur la fréquence d'allumage uniquement à la concentration de 10 nM (Fig 5B et 5C). Bien que nous n’ayons pas déterminé si la puissance / efficacité de la quinpirole était modifiée par le régime alimentaire de la cafétéria, ces résultats suggèrent que le régime alimentaire de la cafétéria augmentait la sensibilité du quinpirole à l’inhibition du déclenchement des neurones DA. L’administration aiguë de cocaïne (20 en mg / kg) a également démontré une augmentation des courants sortants médiés par D2R dans la substance noire des souris [30]. En revanche, l’auto-administration de méthamphétamine s’avère efficace pour réduire les courants médiés par D2R dans le VTA, qui est aussi du calcium.²⁺ dépendant [35]. Par conséquent, contrairement aux neuroadaptations dans le striatum où l'exposition à des drogues ou à des régimes hypercaloriques réduit généralement l'expression de D2R, des drogues spécifiques ont des effets divergents sur les courants médiés par D2R / GIRK. Il convient de noter que la restriction alimentaire augmente la consommation de drogue [36], y compris l'éthanol [37] et diminue l’auto-inhibition de D2R [38]. Etant donné que l’exposition à la diète de la cafétéria augmente l’auto-inhibition de D2R et réduit sa consommation d’éthanol, il sera important de déterminer la relation entre la consommation alimentaire, les modifications de l’auto-inhibition de D2R et la consommation d’éthanol. À notre connaissance, une seule autre étude a examiné les effets de l'obésité d'origine alimentaire sur l'auto-inhibition de D2R. Dans cette étude, l’obésité induite par un régime alimentaire riche en graisses n’a pas modifié les effets inhibiteurs d’une dose unique de quinpirole (3 – 100 nM) sur la vitesse de décharge des neurones VTA DA chez la souris [39]. Cependant, l'application progressive de quinpirole (3, 10, 30 et 100 nM) a entraîné une réduction des effets inhibiteurs du quinpirole lors du déclenchement, amenant les auteurs à suggérer que les souris obèses présentaient une désensibilisation accélérée au D2R par rapport aux souris maigres témoins. On ne sait pas ce qui sous-tend ces différences dans les effets du régime alimentaire de la cafétéria chez le rat par rapport au régime riche en graisses chez la souris en auto-inhibition de D2R. Des études complémentaires sont nécessaires pour déterminer les effets des régimes riches en énergie et de l'obésité d'origine alimentaire sur les neurones VTA DA et l'auto-inhibition de D2R.

Il n’est pas clair si l’augmentation du poids corporel a influencé la consommation réduite d’éthanol ou les résultats électrophysiologiques dans la présente étude. Cependant, les régimes hypercaloriques peuvent amortir le système de DA [13] et réduire la consommation d'éthanol [16] en l'absence d'obésité. Une adiposité accrue est associée à des modifications de la leptine, de l’insuline et de la ghréline, qui peuvent toutes moduler l’activité du système DA [40-42]. Par conséquent, nous ne pouvons pas exclure que des changements dans les mécanismes d’alimentation homéostatique aient pu influencer les résultats. Nous ne pouvons pas non plus exclure la possibilité que l'alimentation diététique de la cafétéria modifie les comportements circadiens en matière d'ingestion, car la consommation d'éthanol et de saccharose n'a été mesurée que pendant une période d'accès 2.

La présente étude diffère des études précédentes [5, 6] qui ont examiné les effets du régime alimentaire de la cafétéria sur le système des DA en fournissant une alimentation diététique pendant l’adolescence au lieu de l’âge adulte. Pris dans leur ensemble, les données suggèrent que l’alimentation diététique des cafétérias chez les adolescents et les adultes produit des neuroadaptations qui amortissent le système de DA et contribuent à récompenser l’hypofonction. Bien que l'on ne sache pas en quoi l'alimentation diététique à la cafétéria affectant l'âge adulte affecte l'auto-inhibition de D2R, l'administration de drogues d'abus peut augmenter l'auto-inhibition de D2R lorsqu'elle est administrée à l'adolescence [29] ou à l'âge adulte [30].

Importance de l'auto-inhibition accrue de D2R et d'un état hypodopaminergique après un régime à la cafétéria sur la consommation d'éthanol et le comportement de consommation

in vivo, une auto-inhibition accrue de D2R peut réduire la fréquence d’activation des neurones DA de base, atténuant ainsi le système DA et contribuant à un état hypodopaminergique. Dans la présente étude et une étude précédente de notre laboratoire [29], nous n'avons pas détecté de tonalité DAergique de base dans la coupe car le sulpiride ne modifie pas la fréquence de déclenchement des neurones DA. cependant, in vivo l'activité des neurones DA est continuellement influencée par l'auto-inhibition locale de DA et de D2R. Par conséquent, une augmentation de l'auto-inhibition de D2R après un régime à la cafétéria devrait entraîner une réduction du taux de décharge basale des neurones DA de l'animal intact et contribuer à un état hypodopaminergique supposé conduire à une ingestion excessive de nourriture [19]. De même, de nombreuses preuves issues d'études précliniques et humaines ont conduit à l'hypothèse qu'un état hypodopaminergique contribue à l'absorption compulsive d'éthanol et à la rechute [43, 44]. Les résultats actuels s'ajoutent à la littérature croissante suggérant que l'alimentation à la cafétéria entraîne des modifications de type DAergiques provoquant une dépendance, compatibles avec un état hypodopaminergique [5, 6]. Bien que l’on suppose depuis longtemps qu’un état hypodopaminergique contribue à une consommation excessive d’éthanol, l’hypodopaminergie induite par un régime alimentaire dans les cafétérias ne se traduit pas par une consommation accrue d’éthanol. Des travaux antérieurs dans notre laboratoire ont montré que l'administration répétée d'éthanol augmentait l'auto-inhibition de D2R, qui était associée à une augmentation de la consommation d'éthanol chez l'habitant chez la souris [29]. Dans cette étude, nous avons conclu qu'une augmentation de l'auto-inhibition de D2R après une administration répétée d'éthanol contribuait à l'état hypodopaminergique couramment observé lors d'une exposition chronique à l'éthanol. Pris ensemble, il semble plausible que l'expression d'un état hypodopaminergique résultant d'une consommation chronique de malbouffe à forte densité énergétique entraîne un comportement excessif / compulsif de consommation, propre au renforçant. En effet, la surconsommation d’aliments riches en énergie ne se traduit généralement pas par une consommation excessive de drogues, mais bien par la réduction de la consommation de drogues. Des preuves antérieures et les résultats actuels corroborent cette affirmation, car un accès prolongé au régime de la cafétéria produit une consommation compulsive d'aliments savoureux [6], mais réduit la consommation d'éthanol et de saccharose, comme nous le montrons ici. En outre, la consommation de nourriture a été temporairement réduite après l’alimentation diététique de la cafétéria. De plus, il a été démontré que les régimes riches en graisses ou en sucres réduisaient l'apport en psychostimulants et la préférence en place conditionnée chez le rat [10-13]. Plusieurs grandes études épidémiologiques montrent également que l'obésité chez l'homme n'est généralement pas associée à des troubles liés à l'alcool45-48]. En revanche, peu d'études ont démontré qu'un régime antérieur riche en graisses ou en saccharose augmentait la consommation d'éthanol chez le rat [14, 15] ou que l’obésité est associée à des troubles liés à la consommation d’alcool chez l’homme [49]. L'administration chronique d'éthanol peut également produire des effets spécifiques de renforcement sur la consommation de drogue. Par exemple, une exposition chronique antérieure à l’éthanol augmente l’auto-administration d’éthanol [50], mais n'a aucun effet sur l'auto-administration de cocaïne [51], même si l'administration chronique d'éthanol ou de cocaïne produit des adaptations similaires dans le système d'AD. En outre, en ce qui concerne les effets d’un état hypodopaminergique sur la consommation d’éthanol et les rechutes, une étude récente a examiné les modifications du système de DA tout au long du cycle de dépendance du rat et de l’homme, et a montré que l’abstinence est caractérisée par une hypodopaminergie précoce suivie d’une dont peut contribuer à la vulnérabilité à la rechute [52]. Par conséquent, des écarts dans la signalisation DAergique sont associés à des troubles de la consommation d’éthanol et de l’alcool, mais la relation précise entre la signalisation par l’AD et la consommation ou la rechute d’éthanol reste incertaine.

Importance de l'auto-inhibition accrue de D2R dans l'obésité d'origine alimentaire

Une auto-inhibition accrue de D2R peut contribuer à des déficits de la transmission striatale de l'AD et à la récompense de l'hypofonction observée avec une obésité induite par un régime alimentaire. L'obésité est associée à des déficits de récompense ainsi qu'à des déficiences de motivation et émotionnelles souvent attribuées en partie à une diminution de la signalisation de l'AD dans le striatum [32, 33, 53]. Il a été prouvé que l'alimentation à la cafétéria réduisait les taux de DA basaux ainsi que les taux de ses métabolites, l'acide 3,4-dihydroxyphénylacétique (DOPAC) et l'acide homovanillique (HVA) dans le NAc [5]. En outre, une autre étude a montré que les rats prédisposés à l'obésité présentaient 50% moins de DA basal dans le NAc par rapport aux témoins [54]. Ces deux études fournissent des preuves que les rats nourris au régime de la cafétéria et sujets à l'obésité ont un déficit présynaptique de la libération de DA utilisant des préparations de coupe NAc coronales. Par exemple, chez les rats prédisposés à l'obésité, l'enzyme de synthèse biosynthétique de la tyrosine hydroxylase et le transporteur vésiculaire de monoamine 2 (VMAT2) peuvent réduire la synthèse et la libération de DA [54]. Cependant, un aspect négligé sur le terrain est l’implication de processus physiologiques dans la VTA, à l’origine de beaucoup de ces neurones DA. Les résultats actuels suggèrent qu'une augmentation de l'auto-inhibition de D2R pourrait contribuer aux déficits en DAergic observés avec l'obésité induite par le régime alimentaire. Par conséquent, les études portant sur les mécanismes présynaptiques mésolimbiques de l'AN et de la VTA peuvent donner un aperçu des mécanismes neurobiologiques contribuant à l'obésité.

Conclusions

La réduction de la transmission de DA dans le striatum chez les humains et les rats obèses a été bien documentée [6, 8, 19]. La présente étude suggère qu'une auto-inhibition accrue de D2R dans la VTA pourrait également contribuer aux déficits de signalisation du DA induits par l'alimentation et à l'hypofonction de la récompense observée avec l'obésité. Bien que les régimes hypercaloriques et les drogues faisant l'objet d'abus produisent des changements similaires dans le système DA mésolimbique, nous montrons que l'alimentation à la cafétéria réduit la consommation d'éthanol chez le rat. Dans l’ensemble, il semble que les modifications du système de DA provoquées par une dépendance, provoquées par un régime alimentaire dans une cafétéria, pourraient en particulier conduire à la consommation de diètes pour la cafétéria [6], tandis que l'abandon du régime de la cafétéria entraîne une suppression prolongée de la consommation d'éthanol et empêche de manière transitoire la consommation de récompenses naturelles (à savoir, le saccharose et le chow pellet). Ces résultats s'ajoutent à la littérature grandissante montrant que l'obésité et la toxicomanie induites par un régime alimentaire produisent des neuroadaptations similaires dans les circuits de récompense. Des études plus poussées sur les adaptations DAergiques dans le cerveau moyen consécutives à une ingestion excessive d’aliments ou de médicaments à forte densité énergétique peuvent permettre de mieux comprendre les mécanismes qui contribuent à ces problèmes de santé publique majeurs.

Renseignements à l'appui

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Données brutes pour la figure 1.

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Données S1. Données brutes pour Fig 1.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0183685.s001

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Données S2. Données brutes pour Fig 2.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0183685.s002

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Données S3. Données brutes pour Fig 3.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0183685.s003

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Données S4. Données brutes pour Fig 4.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0183685.s004

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Données S5. Données brutes pour Fig 5.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0183685.s005

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Remerciements

Nous souhaitons remercier Jorge Tovar Diaz, Regina Mangieri, Nhi Le, Jeremiah Ling et Trevor Hadley pour leur assistance technique. Nous voudrions également remercier Michela Marinelli pour ses discussions scientifiques intéressantes et Christopher Mazzone pour son aide dans la rédaction du manuscrit.

Bibliographie

1. ND Volkow, Wang GJ, JS Fowler, D Tomasi, Baler R. Récompense alimentaire et médicamenteuse: chevauchement des circuits de l'obésité et de la toxicomanie chez l'homme. Curr Top Behav Neurosci. 2012; 11: 1 – 24. Epub 2011 / 10 / 22. pmid: 22016109.

2. ND de Volkow, Wang GJ, Fowler JS, Logan J, Hitzemann R, Ding YS et al. Diminution des récepteurs de la dopamine, mais pas des transporteurs de la dopamine chez les alcooliques. Alcohol Clin Exp Res. 1996; 20 (9): 1594 – 8. Epub 1996 / 12 / 01. pmid: 8986209.

Voir l'article

3. Moore RJ, SL Vinsant, MA Nader, LJ Porrino, DP Friedman. Effet de l'auto-administration de cocaïne sur les récepteurs D2 de la dopamine chez les singes rhésus. Synapse. 1998; 30 (1): 88 – 96. Epub 1998 / 08 / 15. pmid: 9704885.

4. Rossetti ZL, Hmaidan Y, Gessa GL. Inhibition marquée de la libération de dopamine mésolimbique: une caractéristique commune de l'abstinence d'éthanol, de morphine, de cocaïne et d'amphétamine chez le rat. Eur J Pharmacol. 1992; 221 (2 – 3): 227 – 34. Epub 1992 / 10 / 20. pmid: 1426002.

5. Geiger BM, Haburcak M, Avena NM, Moyer MC, Hoebel BG, Pothos EN. Déficits de neurotransmission de la dopamine mésolimbique dans l'obésité alimentaire du rat. Neuroscience. 2009; 159 (4): 1193 – 9. Epub 2009 / 05 / 05. pmid: 19409204;

6. Johnson PM, Kenny PJ. Les récepteurs de la dopamine D2 présentent un dysfonctionnement de type récompense et une alimentation compulsive chez le rat obèse. Nat Neurosci. 2010; 13 (5): 635 – 41. Epub 2010 / 03 / 30. pmid: 20348917;

7. Rada P, ME Bocarsly, Barson JR, BG Hoebel, SF Leibowitz. Diminution du taux de dopamine dans les accumbens chez les rats Sprague-Dawley enclins à trop manger avec un régime riche en graisses. Physiol Behav. 2010; 101 (3): 394 – 400. Epub 2010 / 07 / 21. pmid: 20643155;

8. Wang GJ, ND Volkow, Logan J, NR Pappas, CT Wong, Zhu W, et al. Dopamine cérébrale et obésité. Lancette. 2001; 357 (9253): 354 – 7. Epub 2001 / 02 / 24. pmid: 11210998.

9. Stice E, Spoor S, Bohon C, Petit DM. La relation entre l'obésité et la réponse striatale émoussée à l'alimentation est modérée par l'allèle TaqIA A1. Science. 2008; 322 (5900): 449 – 52. Epub 2008 / 10 / 18. pmid: 18927395;

10. Wellman PJ, Nation JR, Davis KW. Dépréciation de l'auto-administration de cocaïne chez le rat soumis à un régime riche en graisses. Pharmacol Biochem Behav. 2007; 88 (1): 89 – 93. Epub 2007 / 09 / 04. pmid: 17764729;

11. Kanarek RB, Mathes WF, Przypek J. La consommation de saccharose ou de graisse alimentaires réduit la consommation d'amphétamine chez le rat. Pharmacol Biochem Behav. 1996; 54 (4): 719 – 23. Epub 1996 / 08 / 01. pmid: 8853195.

12. Davis JF, Tracy AL, Schurdak JD, Tschop MH, Lipton JW, Clegg DJ, et al. L'exposition à des niveaux élevés de graisse alimentaire atténue la récompense psychostimulante et le turnover de la dopamine mésolimbique chez le rat. Behav Neurosci. 2008; 122 (6): 1257 – 63. Epub 2008 / 12 / 03. pmid: 19045945;

13. Hryhorczuk C, Florea M, Rodaros D, Poirier I, Daneault C, Des Rosiers C, et al. Fonction dopaminergique mésolimbique amortie et signalisation par des lipides alimentaires saturés mais non monoinsaturés. Neuropsychopharmacologie. 2016; 41 (3): 811 – 21. Epub 2015 / 07 / 15. pmid: 26171719;

14. Avena NM, CA Carrillo, Needham L, SF Leibowitz, Hoebel BG. Les rats dépendants du sucre montrent une consommation accrue d'éthanol non sucré. De l'alcool. 2004; 34 (2 – 3): 203 – 9. Epub 2005 / 05 / 21. pmid: 15902914.

15. CA Carrillo, SF Leibowitz, O Karatayev, BG Hoebel. Un repas riche en graisses ou une injection de lipides stimule la consommation d'éthanol. De l'alcool. 2004; 34 (2 – 3): 197 – 202. Epub 2005 / 05 / 21. pmid: 15902913.

16. Takase K, Y Tsuneoka, Oda S, Kuroda M, Funato H. Une alimentation riche en graisses modifie les comportements olfactifs, sociaux et liés aux récompenses des souris, indépendamment de l'obésité. L'obésité (Silver Spring). 2016; 24 (4): 886 – 94. Epub 2016 / 02 / 19. pmid: 26890672.

17. Pekkanen L, Eriksson K, Sihvonen ML. Modifications induites par la diététique de la consommation volontaire d'éthanol et du métabolisme de l'éthanol chez le rat Br J Nutr. 1978; 40 (1): 103 – 13. Epub 1978 / 07 / 01. pmid: 666993.

18. Ogden CL, MD Carroll, Kit BK, KM Flegal. Prévalence de l'obésité chez les enfants et les adultes aux États-Unis, 2011 – 2012. JAMA. 2014; 311 (8): 806 – 14. Epub 2014 / 02 / 27. pmid: 24570244.

19. ND de Volkow, RA sage. Comment la toxicomanie peut-elle nous aider à comprendre l'obésité? Nat Neurosci. 2005; 8 (5): 555 – 60. Epub 2005 / 04 / 28. pmid: 15856062.

20. Wang YC, SN Bleich, Gortmaker SL. Augmentation de l'apport calorique des boissons sucrées et des jus de fruits 100% chez les enfants et les adolescents américains, 1988 – 2004. Pédiatrie. 2008; 121 (6): e1604 – 14. Epub 2008 / 06 / 04. pmid: 18519465.

21. Lustig RH, LA Schmidt, CD Brindis. Santé publique: La vérité toxique sur le sucre. La nature. 2012; 482 (7383): 27 – 9. Epub 2012 / 02 / 03. pmid: 22297952.

22. Vikraman S, CD Fryar, Ogden CL. Apport calorique provenant de la restauration rapide chez les enfants et les adolescents aux États-Unis, 2011 – 2012. Résumé des données du NCHS. 2015; (213): 1 – 8. pmid: 26375457.

23. Heyne A, C Kiesselbach, Sahun I, McDonald J, Gaiffi M, Dierssen M, et al. Un modèle animal de comportement alimentaire compulsif. Addict Biol. 2009; 14 (4): 373 – 83. Epub 2009 / 09 / 11. pmid: 19740365.

24. Pucak ML, Grace AA. La preuve que les antagonistes de la dopamine administrés par voie systémique activent le déclenchement des neurones à la dopamine principalement par le blocage des autorécepteurs somatodendritiques. J Pharmacol Exp Ther. 1994; 271 (3): 1181 – 92. Epub 1994 / 12 / 01. pmid: 7996424.

25. Blanc FJ, Wang RY. Neurones dopaminergiques A10: rôle des autorécepteurs dans la détermination du taux de déclenchement et de la sensibilité aux agonistes de la dopamine. Life Sci. 1984; 34 (12): 1161 – 70. Epub 1984 / 03 / 19. pmid: 6708722.

26. Lacey MG, Mercuri NB, RA Nord. La dopamine agit sur les récepteurs D2 pour augmenter la conductance potassique dans les neurones de la substance noire du rat. J Physiol. 1987; 392: 397 – 416. Epub 1987 / 11 / 01. pmid: 2451725;

27. Beckstead MJ, Grandy DK, Wickman K, Williams JT. La libération vésiculaire de dopamine provoque un courant postsynaptique inhibiteur dans les neurones à dopamine du cerveau moyen. Neurone. 2004; 42 (6): 939 – 46. Epub 2004 / 06 / 23. pmid: 15207238.

28. Luscher C, PA Slesinger. Nouveaux rôles pour les canaux potassiques (GIRK) régulant intérieurement la protéine G dans la santé et la maladie. Nat Rev Neurosci. 2010; 11 (5): 301 – 15. Epub 2010 / 04 / 15. pmid: 20389305;

29. Perra S, MA Clements, Bernier BE, Morikawa H. L’expérience in vivo avec l’éthanol augmente l’auto-inhibition de D (2) dans la région du tégument ventral. Neuropsychopharmacologie. 2011; 36 (5): 993 – 1002. Epub 2011 / 01 / 21. pmid: 21248720;

30. Gantz SC, Robinson BG, Buck DC, Bunzow JR, Neve RL, Williams JT et al. Régulation distincte de la signalisation des autorécepteurs dopaminergiques D2S et D2L par le calcium. Elife. 2015; 4. Epub 2015 / 08 / 27. pmid: 26308580;

31. Rolls BJ, Rowe EA, Turner RC. Obésité persistante chez le rat à la suite d'une période de consommation d'un régime alimentaire mixte riche en énergie. J Physiol. 1980; 298: 415 – 27. Epub 1980 / 01 / 01. pmid: 6987379;

32. Wang GJ, ND de Volkow, Fowler JS. Le rôle de la dopamine dans la motivation à manger pour l'homme: implications pour l'obésité Expert Opin Ther Cibles. 2002; 6 (5): 601 – 9. Epub 2002 / 10 / 22. pmid: 12387683.

33. Davis C, S Strachan, Berkson M. Sensibilité à la récompense: implications pour la suralimentation et le surpoids. Appétit. 2004; 42 (2): 131 – 8. Epub 2004 / 03 / 11. pmid: 15010176.

34. Blum K, PK Thanos, MS Or. Dopamine et glucose, obésité et syndrome de carence en récompense. Psychol avant. 2014; 5: 919. Epub 2014 / 10 / 04. pmid: 25278909;

35. Sharpe AL, Varela E, Bettinger L, Beckstead MJ. L’auto-administration de méthamphétamine chez la souris diminue les courants médiés par le canal GIRK dans les neurones à dopamine du cerveau moyen. Int J Neuropsychopharmacol. 2015; 18 (5). Epub 2014 / 12 / 19. pmid: 25522412;

36. Carroll ME, France CP, Meisch RA. La privation de nourriture augmente la consommation de drogues par voie orale et intraveineuse chez le rat. Science. 1979; 205 (4403): 319 – 21. Epub 1979 / 07 / 20. pmid: 36665

37. Middaugh LD, Kelley BM, Bandy AL, McGroarty KK. Consommation d'éthanol de souris C57BL / 6: influence des variables de genre et de procédure. De l'alcool. 1999; 17 (3): 175 – 83. Epub 1999 / 05 / 07. pmid: 10231165.

38. Branch SY, Goertz RB, Sharpe AL, Pierce J, Roy S, Ko D, et al. La restriction alimentaire augmente le déclenchement des neurones dopaminergiques par les récepteurs au glutamate. J Neurosci. 2013; 33 (34): 13861 – 72. Epub 2013 / 08 / 24. pmid: 23966705;

39. Koyama S., Mori M., S. Kanamaru, S. Sazawa, A. Miyazaki, H. Terai et al. L'obésité atténue l'inhibition médiée par les autorécepteurs D2 des neurones dopaminergiques putatifs de la région du tégument ventral. Physiol Rep. 2014; 2 (5): e12004. Epub 2014 / 05 / 06. pmid: 24793981;

40. Fulton S, Pissios P, RP Manchon, Stiles L, Frank L, Pothos EN, et al. Régulation par la leptine de la voie dopaminergique mésoaccumbens. Neurone. 2006; 51 (6): 811 – 22. Epub 2006 / 09 / 20. pmid: 16982425.

41. Labouebe G, S Liu, C Dias, H Zou, JC Wong, S Karunakaran, et al. L'insuline induit une dépression à long terme des neurones dopaminergiques de la région du tegmental ventral via les endocannabinoïdes. Nat Neurosci. 2013; 16 (3): 300 – 8. Epub 2013 / 01 / 29. pmid: 23354329;

42. Abizaid A, Liu ZW, Andrews ZB, Shanabrough M., Borok E, Elsworth JD, et al. La ghréline module l'activité et l'organisation des entrées synaptiques des neurones dopaminergiques du cerveau moyen tout en favorisant l'appétit. J Clin Invest. 2006; 116 (12): 3229 – 39. Epub 2006 / 10 / 25. pmid: 17060947;

43. Koob GF, ND de Volkow. Neurocircuitry de la dépendance. Neuropsychopharmacologie. 2010; 35 (1): 217 – 38. Epub 2009 / 08 / 28. pmid: 19710631;

44. Diana M. L'hypothèse de la toxicomanie liée à la dopamine et sa valeur thérapeutique potentielle. Psychiatrie avant. 2011; 2: 64. Epub 2011 / 12 / 07. pmid: 22144966;

45. Pickering RP, Grant BF, Chou SP, Compton WM. Le surpoids, l'obésité et l'obésité extrême sont-ils associés à la psychopathologie? Résultats de l'enquête épidémiologique nationale sur l'alcool et les pathologies associées. Clinique J Clinique. 2007; 68 (7): 998 – 1009. Epub 2007 / 08 / 10. pmid: 17685734.

46. Simon GE, M. Von Korff, K Saunders, DL Miglioretti, PK Crane, van Belle G., et al. Association entre obésité et troubles psychiatriques dans la population adulte américaine. Arch Gen Psychiatry. 2006; 63 (7): 824 – 30. Epub 2006 / 07 / 05. 63 / 7 / 824 pmid: 16818872;

47. Scott KM, McGee MA, Wells JE, Oakley Browne MA. Obésité et troubles mentaux dans la population générale adulte. J Psychosom Res. 2008; 64 (1): 97 – 105. Epub 2007 / 12 / 26. pmid: 18158005.

48. Scott KM, Bruffaerts R, Simon GE, Alonso J, Angermeyer M., Girolamo G, et al. Obésité et troubles mentaux dans la population générale: résultats des enquêtes mondiales sur la santé mentale. Int J Obes (Lond). 2008; 32 (1): 192 – 200. Epub 2007 / 08 / 23. pmid: 17712309;

49. Barry D, Petry NM. Les associations entre l'indice de masse corporelle et les troubles liés à l'utilisation de substances diffèrent selon le sexe: résultats de l'enquête épidémiologique nationale sur l'alcool et les affections apparentées. Addict Behav. 2009; 34 (1): 51 – 60. Epub 2008 / 09 / 30. pmid: 18819756;

50. Roberts AJ, juge en chef Heyser, Cole M, Griffin P, Koob GF. Consommation excessive d'éthanol après des antécédents de dépendance à l'éthanol: modèle animal d'allostase. Neuropsychopharmacologie. 2000; 22: 581 – 94. pmid: 10788758

51. Fredriksson I, S Adhikary, P Steensland, Vendruscolo LF, Bonci A, Shaham Y, et al. L'exposition antérieure à l'alcool n'a pas d'effet sur l'auto-administration de cocaïne et la rechute chez le rat: Données d'un modèle de rat ne supportant pas l'hypothèse de Gateway. Neuropsychopharmacologie. 2016. Epub 2016 / 09 / 22. pmid: 27649640.

52. N Hirth, MW Meinhardt, HR Noori, H. Salgado, O Torres-Ramirez, Uhrig S, et al. Preuve convergente chez des humains et des rats alcoolodépendants d'un état hyperdopaminergique pendant une abstinence prolongée. Proc Natl Acad Sci US A. 2016; 113 (11): 3024 – 9. Epub 2016 / 02 / 24. pmid: 26903621;

53. Blum K, Y Liu, Shriner R, MS Or. L'activation dopaminergique des circuits de récompense régule le comportement de manque d'aliments et de médicaments. Curr Pharm Des. 2011; 17 (12): 1158 – 67. Epub 2011 / 04 / 16. pmid: 21492092.

54. Geiger BM, GG Behr, Frank LE, AD Caldera-Siu, MC Beinfeld, EG Kokkotou, et al. Preuve d'exocytose mésolimbique dopaminergique défectueuse chez des rats prédisposés à l'obésité. Faseb J. 2008; 22 (8): 2740 – 6. Epub 2008 / 05 / 15. pmid: 18477764;