Tendances Cogn Sci. 2011 Jan; 15 (1): 37-46. doi: 10.1016 / j.tics.2010.11.001. Epub 2010 Nov 24.
Identifier
Institut national de lutte contre l'abus des drogues, Instituts nationaux de la santé, Bethesda, MD 20892, USA. [email protected]
Abstract
La capacité de résister à l'envie de manger nécessite le bon fonctionnement des circuits neuronaux impliqués dans le contrôle descendant afin de s'opposer aux réponses conditionnées qui prédisent la récompense de manger de la nourriture et le désir de manger de la nourriture. jeDes études magiques montrent que les sujets obèses pourraient présenter des altérations des voies dopaminergiques régulant les systèmes neuronaux associées à la sensibilité à la récompense, au conditionnement et au contrôle. On sait que les neuropeptides qui régulent le bilan énergétique (processus homéostatiques) par le biais de l'hypothalamus modulent également l'activité des cellules dopaminergiques et leurs projections dans des régions impliquées dans les processus gratifiants sous-jacents à la prise alimentaire.. Il est postulé que ceci pourrait également être un mécanisme par lequel la suralimentation et la résistance résultante aux signaux homéostatiques altèrent la fonction des circuits impliqués dans la sensibilité à la récompense, le conditionnement et le contrôle cognitif.
Introduction
Un tiers de la population adulte américaine est obèse [indice de masse corporelle (IMC) ≥30 kg m-2] [1]. Ce fait a des implications profondes et coûteuses, car l’obésité est fortement associée à de graves complications médicales (par exemple, diabète, maladies cardiaques, stéatose hépatique et certains cancers) [2]. Il n’est donc pas surprenant que les coûts des soins de santé dus à l’obésité aux États-Unis aient été estimés à près de US $ milliards 150 [3].
Des facteurs sociaux et culturels contribuent sans aucun doute à cette épidémie. En particulier, les environnements qui favorisent des habitudes alimentaires malsaines (accès omniprésent à des aliments hautement transformés et mal nourris) et à l’inactivité physique sont censés jouer un rôle fondamental dans le problème très répandu de l’obésité (Site Web sur la surcharge pondérale et l’obésité des Centers for Disease Control and Prevention; http://www.cdc.gov/obesity/index.html). Cependant, des facteurs individuels aident également à déterminer qui va (ou ne va pas) devenir obèse dans ces environnements. D'après des études sur l'hérédité, on estime que les facteurs génétiques contribuent entre X% et 45% de la variabilité de l'IMC [4,5]. Bien que des études génétiques aient révélé des mutations ponctuelles surreprésentées chez les individus obèses [4], on pense généralement que l’obésité est sous contrôle polygénique [6,7]. En effet, la dernière étude d'analyse d'association pangénomique entière (GWAS) menée chez des individus 249,796 d'ascendance européenne a identifié des loci 32 associés à un IMC. Cependant, ces loci n'expliquaient que 1.5% de la variance de l'IMC [8]. De plus, il a été estimé que les études GWAS avec des échantillons plus grands devraient pouvoir identifier les loci 250 extra ayant des effets sur l'IMC. Cependant, même avec les variantes non découvertes, il a été estimé que les signaux des locus variants communs ne représenteraient que 6 – 11% de la variation génétique de l'IMC (sur la base d'une héritabilité estimée de 40 – 70%). L’explication limitée de la variance de ces études génétiques est susceptible de refléter les interactions complexes entre des facteurs individuels (déterminés par la génétique) et la manière dont les individus se rapportent aux environnements dans lesquels les aliments sont largement disponibles, non seulement en tant que source de nutrition, aussi comme une récompense forte qui à elle seule favorise la consommation [9].
L'hypothalamus [via des neuropeptides régulateurs tels que la leptine, la cholécystokinine (CCK), la ghréline, l'orexine, l'insuline, le neuropeptide Y (NPY) et la détection d'éléments nutritifs tels que le glucose, les acides aminés et les acides gras] est reconnu comme le cerveau principal région régulant l'apport alimentaire en ce qui concerne les besoins caloriques et nutritionnels [10-13]. En particulier, le noyau arqué, par ses connexions avec d’autres noyaux hypothalamiques et des régions cérébrales extra-hypothalamiques, y compris le nucleus tractus solitarius, régule la prise alimentaire homéostatique [12] et est impliqué dans l'obésité [14-16] (Figure 1a, panneau de gauche). Cependant, il est de plus en plus évident que des circuits cérébraux autres que ceux régulant la faim et la satiété sont impliqués dans la consommation alimentaire et l'obésité.y [17]. Plus précisément, plusieurs régions cérébrales [cortus orbitofrontal (OFC), gyrus cingulaire (ACC) et insula] et corticales [cortus orbitofrontal (ACC) et insula] et corticaux corticaux (neurone accumbens), ainsi que des systèmes de neurotransmetteurs (dopamine, sérotonine, opioïdes et cannabinoïdes) ainsi que hypothalamus sont impliqués dans les effets bénéfiques de la nourriture [18] (Figure 1a, panneau de droite). En revanche, la régulation de la prise alimentaire par l'hypothalamus semble dépendre de la récompense et du neurocircuit motivationnel pour modifier les comportements alimentaires [19-21].
Sur la base des résultats d'études d'imagerie, un modèle d'obésité a récemment été proposé dans lequel la suralimentation reflète un déséquilibre entre les circuits qui motivent le comportement (en raison de leur implication dans la récompense et le conditionnement) et des circuits qui contrôlent et inhibent les réponses prépuissantes [22]. Ce modèle identifie quatre circuits principaux: (i) récompense-saillance; (ii) motivation – motivation; (iii) apprentissage – conditionnement; et (iv) contrôle inhibiteur - régulation émotionnelle - fonction exécutive. Ce modèle est notamment applicable à la toxicomanie.
In personnes vulnérables, la consommation de grandes quantités de nourriture savoureuse (ou toxicomanie) peut perturber l’interaction équilibrée entre ces circuits, entraînant une valeur de renforcement accrue des aliments (ou toxicomanie) et dans un affaiblissement des circuits de contrôle. Cette perturbation est une conséquence de l’apprentissage conditionné et de la réinitialisation des seuils de récompense suite à la consommation de grandes quantités d’aliments riches en calories (ou toxicomanie) par des personnes à risque. La détérioration des réseaux corticaux descendants qui régulent les réponses prépuissantes entraîne l'impulsivité et la prise alimentaire compulsive (ou consommation compulsive de drogue dans la dépendance).
Cet article traite des preuves qui relient les circuits neuronaux impliqués dans le contrôle descendant avec ceux impliqués dans la récompense et la motivation et leur interaction avec les signaux périphériques qui régulent la prise alimentaire homéostatique.
La nourriture est une puissante récompense naturelle et un stimulant de conditionnement
Certains aliments, en particulier ceux riches en sucres et en matières grasses, sont de puissants atouts [23] qui favorisent l'alimentation (même en l'absence d'une exigence énergétique) et déclenchent des associations apprises entre le stimulus et la récompense (conditionnement). En termes évolutifs, cette propriété des aliments au goût agréable était avantageuse car elle garantissait que les aliments étaient consommés lorsqu'ils étaient disponibles, ce qui permettait de stocker de l'énergie dans le corps (sous forme de graisse) pour les besoins futurs dans des environnements où les sources de nourriture étaient rares et / ou peu fiables. Cependant, dans les sociétés modernes, où la nourriture est largement disponible, cette adaptation est devenue un handicap.
Plusieurs neurotransmetteurs, y compris la dopamine (DA), les cannabinoïdes, les opioïdes et la sérotonine, ainsi que les neuropétides impliqués dans la régulation homéostatique de la prise alimentaire, tels que l'orexine, la leptine et la ghréline, sont impliqués dans les effets gratifiants des aliments [24-26]. DA a été le plus étudié et est le mieux caractérisé. Il s’agit d’une récompense clé de la modulation des neurotransmetteurs (récompenses naturelles et liées aux médicaments), qu’elle réalise principalement par le biais de ses projections de la région tegmentale ventrale (VTA) dans la NAc [27]. D'autres projections de l'AD sont également impliquées, notamment le striatum dorsal (caudé et putamen), les régions corticales (OFC et ACC) et limbiques (hippocampe et amygdala) et l'hypothalamus latéral. En effet, chez l’homme, il a été démontré que l’ingestion de nourriture au goût agréable libérait du DA dans le striatum dorsal proportionnellement au niveau de plaisir déclaré par l’auteur de la consommation de la nourriture [28]. Cependant, l'implication de DA en récompense est plus complexe que le simple encodage de la valeur hédonique. Lors de la première exposition à une récompense alimentaire (ou à une récompense inattendue), le déclenchement de neurones DA dans la VTA augmente avec une augmentation résultante de la libération de DA dans NAc [29]. Cependant, avec une exposition répétée à la récompense alimentaire, la réponse du DA s’habitue et est progressivement transférée sur les stimuli associés à la récompense alimentaire (par exemple, l’odeur de la nourriture), qui est ensuite traitée comme un facteur prédictif de la récompense (devenant un signal conditionné à la récompense) [30,31]; le signal DA en réponse au signal sert alors à transmettre une "erreur de prédiction de récompense" [31]. Les afférents glutamatergiques étendus des neurones DA provenant de régions impliquées dans le cortex sensoriel (insula ou primaire gustatif), homéostatique (hypothalamus), la récompense (NAc), émotionnel (amygdala et hippocampe) et multimodal (OFC pour attribution de la pertinence) modulent leur activité en réponse à récompenses et aux signaux conditionnés [32]. Plus précisément, les projections de l'amygdale et des neurones OFC-DA et NAc interviennent dans les réponses conditionnées à l'alimentation [33]. En effet, des études d'imagerie ont montré que lorsqu'on demandait aux sujets masculins non obèses de freiner leur envie de s'alimenter tout en étant exposés à des signaux alimentaires, ils diminuaient l'activité métabolique dans l'amygdale et l'OFC [ainsi que dans l'hippocampe (voir aussi Boîte postale 1), insula et striatum]; les diminutions d'OFC ont été associées à des réductions de l'état de manque de nourriture [34].
Les signaux conditionnés peuvent provoquer l’alimentation même chez des rats rassasiés [30] et, chez l’homme, des études par imagerie ont montré que l’exposition à des signaux alimentaires provoquait une augmentation de la DA dans le striatum associée au désir de manger la nourriture [35]. En plus de son implication dans le conditionnement, DA participe également à la motivation d'adopter les comportements nécessaires pour se procurer et consommer les aliments. En effet, l'implication de DA dans la récompense alimentaire a été associée à la saillance motivationnelle ou au "désir" de nourriture par opposition au "goût" de la nourriture [36] (Boîte postale 2), un effet susceptible d’impliquer le striatum dorsal et peut-être aussi le NAc [37]. Dans ce contexte, DA joue un rôle si crucial que les souris transgéniques qui ne synthétisent pas DA meurent de faim en raison d’un manque de motivation pour manger [37]. La restauration de la neurotransmission par DA dans le striatum dorsal sauve ces animaux, alors que sa restauration dans le NAc ne le permet pas.
Les propriétés hédoniques (de goût) des aliments semblent dépendre, entre autres, de la neurotransmission des opioïdes, des cannabinoïdes et du GABA [36]. Ces propriétés «appréciables» des aliments sont traitées dans des régions de récompense, notamment l’hypothalamus latéral, le NAc, le pallidum ventral, l’OFC [9,27,38] et insula (zone gustative principale du cerveau) [39].
La signalisation des opioïdes dans le NAc (dans la coquille) et le pallidum ventral semble induire un «goût» des aliments [40]. En revanche, la signalisation des opioïdes dans l'amygdale basolatérale est impliquée dans la transmission des propriétés affectives des aliments, qui modulent à leur tour la valeur incitative de l'alimentation et le comportement de recherche de récompense, contribuant ainsi également au «manque» d'aliments.41]. Fait intéressant, chez les rongeurs exposés à des régimes riches en sucre, un problème pharmacologique associé à la naloxone (médicament antagoniste des opiacés dépourvu d’effets chez le rat contrôle) provoque un syndrome de sevrage aux opiacés semblable à celui observé chez les animaux exposés de manière chronique aux médicaments opioïdes [42]. De plus, l'exposition d'humains ou d'animaux de laboratoire au sucre provoque une réponse analgésique [43], ce qui suggère que le sucre (et peut-être d'autres aliments au goût agréable) a une capacité directe à augmenter les taux d'opioïdes endogènes. Une question de recherche qui se dégage de ces données est de savoir si, chez l'homme, un régime amorce un syndrome de sevrage léger qui pourrait contribuer à la rechute.
Les endocannabinoïdes, principalement par la signalisation des récepteurs CB1 aux cannabinoïdes (par opposition aux récepteurs CB2), interviennent à la fois dans les mécanismes homéostatiques et valorisants de l'apport alimentaire et de la dépense énergétique [44-46]. La régulation homéostatique repose en partie sur les noyaux arqués et paraventriculaires de l'hypothalamus et sur le noyau du tractus solitaire dans le tronc cérébral, et la régulation des processus de récompense dépend en partie des effets sur l'AN, l'hypothalamus et le tronc cérébral. Par conséquent, le système cannabinoïde est une cible importante dans le développement de médicaments pour le traitement de l'obésité et du syndrome métabolique. De même, la modulation par la sérotonine des comportements alimentaires implique à la fois une régulation par récompense et une régulation homéostatique. Elle a également été une cible pour le développement de médicaments anti-obésité [47-50].
En parallèle, il est de plus en plus évident que les régulateurs homéostatiques périphériques du bilan énergétique, tels que la leptine, l'insuline, l'orexine, la ghréline et le PYY, régulent également les comportements non homéostatiques et modulent les propriétés enrichissantes des aliments [50]. Ces neuropeptides pourraient également être impliqués dans le contrôle cognitif de la prise alimentaire et dans le conditionnement en fonction des stimuli alimentaires [51]. Spécifiquement, ils peuvent interagir avec les récepteurs apparentés des neurones VTA DA du cerveau moyen, non seulement projetés vers le NAc, mais également vers les régions préfrontales et limbiques; en fait, beaucoup d’entre eux expriment également des récepteurs dans les régions frontales, ainsi que dans l’hippocampe et l’amygdale [50].
L'insuline, qui est l'une des hormones clés impliquées dans la régulation du métabolisme du glucose, s'est avérée atténuer la réponse des stimuli alimentaires des régions limbiques (y compris les régions de récompense du cerveau) et corticales du cerveau humain. Par exemple, chez des témoins en bonne santé, l’insuline atténuait l’activation de l’hippocampe, des cortex frontal et visuel en réponse à des images de nourriture [52]. Inversement, les sujets insulino-résistants (patients atteints de diabète de type 2) ont présenté une activation plus importante dans les régions limbiques (amygdale, striatum, OFC et insula) lorsqu'ils étaient exposés à des stimuli alimentaires que les patients non diabétiques [53].
In le cerveau humain, la leptine, une hormone dérivée des adipocytes, qui agit en partie sur les récepteurs de la leptine dans l'hypothalamus (noyau arqué) pour réduire l'apport alimentaire, Il a également été démontré que la protéine atténue la réponse des régions de récompense du cerveau aux stimuli alimentaires. Plus précisément, les patients présentant un déficit congénital en leptine ont montré une activation des cibles mésolimbiques DA (ANc et caudé) en stimuli visuels alimentaires, ce qui était associé au manque de nourriture, même lorsque le sujet venait juste d'être nourri. En revanche, l’activation mésolimbique n’a pas eu lieu après la semaine de traitement à la leptine par 1 (Figure 2a, b). Cela a été interprété comme suggérant que la leptine diminuait les réponses enrichissantes à la nourriture [19]. Une autre étude IRMf, également réalisée auprès de patients présentant un déficit congénital en leptine, a montré que le traitement à la leptine réduisait l'activation des régions impliquées dans la faim (cortex insula, cortex pariétal et temporal) alors qu'il renforçait l'activation des régions impliquées dans l'inhibition cognitive [cortex préfrontal (PFC)] lors d'une exposition à des stimuli alimentaires [20]. Ainsi, ces deux études fournissent la preuve que, dans le cerveau humain, la leptine module l'activité des régions cérébrales impliquées non seulement dans les processus homéostatiques, mais également dans les réponses enrichissantes et dans le contrôle inhibiteur.
Les hormones intestinales semblent également moduler la réponse des régions de récompense du cerveau aux stimuli alimentaires du cerveau humain. Par exemple, le peptide YY3-36 (PYY), qui est libéré des cellules intestinales post-prandialement et réduit la prise de nourriture, s'est avéré moduler le passage de la régulation de la prise de nourriture par les circuits homéostatiques (ie l'hypothalamus) à sa régulation par les circuits de récompense dans la transition de la faim à la satiété . Plus précisément, lorsque les concentrations plasmatiques de PYY étaient élevées (comme lorsqu'elles étaient saturées), l'activation de l'OFC par des stimuli alimentaires prédisait négativement la consommation de nourriture; considérant que, lorsque les taux plasmatiques de PYY étaient bas (comme lorsque l’aliment était privé de nourriture), l’activation hypothalamique a permis de prédire de manière positive la prise alimentaire [54]. Cela a été interprété comme reflétant le fait que PYY réduit les aspects enrichissants de l’alimentation grâce à sa modulation de l’OFC. En revanche, il a été démontré que la ghréline (une hormone gastrique augmentant à jeun et stimulant la prise de nourriture) augmentait l’activation en réponse à des stimuli alimentaires dans les régions de récompense du cerveau (amygdale, OFC, insula antérieure et striatum). associés à des auto-déclarations de faim (Figure 2c, d). Cela a été interprété comme reflétant une amélioration des réponses hédoniques et incitatives aux signaux liés à l'alimentation de la ghréline [55]. Dans l’ensemble, ces résultats sont également cohérents avec l’activation cérébrale régionale différentielle en réponse aux stimuli alimentaires chez les individus rassasiés par rapport aux individus à jeun; l'activation des régions de récompense en réponse à des stimuli alimentaires diminue au cours de la saturation par rapport à l'état à jeun [15].
Ces observations indiquent un chevauchement entre les circuits neuronaux qui régulent la récompense et / ou le renforcement et ceux qui régulent le métabolisme énergétique. (Figure 1b). Les signaux périphériques qui régulent les signaux homéostatiques dans les aliments semblent augmenter la sensibilité des régions cérébrales limbiques aux stimuli alimentaires lorsqu'ils sont orexigènes (ghréline) et diminuer la sensibilité à l'activation lorsqu'ils sont anorexigènes (leptine et insuline). De même, la sensibilité des régions de récompense du cerveau aux stimuli alimentaires au cours de la privation de nourriture est accrue, alors qu'elle diminue au cours de la satiété. Ainsi, les circuits homéostatiques et de récompense agissent de concert pour promouvoir les comportements alimentaires dans des conditions de privation et pour empêcher la prise de nourriture dans des conditions de satiété. La perturbation de l’interaction entre le circuit homéostatique et le circuit de récompense pourrait favoriser la suralimentation et contribuer à l’obésité (Figure 1). Bien que d'autres peptides [peptide de type glucagon-1 (GLP-1), CKK, bombésine et amyline] régulent également la prise alimentaire par leurs actions hypothalamiques, leurs effets extrahypothalamiques ont reçu moins d'attention [12]. Il reste donc beaucoup à apprendre, y compris les interactions entre les mécanismes homéostatiques et non homéostatiques qui régulent la prise alimentaire et leur implication dans l'obésité.
Perturbation de la récompense et du conditionnement alimentaire chez les individus obèses ou en surpoids
Des études précliniques et cliniques ont mis en évidence une diminution de la signalisation de l'AD dans les régions striatales [diminution des récepteurs DAD2 (D2R) et du relâchement de l'AD], liées à la récompense (NAc) mais également aux habitudes et aux routines (striatum dorsal) de l'obésité [56-58]. Fait important, les diminutions du D2R striatal ont été liées à la prise alimentaire compulsive chez les rongeurs obèses [59] et avec une activité métabolique diminuée dans OFC et ACC chez les humains obèses [60] (Figure 3a – c). Étant donné que le dysfonctionnement de l'OFC et de l'ACC entraîne une compulsivité [examiné 61], c’est peut-être le mécanisme par lequel la signalisation D2R à faible striatage facilite l’hyperphagie [62]. Une diminution de la signalisation liée à D2R est également susceptible de réduire la sensibilité aux récompenses naturelles, un déficit que les personnes obèses pourraient chercher à compenser temporairement en mangeant trop [63]. Cette hypothèse est compatible avec les preuves précliniques montrant qu'une diminution de l'activité de la DA dans la VTA entraîne une augmentation spectaculaire de la consommation d'aliments riches en graisse [64].
En effet, par rapport aux individus de poids normal, les individus obèses à qui on a présenté des images d’aliments hypercaloriques (stimuli auxquels ils sont conditionnés) ont présenté une activation neuronale accrue dans des régions faisant partie de circuits de récompense et de motivation (ANC, striatum dorsal, OFC). , ACC, amygdale, hippocampe et insula) [65]. En revanche, dans les contrôles de poids normal, l'activation de l'ACC et de l'OFC (régions impliquées dans l'attribution de la saillance qui se projettent dans l'ANc) lors de la présentation d'aliments à haute teneur en calories s'est révélée être corrélée négativement avec leur IMC [66]. Ceci suggère une interaction dynamique entre la quantité de nourriture consommée (reflétée en partie par l'IMC) et la réactivité des régions de récompense aux aliments riches en calories (reflétée par l'activation de l'OFC et de l'ACC) chez les individus de poids normal, qui est perdue obésité.
Étonnamment, les individus obèses, comparés aux individus maigres, ont moins d'activation des circuits de récompense à partir de la consommation réelle de nourriture (récompense alimentaire consommée), alors qu'ils ont montré une plus grande activation des régions corticales somatosensorielles qui traitent la palatabilité lorsqu'elles anticipent la consommation [67] (Figure 4). Cette dernière conclusion est cohérente avec une étude rapportant une activité métabolique du glucose (un marqueur de la fonction cérébrale) de base accrue dans les régions somatosensorielles qui traitent la palatabilité, y compris l'insula, chez les sujets obèses par rapport aux sujets maigres [68] (Figure 3d, e). Une activité accrue des régions qui traitent l’appétence au goût pourrait inciter les sujets obèses à préférer la nourriture aux autres renforçateurs naturels, alors que la moindre activation des cibles dopaminergiques par la consommation réelle de nourriture pourrait conduire à une surconsommation comme moyen de compenser les faibles signaux de DA [69].
Ces résultats d'imagerie sont compatibles avec une sensibilité accrue du circuit de récompense aux stimuli conditionnés (visualisation d'un aliment hypercalorique) qui prédisent une récompense, mais avec une sensibilité réduite aux effets gratifiants de la consommation alimentaire réelle dans les voies dopaminergiques de l'obésité. Nous émettons l'hypothèse que, dans la mesure où il y a un décalage entre la récompense attendue et une distribution qui ne répond pas à cette attente, cela encouragera la consommation compulsive comme une tentative d'atteindre le niveau de récompense attendu. Bien que l’absence d’une récompense attendue s’accompagne d’une diminution du nombre de cellules AD déclenchées chez des animaux de laboratoire [70], à notre connaissance, l’importance comportementale d’une telle diminution (lorsqu’une récompense alimentaire est inférieure à celle attendue) n’a pas été étudiée.
Parallèlement à ces changements d'activation dans les circuits de récompense chez les sujets obèses, des études d'imagerie ont également mis en évidence une diminution constante de la réactivité de l'hypothalamus aux signaux de satiété chez les sujets obèses [71,72].
Preuve de perturbation cognitive chez les personnes en surpoids et obèses
Il y a de plus en plus de preuves que l'obésité est associée à une altération de certaines fonctions cognitives, telles que la fonction exécutive, l'attention et la mémoire. [73-75]. En effet, la capacité d’empêcher l’envie de manger des aliments désirés varie d’un individu à l’autre et peut être l’un des facteurs qui contribuent à sa vulnérabilité à trop manger [34]. L'influence néfaste de l'obésité sur la cognition se reflète également dans la prévalence plus élevée du trouble d'hyperactivité avec déficit de l'attention (TDAH) [76], Maladie d’Alzheimer et autres démences [77], atrophie corticale [78] et la maladie de la substance blanche [79] chez les sujets obèses. Bien que les pathologies concomitantes (pathologie cérébrovasculaire, hypertension et diabète, par exemple) aient des effets néfastes sur la cognition, il a également été prouvé qu'un IMC élevé pourrait, en soi, altérer divers domaines cognitifs, en particulier la fonction exécutive [75].
Malgré certaines incohérences entre les études, les données d'imagerie cérébrale ont également fourni des preuves de changements structurels et fonctionnels associés à un IMC élevé chez des témoins par ailleurs en bonne santé. Par exemple, une étude IRM réalisée chez des femmes âgées utilisant une morphométrie en voxel a montré une corrélation négative entre l'IMC et les volumes de substance grise (y compris les régions frontales), ce qui, dans l'OFC, était associé à une altération de la fonction exécutive [80]. En utilisant la tomographie à émission de positons (TEP) pour mesurer le métabolisme du glucose dans le cerveau chez des contrôles sains, une corrélation négative a également été démontrée entre l'IMC et l'activité métabolique du PFC (dorsolatéral et OFC) et de l'ACC. Dans cette étude, l’activité métabolique dans les PFC permettait de prédire les performances des sujets lors des tests de la fonction exécutive [81]. De même, une étude spectroscopique par RMN de contrôles sains d'âge moyen et âgés a montré que l'IMC était associé négativement aux niveaux de N-acétyl-aspartate (marqueur d'intégrité neuronale) dans le cortex frontal et l'ACC [79,82].
Des études d'imagerie cérébrale comparant des individus obèses et maigres ont également signalé une densité de matière grise inférieure dans les régions frontales (opercule frontal et gyrus frontal moyen) et dans les gyrus et le putame post-centraux.n [83]. Une autre étude, qui n'a révélé aucune différence dans les volumes de matière grise entre sujets obèses et maigres, a montré une corrélation positive entre le volume de substance blanche dans les structures cérébrales basales et le rapport taille: hanche; une tendance partiellement renversée par un régime [84].
Enfin, le rôle de la DA dans le contrôle inhibiteur est bien reconnu et sa perturbation pourrait contribuer à des troubles du comportement liés au contrôle, tels que l'obésité. Une corrélation négative entre l'IMC et le D2R striatal a été rapportée chez les obèses [58] ainsi que chez les sujets en surpoids [85]. Comme discuté ci-dessus, la disponibilité inférieure à la normale de D2R dans le striatum des obèses était associée à une réduction de l'activité métabolique du PFC et de l'ACC [60]. Ces résultats impliquent des neuro-adaptations dans la signalisation de la DA en tant que facteurs contribuant à la perturbation des régions corticales frontales associées au surpoids et à l'obésité. Une meilleure compréhension de ces perturbations pourrait aider à orienter les stratégies visant à améliorer, voire à inverser des déficiences spécifiques dans des domaines cognitifs cruciaux.
Par exemple, l’escompte de retard, qui correspond à la tendance à dévaluer une récompense en fonction du retard temporel dans sa livraison, est l’une des opérations cognitives les plus étudiées en ce qui concerne les troubles associés à l’impulsivité et à la compulsivité. La réduction des retards a fait l’objet d’une enquête approfondie sur les toxicomanes qui préfèrent des récompenses modestes mais immédiates que des récompenses importantes mais différées [86]. Les quelques études réalisées sur des personnes obèses ont également montré que ces personnes manifestent une préférence pour des récompenses immédiates élevées, malgré un risque accru de subir des pertes futures plus importantes [87,88]. En outre, une corrélation positive entre l'IMC et l'actualisation hyperbolique, selon laquelle les gains futurs négatifs sont actualisés moins que les avantages futurs, a récemment été rapportée [89]. L’actualisation différée semble dépendre de la fonction du striatum ventral (où est situé le NAc) [90,91] et du PFC, y compris OFC [92], et est sensible aux manipulations de DA [93].
Fait intéressant, les lésions de l’OFC chez les animaux peuvent augmenter ou réduire la préférence pour de petites récompenses immédiates par rapport à des récompenses plus importantes différées [94,95]. Cet effet comportemental apparemment paradoxal est susceptible de refléter le fait qu'au moins deux opérations sont traitées par le biais de l'OFC; l’une est l’attribution de la saillance, par laquelle un renforçant acquiert une valeur de motivation incitative, et l’autre, le contrôle des pulsions pré-puissantes [96]. Le dysfonctionnement de l'OFC est associé à une altération de la capacité à modifier la valeur motivationnelle d'un renforçateur en fonction du contexte dans lequel il se produit (c.-à-d. Diminuer la valeur incitative des aliments avec satiété), ce qui peut entraîner une consommation alimentaire compulsive [97]. Si le stimulus est très stimulant (comme par exemple un aliment obèse), la valeur de saillance accrue du renforçant renforcera la motivation à l’acquérir, ce qui pourrait apparaître comme une volonté de retarder la gratification (comme passer du temps à longues files pour acheter de la glace).
Cependant, dans les contextes où la nourriture est facilement disponible, la même amélioration de la saillance peut déclencher des comportements impulsifs (comme acheter et manger le chocolat situé à côté du caissier, même sans avoir préalablement pris conscience de son désir). Le dysfonctionnement de l'OFC (et de l'ACC) nuit à la capacité de maîtriser les pulsions les plus puissantes, entraînant une impulsivité et un taux d'escompte différé exagéré.
Matière à réflexion
IIl semblerait, d'après les preuves réunies présentées ici, qu'une fraction importante d'individus obèses présente un déséquilibre entre une sensibilité accrue du circuit de récompense aux stimuli conditionnés liés à un aliment dense en énergie et une fonction altérée du circuit de contrôle exécutif qui affaiblit le contrôle inhibiteur. sur les comportements d'appétit. Que ce déséquilibre soit à l’origine de la suralimentation pathologique ou en soit la cause, le phénomène rappelle le conflit entre les circuits de récompense, de conditionnement et de motivation et le circuit de contrôle inhibiteur décrit dans le traitement de la toxicomanie. [98].
Les connaissances accumulées au cours des deux dernières décennies sur les bases génétiques, neurales et environnementales de l'obésité ne laissent aucun doute sur le fait que la crise actuelle est née de la déconnexion entre la neurobiologie qui régit la consommation alimentaire de notre espèce et la richesse et la diversité des stimuli alimentaires dictés par notre société. systèmes sociaux et économiques. La bonne nouvelle est que la compréhension de la construction comportementale profondément ancrée qui soutient l’épidémie d’obésité est la clé de sa résolution finale (voir aussi Boites 3 ainsi que 4).
Bibliographie
;
