Relation entre l'obésité et la récompense alimentaire consommée et anticipée (2009)

Abstract

L’obésité est associée à un risque accru de mortalité, de maladie cérébrovasculaire athéroscléreuse, de maladie coronarienne, de cancer colorectal, d’hyperlipidémie, d’hypertension, de maladie de la vésicule biliaire et de diabète sucré, entraînant chaque année la mort de 111,000 aux États-Unis [1]. À l'heure actuelle, 65% adultes et 31% d'adolescents aux États-Unis sont en surpoids ou obèses [2]. Malheureusement, le traitement de choix pour l'obésité (traitement de perte de poids comportemental) n'entraîne qu'une réduction modérée et transitoire du poids corporel [3] et la plupart des programmes de prévention de l'obésité ne réduisent pas le risque de gain de poids futur [4]. Le succès limité de ces interventions peut être dû à une compréhension incomplète des facteurs d'augmentation du risque d'obésité. Bien que les études jumelles impliquent que les facteurs biologiques jouent un rôle étiologique clé dans l'obésité, peu d'études prospectives ont identifié des facteurs biologiques qui augmentent le risque de gain de poids futur.

Récompense de la prise alimentaire

Les théoriciens ont postulé que l'obésité résultait d'anomalies dans le traitement des récompenses. Cependant, les résultats semblent quelque peu incohérents, ce qui a incité des modèles concurrents en ce qui concerne la relation entre les anomalies dans le traitement des récompenses et l'étiologie de l'obésité. Certains chercheurs proposent qu'une hyper-réactivité des circuits de récompense en fonction de la consommation d'aliments augmente le risque de trop manger [5,6]. Ceci est similaire au modèle de toxicomanie au renforcement de la toxicomanie, qui postule que certaines personnes montrent une plus grande réactivité des systèmes de récompense du cerveau pour renforcer les drogues [6]. D'autres supposent que les individus obèses présentent une hyporéactivité des circuits de récompense, ce qui les conduit à trop manger pour compenser cette carence [7,8]. Ce syndrome d’insuffisance de récompense peut contribuer à d’autres comportements motivés, notamment la toxicomanie et le jeu. [9].

Conformément au modèle d'hyperréactivité, les personnes obèses considèrent les aliments riches en graisses et en sucre plus agréables et en consomment davantage que les personnes maigres [10,11,12]. Les enfants à risque d'obésité en raison de l'obésité parentale préfèrent le goût des aliments riches en graisses et affichent un style d'alimentation plus avide que les enfants de parents maigres [13,14,15]. Les préférences pour les aliments riches en gras et en sucre permettent de prévoir un gain de poids élevé et un risque accru d'obésité16,17]. Les personnes obèses par rapport aux personnes minces indiquent que la consommation de nourriture renforce davantage [18,19,20]. Les mesures autodéclarées de la sensibilité générale à la récompense sont positivement corrélées avec une alimentation excessive et une masse corporelle [21,22].

Des études d'imagerie cérébrale ont identifié des régions qui semblent coder pour la récompense subjective de la consommation alimentaire. La consommation d’aliments au goût agréable, par rapport à celle d’aliments sans goût ou d’arômes sans goût, entraîne une plus grande activation du cortex orbitofrontal latéral droit (OFC), de l’opercule frontal et de l’insula [23,24]. La consommation d'aliments au goût agréable entraîne également la libération de dopamine dans le striatum dorsal [25]. Des études de microdialyse chez des rongeurs indiquent que les goûts appétitifs libèrent également de la dopamine dans la coque et le noyau du noyau accumbens, ainsi que dans le cortex préfrontal [26,27]. Les études chez l'animal indiquent que la consommation excessive de sucre augmente la dopamine extracellulaire dans la coquille du noyau accumbens [28]. Stimulation du réseau méso-limbique à l'aide d'un agoniste des récepteurs opioïdes μ [29] et des lésions du circuit de l’hypothalamus basolatéral et de l’hypothalamus latéral peuvent provoquer une suralimentation [30], soulignant l’importance de la neurochimie de cette région dans la consommation alimentaire.

Les données accumulées impliquent des carences en récepteurs de la dopamine dans l’obésité. Les obèses par rapport aux rats maigres présentent une densité de récepteurs D2 inférieure dans l'hypothalamus [31] et dans le striatum [32] et une activité hypothalamique dopaminergique réduite à jeun, mais libèrent davantage de dopamine phasique lorsque vous mangez et ne cessez pas de manger en réponse à l'administration d'insuline et de glucose [33]. Les rats Sprague-Dawley prédisposés à l'obésité ont réduit le turnover de la dopamine dans l'hypothalamus par rapport à la souche résistante au régime avant de devenir obèses et ne développent l'obésité que lorsqu'ils sont soumis à un régime appétissant à haute énergie [34,35]. Le blocage des récepteurs D2 provoque une suralimentation des rats obèses mais non maigres [31,36], suggérant que le blocage de la disponibilité déjà faible des récepteurs D2 pourrait sensibiliser les rats obèses à la nourriture [37]. Les humains obèses ou maigres présentent une densité de récepteurs D2 striatale réduite [38,39]. Lorsqu'elles sont exposées au même régime alimentaire riche en graisses, les souris présentant une densité de récepteurs D2 inférieure dans le putamen montrent un gain de poids plus important que les souris présentant une densité de récepteurs D2 supérieure dans cette région [40]. Les antagonistes de la dopamine augmentent l'appétit, l'apport énergétique et la prise de poids, tandis que les agonistes de la dopamine réduisent l'apport énergétique et entraînent une perte de poids [41,42,43,44].

Des études en neuroéconomie indiquent que l'activation dans plusieurs zones du cerveau est en corrélation positive avec la taille de la récompense monétaire et la taille de la récompense [45]. Des résultats similaires ont émergé pour la récompense alimentaire [46]. De plus, ces réponses varient avec la faim et la satiété. Les réponses au goût des aliments dans le cerveau moyen, l'insula, le striatum dorsal, le cingulum sous-calleux, le cortex préfrontal dorsolatéral et le cortex préfrontal médial dorsal sont plus fortes chez les sujets à jeun, ce qui reflète vraisemblablement la plus grande valeur de la récompense induite par la privation47,48]. Ces données suggèrent que les réponses à la nourriture dans plusieurs régions du cerveau peuvent être utilisées comme indice de réactivité à la récompense.

Bien que peu d'études d'imagerie cérébrale aient comparé des individus maigres et obèses à l'aide de paradigmes évaluant l'activation des circuits de récompense, certaines conclusions sont cohérentes avec la thèse selon laquelle les individus obèses présentent une hyper-réactivité dans les régions du cerveau impliquées dans la récompense alimentaire. Une étude par tomographie par émission de positrons (TEP) a révélé que les obèses rapportés aux adultes maigres montraient une plus grande activité métabolique au repos dans le cortex somatosensoriel oral, une région qui code la sensation dans la bouche, les lèvres et la langue [8], incitant les auteurs à spéculer sur le fait qu'une activité accrue dans cette région pourrait rendre les individus obèses plus sensibles aux propriétés enrichissantes des aliments et augmenter le risque de trop manger, bien que cela n’ait pas été confirmé directement. Dans le prolongement de ces résultats, une étude d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) menée par notre laboratoire pour examiner la réponse neurale d'adolescents obèses et maigres à une récompense primaire (nourriture) a révélé que les adolescents obèses par rapport aux individus maigres présentaient une plus grande activation du cortex somatosensoriel oral en réponse. à la réception d'un milk-shake au chocolat versus une solution sans saveur [49]. Ces données suggèrent collectivement que les obèses par rapport aux individus maigres ont une architecture neuronale améliorée dans cette région. Les recherches futures devraient utiliser la morphométrie à base de voxels pour vérifier si les individus obèses présentent une densité ou un volume de matière grise supérieur dans cette région par rapport aux individus maigres.

Des études utilisant la TEP ont montré que l'insula mi-dorsale, le tronc cérébral et l'hippocampe postérieur restaient anormalement sensibles à la consommation d'aliments chez des individus précédemment obèses par rapport aux individus maigres [50,51], incitant ces auteurs à spéculer sur le fait que ces réponses anormales peuvent augmenter le risque d'obésité. Notre laboratoire a constaté que les obèses par rapport aux adolescents maigres montrent une plus grande activation de l'opercule antérieur / opercule frontal en réponse à la consommation de nourriture [49]. Le cortex insulaire a été impliqué dans diverses fonctions liées à l’intégration des réponses autonomes, comportementales et émotionnelles [51]. Plus précisément, la littérature en neuroimagerie humaine suggère que le cortex insulaire possède des régions anatomiquement distinctes qui assurent différentes fonctions en ce qui concerne le traitement du goût [52-55]. Il a été constaté que l’insula moyenne répond à l’intensité perçue du goût, quelle que soit sa valeur affective, tandis que des réponses spécifiques à la valence sont observées dans l’opula antérieur / l’opercule frontal [54]. Il est intéressant de noter que les individus obèses par rapport aux personnes minces montrent une activation accrue dans les deux régions lors de la consommation d'aliments, suggérant qu'ils perçoivent peut-être une intensité de goût plus grande et une récompense accrue.

La recherche animale implique également une hyper-réactivité des régions cibles de la dopamine dans l'obésité. Plus précisément, Yang et Meguid [56] ont constaté que les rats obèses présentaient plus de libération de dopamine dans l'hypothalamus au cours de l'alimentation que les rats maigres. Cependant, à ce jour, aucune étude par imagerie TEP n'a testé si les humains obèses présentaient une libération de dopamine supérieure en réponse à la prise alimentaire par rapport aux humains maigres.

D'autres résultats contrastent avec les modèles d'hyperréactivité et concordent avec l'hypothèse selon laquelle les individus obèses présentent une hyporéactivité des circuits de récompense. Les obèses par rapport aux rongeurs maigres montrent une liaison moins striatée au récepteur D2 [32]. Les études par TEP ont également montré que les personnes obèses, par rapport aux humains maigres, présentaient une liaison des récepteurs D2 moins striatale [38,39], amenant ces auteurs à supposer que les individus obèses profitent moins de la récompense subjective de la prise de nourriture car ils ont moins de récepteurs D2 et une transduction du signal de DA plus faible. Cette hypothèse est intrigante, même si quelques mises en garde méritent l’attention. Premièrement, la relation inverse proposée entre la disponibilité du récepteur D2 et la récompense subjective résultant de l'ingestion de nourriture est difficile à concilier avec la conclusion selon laquelle les humains dont le nombre de récepteurs D2 est moins disponible rapportent une plus grande récompense subjective du méthylphénidate que les humains possédant davantage de récepteurs D2 [57]. Si la réduction de la disponibilité des récepteurs D2 striataux produit une récompense subjective atténuée, on ne comprend pas bien pourquoi les individus ayant une liaison inférieure à D2 signalent que les psychostimulants sont plus gratifiants subjectivement. La résolution de ce paradoxe apparent ferait progresser notre compréhension de la relation entre l'action de la dopamine et l'obésité. Des problèmes méthodologiques méritent également l’attention lors de l’interprétation de la littérature PET sur les récepteurs D2. Premièrement, les récepteurs D2 jouent un rôle autorégulateur post-synaptique et pré-synaptique. Alors que l’on suppose généralement que les mesures de la fixation de D2 par le PET dans le striatum sont dictées par les récepteurs post-synaptiques, la contribution précise de la signalisation pré et post-synaptique est incertaine et une baisse des niveaux de récepteurs pré-synaptiques aurait l’effet opposé de réduire le nombre de récepteurs post-synaptiques. récepteurs synaptiques. Deuxièmement, étant donné que les ligands PET à base de benzamide entrent en compétition avec la dopamine endogène, la diminution de la disponibilité du récepteur D2 pourrait être mise en évidence en raison d’une augmentation de l’activité tonique de la dopamine [58]. Pourtant, même si le potentiel de liaison est modulé par la DA endogène, la corrélation entre la liaison du récepteur D2 à l'état normal et un état appauvri en dopamine est extrêmement élevée, ce qui suggère qu'une proportion plus importante de la variance de la liaison à D2 est due à la densité et à l'affinité du creptor. plutôt que des différences de niveaux de DA endogène [59]. Les données relatives aux rongeurs révèlent un autre argument contre une augmentation du taux de dopamine tonique dans le striatum des individus obèses. Les rats obèses présentent une diminution des taux de dopamine basale dans le noyau accumbens et une diminution de la libération de dopamine stimulée dans le noyau accumbens et le striatum dorsal [60].

Des liens de recherche supplémentaires sur les animaux ont réduit le fonctionnement de D2 avec un gain de poids. Comme indiqué, le blocage des récepteurs D2 provoque une suralimentation des rats obèses mais non maigres [31,33] suggérant que le blocage de la disponibilité déjà faible des récepteurs D2 pourrait sensibiliser les rats obèses à la nourriture [61]. Lorsqu'elles sont exposées au même régime alimentaire riche en graisses, les souris présentant une densité de récepteurs D2 inférieure dans le putamen montrent un gain de poids plus important que les souris présentant une densité de récepteurs D2 supérieure dans cette région [40]. Les antagonistes de la dopamine augmentent l'appétit, l'apport énergétique et la prise de poids, tandis que les agonistes de la dopamine réduisent l'apport énergétique et entraînent une perte de poids [41,42,43,44]. Pris ensemble, ces données suggèrent que le fonctionnement de D2 n'est pas simplement une conséquence de l'obésité, mais augmente plutôt le risque de gain de poids futur.

Les données d'imagerie cérébrale suggèrent également que l'obésité est associée à un striatum hypo-réactif. Dans deux études IRMf conduites par notre laboratoire, nous avons constaté que les adolescents obèses par rapport aux adolescents maigres présentaient une moindre activation du striatum dorsal en réponse à la consommation de nourriture [49,62]. Parce que nous avons mesuré la réponse BOLD, nous ne pouvons que supposer que les effets reflètent la densité de récepteurs D2 inférieure. Cette interprétation semble raisonnable car la présence de l'allèle Taq1A A1, associée à une réduction de la signalisation dopaminergique dans plusieurs études post mortem et PET [63-67], a modéré de manière significative les effets BOLD observés. En d’autres termes, l’activation dans cette région a montré une forte relation inverse avec l’indice de masse corporelle (IMC) concomitant pour les personnes ayant l’allèle Taq1A A1, et une relation plus faible avec l’IMC pour les personnes sans cet allèle [49]. Cependant, l'activation striatale émoussée peut également impliquer une libération de dopamine modifiée par la prise alimentaire, plutôt qu'une densité de récepteurs D2 plus faible. En conséquence, il sera important d’enquêter sur la libération de DA en réponse à la prise de nourriture chez les personnes obèses par rapport aux personnes minces. Les conclusions ci-dessus font écho à la preuve que les comportements de dépendance tels que l'abus d'alcool, de nicotine, de marijuana, de cocaïne et d'héroïne sont associés à une faible expression des récepteurs D2 et à une sensibilité affaiblie du circuit de récompense aux drogues et à une récompense financière [68,69,70]. Wang et associés [8] soutiennent que des déficits en récepteurs D2 peuvent prédisposer les individus à utiliser des substances psychoactives ou trop manger pour renforcer un système de récompense dopaminergique lent. Comme indiqué, une étude PET a mis en évidence le fait que la disponibilité réduite des récepteurs D2 striataux chez les humains non dépendants était associée à une plus grande sympathie autodéclarée en réponse au méthylphénidate [57]. En outre, une disponibilité plus faible des récepteurs D2 dans le striatum est associée à un métabolisme au repos plus faible dans le cortex préfrontal, ce qui peut augmenter le risque de trop manger, car cette dernière région a été impliquée dans le contrôle inhibiteur [38].

Une interprétation alternative des résultats ci-dessus est que la consommation d'un régime alimentaire riche en graisses et en sucre entraîne une régulation à la baisse des récepteurs D2 [25], parallèlement à la réponse neurale à la consommation chronique de drogues psychoactives [57]. Des études chez l'animal suggèrent qu'une consommation répétée d'aliments sucrés et gras entraîne une régulation négative des récepteurs D2 post-synaptiques, une augmentation de la liaison aux récepteurs D1, une diminution de la sensibilité à D2 et une liaison aux récepteurs μ-opioïdes [71,72,73]; changements qui se produisent également en réponse à la toxicomanie chronique. Fait intéressant, il existe également des preuves expérimentales selon lesquelles une consommation accrue d'aliments riches en matières grasses entraîne une plus grande préférence gustative pour les aliments riches en matières grasses: les rats soumis à un régime alimentaire riche en matières grasses ont préféré les aliments riches en matières grasses aux aliments riches en glucides, par rapport aux animaux témoins nourris avec un régime modérément gras ou un régime riche en glucides [74,75]. Ces données impliquent qu'une consommation accrue d'un aliment malsain riche en matières grasses entraîne une préférence pour le même type d'aliments. En conséquence, une des priorités de la recherche consiste à vérifier si des anomalies dans les circuits de récompense du cerveau précèdent l’apparition de l’obésité et augmentent le risque de gain de poids futur.

Nous avons récemment vérifié si le degré d’activation du striatum dorsal en réponse à la réception d’un aliment au goût agréable au cours d’une IRMf était corrélé à un risque accru de gain de poids futur [49]. Bien que le degré d'activation des régions cérébrales cibles n'ait pas montré d'effet principal sur la prévision du gain de poids, la relation entre l'activation anormale du striatum dorsal en réponse à la réception de nourriture et le gain de poids au cours de la période suivante de 1 a été modérée par l'allèle A1 du récepteur. TaqIA gène, qui est associé à des taux plus bas de récepteurs D2 striataux (voir la section sur les génotypes ayant un impact sur la signalisation par la dopamine ci-dessous). L’activation striatale inférieure en réponse à la prise de nourriture augmente le risque de gain de poids futur chez les personnes ayant l’allèle A1 du TaqIA gène. Fait intéressant, les données suggèrent que, chez les individus sans allèle A1, une hyper-réactivité du striatum à la réception de la nourriture prédit une prise de poids (Fig 1). Cependant, ce dernier effet était plus faible que la relation inverse forte entre la réponse striatale et le gain de poids chez les individus porteurs de l'allèle A1.

 

Fig 1

Section coronale d’activation plus faible chez le caudé (6, 9, 15, z = 2.98, p_{non corrigée} = .002) en réponse à la réception d'un milkshake par rapport à la réception d'une solution insipide prédisant le changement de poids futur pour chaque type d'allèle DRD2 avec le graphique des estimations de paramètres ...

En résumé, les données existantes suggèrent que les individus obèses par rapport aux individus maigres présentent un cortex gustatif et un cortex somatosensoriel hyper-réactifs en réponse à la réception de nourriture, mais que les individus obèses montrent également une hyporéactivité dans le striatum dorsal en réponse à la prise de nourriture par rapport aux individus maigres . Ainsi, les résultats existants ne concordent pas avec un modèle simple d'hyper-réactivité ou un modèle d'hypo-réactivité simple de l'obésité. Une priorité essentielle des recherches futures sera de réconcilier ces résultats apparemment incompatibles qui suggèrent que les individus obèses présentent à la fois une hyper-réactivité et une hypo-réactivité des régions cérébrales impliquées dans la récompense alimentaire par rapport aux individus maigres. Comme indiqué précédemment, il est possible que la consommation chronique d'aliments riches en graisses et en sucres, résultant de l'hyperréactivité des cortices gustatif et somatosensoriel, entraîne une régulation négative des récepteurs D2 striataux et une réponse émoussée de ce dernier. région à la consommation d'aliments au goût agréable. Une autre possibilité est que la réactivité réduite du striatum dorsal et la disponibilité réduite des récepteurs D2 résultent d'un taux élevé de dopamine tonique chez les personnes obèses par rapport aux individus maigres, ce qui réduit la disponibilité des récepteurs D2 et la réactivité de régions cibles de la dopamine telles que le striatum dorsal en réponse à un aliment. le reçu. Des études prospectives permettant de déterminer si l'hyperréactivité des cortex gustatifs et somatosensoriels et l'hypotéceptivité du striatum dorsal augmentent le risque d'obésité devraient permettre de distinguer les anomalies constituant des facteurs de vulnérabilité à la prise de poids malsaine par rapport aux conséquences d'une histoire de suralimentation graisse. À ce jour, seule une étude prospective a vérifié si des anomalies dans les régions du cerveau impliquées dans la récompense alimentaire augmentaient le risque de gain de poids futur [49]. Une autre priorité des recherches futures sera de déterminer si les personnes obèses présentent une sensibilité élevée à la récompense en général ou seulement une sensibilité élevée à la récompense alimentaire. La preuve que la réception de nourriture, d’alcool, de nicotine et d’argent activent des régions similaires du cerveau [23,76,77] et que les anomalies dans les circuits de récompenses sont associées à l’obésité, à l’alcoolisme, à la toxicomanie et au jeu [9] suggère que les personnes obèses peuvent être plus sensibles à la récompense en général. Cependant, il est difficile de tirer des conclusions car ces études n’ont pas évalué la sensibilité à la fois à la récompense générale et à la récompense alimentaire. Les individus obèses peuvent montrer une sensibilité élevée à la récompense générale, mais une sensibilité encore plus grande à la récompense alimentaire.

Récompense anticipée de la prise alimentaire

La littérature sur la récompense fait une distinction importante entre récompense appétitive et récompense consommatrice, ou vouloir versus aimer [78]. Cette distinction peut être essentielle pour résoudre certains des écarts apparents entre l'hyper- et l'hypotensibilité aux stimuli alimentaires. Certains théoriciens ont émis l’hypothèse que le problème central de l’obésité est lié à la phase d’anticipation, une récompense alimentaire plus importante augmentant le risque de trop manger et d’obésité [79,80]. La théorie de la saillance incitative postule que les processus de récompense par consommation et par anticipation agissent en parallèle pour déterminer la valeur de renforcement de la nourriture, mais qu'avec des présentations répétées de nourriture, la valeur hédonique (goût) diminue, tandis que la récompense par anticipation augmente [81]. Jansen [82] ont proposé que des indices tels que la vue et l'odeur des aliments provoquent des réactions physiologiques qui provoquent un état de manque d'aliments, augmentant le risque de continuer à trop manger après un conditionnement.

Des études d'imagerie ont identifié des régions qui semblent coder une récompense alimentaire anticipée chez l'homme. La réception anticipée d'un aliment au goût agréable, par rapport à un aliment sans goût ou sans goût, active l'OFC, l'amygdale, le gyrus cingulaire, le striatum (noyau caudé et le putamen), le cerveau moyen de la dopamine, le gyrus parahippocampal et le gyrus fusiforme chez les hommes et les femmes [23,79].

Deux études ont directement comparé l'activation en réponse à la consommation et la consommation anticipée d'aliments pour isoler les régions qui présentent une activation plus importante en réponse à une phase de la récompense alimentaire par rapport à l'autre. L’anticipation d’un goût agréable par rapport à un goût réel a entraîné une plus grande activation du cerveau moyen dopaminergique, du striatum ventral et de l’amygdale postérieure droite [23]. L'anticipation d'une boisson agréable a entraîné une plus grande activation de l'amygdale et du thalamus médiodorsal, alors que la réception de la boisson a entraîné une plus grande activation de l'insula / opercule gauche [83]. Ces études suggèrent que l'amygdale, le tronc cérébral, le striatum ventral et le thalamus médiodorsal sont plus sensibles à la consommation alimentaire anticipée, tandis que l'opercule frontal / insula est plus sensible à la consommation alimentaire. L'anticipation et la réception d'argent, d'alcool et de nicotine activent également des régions un peu distinctes qui correspondent à celles qui sont impliquées dans la récompense alimentaire anticipative et consommatrice [76,84,85,86].

Le striatum ventral et l’insula montrent une plus grande activation en réponse à la visualisation d’images d’aliments riches en calories par rapport à des aliments hypocaloriques [87,88], ce qui implique que l'activation dans ces régions est une réponse à la plus grande importance motivationnelle des aliments riches en calories. Les réponses aux images d'aliments dans l'amygdale, le gyrus parahippocampique et le gyrus fusiforme antérieur étaient plus fortes pendant le jeûne, le vers repu [89], et les réponses aux images des aliments dans le tronc cérébral, le gyrus parahippocampique, le culmen, le globus pallidus, le gyrus temporal moyen, le gyrus frontal inférieur, le gyrus frontal moyen et le gyrus lingual étaient plus fortes après une perte de poids en% par rapport au surpoids initial [90], reflétant vraisemblablement la plus grande valeur de récompense de la nourriture induite par la privation. Les augmentations de la faim auto-déclarée en réponse à la présentation d'indices alimentaires étaient positivement corrélées à une plus grande activation du COF, de l'insula et de l'hypothalamus / thalamus [91,92,93]. La stimulation magnétique transcrânienne du cortex préfrontal atténue l’envie de manger [94], fournissant une preuve supplémentaire du rôle du cortex préfrontal dans la récompense alimentaire anticipée. La stimulation de cette zone réduit également les envies de fumer et de fumer [94], ce qui implique que le cortex préfrontal joue un rôle plus important dans la récompense attendue.

Une caractéristique essentielle des codes de récompense passe de la prise de nourriture à la prise de nourriture prévue après le conditionnement. Les singes naïfs qui n'avaient pas reçu de nourriture dans un cadre particulier ont montré que les neurones dopaminergiques n'étaient activés qu'en réponse au goût des aliments; cependant, après conditionnement, l'activité dopaminergique a commencé à précéder la délivrance de la récompense et l'activité maximale a finalement été provoquée par les stimuli conditionnés qui prédisaient la récompense imminente plutôt que par la réception réelle de nourriture [95,96]. Kiyatkin et Gratton [97] ont trouvé que la plus grande activation dopaminergique se produisait de manière anticipée lorsque les rats s'approchèrent et pressèrent une barre qui produisait une récompense alimentaire et que l'activation diminuait réellement à mesure que le rat recevait et mangeait la nourriture. Blackburn [98] ont découvert que l'activité de la dopamine était plus importante dans le noyau accumbens des rats après la présentation d'un stimulus conditionné signalant habituellement la réception de la nourriture qu'après la livraison d'un repas inattendu. Ces données ne vont pas à l’encontre des modèles de tir phasique à la dopamine qui soulignent le rôle de la dopamine dans la signalisation d’erreurs de prédiction positives [99], mais insistez plutôt sur l’importance de la dopamine dans la préparation et l’anticipation de la récompense alimentaire.

Une consommation excessive de sucre dans le passé peut contribuer à une élévation anormale de la récompense anticipée tirée de la nourriture [100]. Les rats exposés à une disponibilité intermittente de sucre présentent des signes de dépendance (augmentation progressive de la consommation de sucre, variations du récepteur μ-opiod et des récepteurs de la dopamine et frénésie de sucre provoquée par la privation) et signes somatiques, neurochimiques et comportementaux de sevrage des opioïdes précipité par l'administration de naloxone, ainsi qu'une sensibilisation croisée à l'amphétamine [100,101]. Les fringales de drogue induites expérimentalement chez les adultes dépendants activent le bon OFC [102,103], activation parallèle dans cette région causée par une exposition à des signaux alimentaires [93], suggérant qu'une activité orbitofrontale perturbée pourrait donner lieu à une suralimentation.

Les fringales auto-déclarées sont corrélées positivement avec l'IMC et l'apport calorique mesuré objectivement [22,104,105,106]. Les personnes obèses font état d'une plus grande soif d'aliments riches en gras et en sucre que les personnes maigres [16,107,108]. Les adultes obèses travaillent plus fort pour se nourrir et travaillent pour plus de nourriture que les adultes maigres [19,37,109]. Par rapport aux enfants maigres, les enfants obèses sont plus susceptibles de manger en l'absence de faim [110] et travailler plus fort pour la nourriture [111].

Des études ont comparé l'activation du cerveau en réponse à la présentation d'indices alimentaires chez des individus obèses ou maigres. Karhunen [112] ont trouvé une activation accrue dans les cortex pariétal et temporal droit après exposition à des images d'aliments chez des femmes obèses mais non maigres et que cette activation était en corrélation positive avec les cotes de la faim. Rothemund [113] ont trouvé de meilleures réponses striatum dorsales aux images d'aliments riches en calories chez des adultes obèses maigres et que l'IMC était en corrélation positive avec la réponse dans l'insula, le claustrum, le cingulum, le gyrus post-central (cortex somatosensoriel) et le COT latéral. Stoeckel [114] ont trouvé une plus grande activation dans la CFO médiale et latérale, l'amygdale, le striatum ventral, le cortex préfrontal médial, l'insula, le cortex cingulaire antérieur, le pallidum ventral, le caudé et l'hippocampe, en réponse à des images d'aliments riches en calories par rapport à des calories faibles pour individus maigres. Stice, Spoor et Marti [115] ont trouvé que l'IMC était corrélé positivement avec l'activation du putamen (Fig 2) en réponse à des images d'aliments appétissants par rapport à des aliments peu appétissants et à une activation dans le CFO latéral (Fig 3) et opercule frontal en réponse à des images d’appétissants aliments par rapport à des verres d’eau.

 

Fig 2

Section coronale de l'activation accrue dans le putamen (-15, 6, 3, z = 3.59, p_{non corrigée} <.001) en réponse à des aliments appétissants - aliments peu appétissants en fonction de l'IMC avec le graphique des estimations des paramètres (PE) de cette région.

 

Fig 3

Section axiale de l'activation accrue dans le cortex orbitofrontal latéral (OFC) (33, 27, −12, z = 4.01, p_{non corrigée} <.001) en réponse à la nourriture appétissante par rapport à l'eau en fonction de l'IMC avec le graphique des estimations des paramètres (PE) de ...

Bien que les études de neuroimagerie ci-dessus aient permis de mieux comprendre la sensibilité de certaines régions du cerveau aux images des aliments, il n’est pas clair si elles tiennent compte de l’anticipation de la prise de nourriture, puisqu’elles n’impliquent pas la consommation des stimuli alimentaires lors de la numérisation. À notre connaissance, une seule étude d'imagerie a comparé les personnes obèses aux personnes maigres en utilisant un paradigme dans lequel la réception anticipée de nourriture a été étudiée. Nous avons constaté que les adolescents obèses présentaient une plus grande activation des régions operculaires Rolandic, temporales, frontales et pariétales en réponse à une anticipation de la consommation alimentaire par rapport aux adolescents maigres [49].

En résumé, les données autodéclarées, comportementales et d'imagerie cérébrale suggèrent que les individus obèses présentent une plus grande récompense alimentaire attendue que les individus maigres. L'obésité peut donc résulter d'une hyper-réactivité dans le système anticipant de «vouloir». Nous pensons que le domaine gagnerait à avoir plus d'études d'imagerie permettant de vérifier directement si les personnes obèses montrent la preuve d'une plus grande récompense alimentaire anticipée en réponse à la présentation d'aliments réels, par opposition aux aliments qui ne sont pas disponibles. Il est important de noter qu'aucune étude d'imagerie à ce jour n'a testé si l'élévation anticipée de la récompense alimentaire augmentait le risque de prise de poids malsaine et d'obésité, ce qui en faisait une priorité essentielle pour la recherche future. Il sera également important de vérifier si un apport élevé en aliments riches en graisses et en sucres contribue à une récompense alimentaire anticipée élevée.

Modérateurs de sensibilité aux récompenses

Deux sources de données suggèrent qu’il est important d’examiner les modérateurs qui interagissent avec les anomalies de la récompense alimentaire pour augmenter le risque d’obésité. Les données indiquent que les aliments, la consommation de substances psychoactives et une récompense monétaire activent des régions cérébrales similaires [23,76,77,86]. En outre, des anomalies dans les circuits de récompense sont associées à l'obésité, à la toxicomanie et au jeu [9,116]. En effet, il existe de plus en plus de preuves d'une relation entre le renforcement des aliments et des médicaments. La privation de nourriture augmente la valeur de renforcement de la nourriture et des drogues psychoactives [117,118], effet médié au moins partiellement par les modifications du signal de la dopamine [119]. La préférence élevée en saccharose chez les animaux est associée à une plus grande auto-administration de cocaïne [120] et la consommation de saccharose réduit la valeur de renforcement de la cocaïne [121]. Les données de neuroimagerie suggèrent également des similitudes dans les profils de dopamine des toxicomanes et des personnes obèses [39,122].

Bien que de nombreux facteurs puissent modérer la relation entre les anomalies de la récompense alimentaire et l’obésité, trois en particulier semblent théoriquement raisonnables: (1) la présence de génotypes associés à une signalisation de dopamine réduite dans les circuits de récompense (DRD2, DRD4, DAT, COMT), (2) impulsivité de trait, qui augmente théoriquement le risque de répondre à une variété de stimuli appétitifs, et (3) un environnement alimentaire malsain.

Conclusions et orientations pour la recherche future

Dans le présent rapport, nous avons examiné les résultats d'études récentes indiquant si les anomalies de la récompense résultant de la consommation de nourriture et de la consommation de nourriture prévue sont en corrélation avec l'IMC simultané et les augmentations futures de l'IMC. Dans l'ensemble, la littérature suggère que les personnes obèses par rapport aux personnes minces anticipent une plus grande récompense de la prise de nourriture; des résultats relativement cohérents sont ressortis d'études utilisant l'imagerie cérébrale, l'autodéclaration et des mesures comportementales pour évaluer la récompense alimentaire anticipée. De plus, des études utilisant des mesures autodéclarées et comportementales ont révélé que les personnes obèses rapportant des individus maigres rapportent une plus grande récompense de la prise de nourriture et que les préférences pour les aliments riches en graisses et en sucres prédisent une prise de poids élevée et un risque accru d'obésité. Des études d'imagerie cérébrale ont également montré que les obèses comparés aux individus maigres montrent une plus grande activation dans le cortex gustatif et le cortex somatosensoriel en réponse à la réception de nourriture, ce qui peut impliquer que manger des aliments est plus agréable du point de vue sensoriel. Cependant, plusieurs études d'imagerie ont également révélé que les obèses présentaient moins d'activation dans le striatum dorsal en réponse à la prise de nourriture par rapport aux individus maigres, ce qui suggère une activation émoussée du circuit de récompense. Ainsi, comme il a été noté, les données existantes ne corroborent pas clairement une simple hyper-réactivité ou un simple modèle d'hypo-réactivité de l'obésité.

Compte tenu de cet ensemble d’affaires et des résultats d’études sur des animaux suggérant que la consommation d’aliments riches en graisses et en sucres entraîne une régulation à la baisse des récepteurs D2, nous proposons un modèle conceptuel de travail provisoire (Fig 4) dans lesquels nous affirmons que les personnes à risque d'obésité présentent initialement un hyperfonctionnement dans le cortex gustatif ainsi que dans le cortex somatosensoriel, ce qui rend la consommation d'aliments plus agréable du point de vue sensoriel, ce qui peut conduire à une plus grande récompense alimentaire par anticipation et à une vulnérabilité accrue aux aliments. trop manger, entraînant un gain de poids malsain. Nous émettons l'hypothèse que cette surconsommation peut entraîner une régulation à la baisse des récepteurs dans le striatum, consécutive à une consommation excessive d'aliments trop riches, ce qui peut augmenter le risque de surconsommation et de gain de poids continu. Cependant, il est important de noter que l'obésité par rapport au maigre a montré une activation élevée dans le striatum dorsal en réponse à l'apport alimentaire prévu, suggérant un impact différentiel sur la récompense alimentaire anticipée et consommée.

 

Fig 4

Modèle conceptuel de travail présentant la relation entre les anomalies de la récompense alimentaire et le risque de gain de poids malsain.

Une priorité pour les recherches futures sera de vérifier si les anomalies dans les circuits de récompense cérébrale augmentent le risque de prise de poids malsaine et d'obésité. À ce jour, seule une étude prospective a testé si les anomalies dans les régions du cerveau impliquées dans la récompense alimentaire anticipée et consommée augmentaient le risque de gain de poids futur. Plus précisément, les futures études devraient examiner si les perturbations somatosensorielles et du striatum sont primaires ou secondaires à un apport chronique d'un régime alimentaire riche en graisses et en sucre. Il sera important de tester les hypothèses clés concernant l'interprétation de ces résultats, par exemple si la sensibilité réduite des régions somatosensorielle et gustative se traduit par une diminution du plaisir subjectif lors de la prise de nourriture. Les recherches futures devraient également s'efforcer de résoudre les résultats apparemment incohérents suggérant que les individus obèses présentent une hyper-réactivité de certaines régions du cerveau face à l'apport alimentaire, mais une hypo-réactivité d'autres régions du cerveau par rapport aux individus maigres. Il est particulièrement nécessaire d’intégrer la mesure du fonctionnement de la dopamine aux mesures IRM fonctionnelles des réponses striatales et corticales aux aliments. La revue de la littérature suggère que le fonctionnement de la dopamine est lié aux différences de sensibilité aux récompenses des aliments. Cependant, étant donné que les études existantes sur les humains ont utilisé des mesures IRM fonctionnelles des réponses aux aliments ou des mesures PET de la liaison des DA, mais ne les ont jamais mesurées chez les mêmes participants, il est difficile de déterminer dans quelle mesure la sensibilité aux récompenses des aliments dépend des mécanismes des DA et si cela explique la réactivité différentielle chez les personnes obèses par rapport aux personnes minces. Ainsi, les études utilisant une approche d'imagerie multimodale utilisant à la fois la TEP et l'IRM fonctionnelle contribueraient à une meilleure compréhension des processus étiologiques à l'origine de l'obésité. Enfin, des données récentes d'études d'imagerie cérébrale nous ont permis de commencer à explorer la manière dont ces anomalies de la récompense alimentaire peuvent interagir avec certains facteurs génétiques et environnementaux, tels que les gènes liés à la signalisation de la dopamine réduite, à l'impulsivité des traits, à l'affectation des attentes de la réglementation et à un environnement alimentaire malsain. . Les recherches futures devraient continuer à explorer les facteurs qui atténuent le risque lié aux anomalies dans les circuits de récompense en réponse à la réception de nourriture et à la réception anticipée afin d'augmenter le risque de gain de poids malsain.

Notes

Informations du contributeur

Eric Stice, Institut de recherche de l'Oregon.

Sonja Spoor, Université du Texas à Austin.

Janet Ng, Université de l'Oregon.

David H. Zald, Université Vanderbilt.

Bibliographie