La dimensionnalité addictive de l'obésité (2013)

. Manuscrit de l'auteur; disponible dans PMC 2016 Apr 11.

Publié sous forme finale modifiée en tant que:

PMCID: PMC4827347

NIHMSID: NIHMS763035

Abstract

Nos cerveaux sont câblés pour répondre et rechercher des récompenses immédiates. Ainsi, il n’est pas surprenant que de nombreuses personnes mangent trop, ce qui peut entraîner l’obésité chez certaines personnes, alors que d’autres prennent des drogues, ce qui peut entraîner une dépendance chez certaines personnes. Bien que l'apport alimentaire et le poids corporel soient soumis à une régulation homéostatique, lorsque la nourriture est très appétissante, la capacité de résister à l'envie de manger repose sur la maîtrise de soi. Il n’existe pas de régulateur homéostatique permettant de contrôler la consommation de drogues (y compris l’alcool); ainsi, la réglementation de la consommation de drogue est principalement motivée par la maîtrise de soi ou par des effets indésirables (par exemple, la sédation pour alcool). La perturbation des processus neurobiologiques qui sous-tendent la sensibilité à la récompense et ceux qui sous-tendent le contrôle inhibiteur peut conduire à une consommation alimentaire compulsive chez certains individus et à une consommation compulsive de drogues chez d'autres. Il est de plus en plus évident que la perturbation de l'homéostasie énergétique peut affecter les circuits de récompense et que la surconsommation d'aliments valorisants peut entraîner des modifications dans les circuits de récompense conduisant à une consommation alimentaire compulsive semblable au phénotype observé avec la dépendance. La recherche sur la toxicomanie a produit de nouvelles preuves qui suggèrent des points communs importants entre les substrats neuronaux sous-jacents à la maladie de la toxicomanie et au moins certaines formes d'obésité. Cette reconnaissance a suscité un débat sain pour tenter de déterminer dans quelle mesure ces troubles complexes et dimensionnels se chevauchent et si une compréhension plus profonde de la diaphonie entre les systèmes homéostatique et de récompense ouvrira des possibilités uniques en matière de prévention et de traitement de l'obésité et du traitement. la toxicomanie.

Mots clés: Dopamine, toxicomanie, obésité, cortex préfrontal, récompense, maîtrise de soi

La dépendance et l'obésité sont le reflet de déséquilibres dans les réponses du cerveau aux stimuli valorisants de l'environnement. Pour l'obésité, ce déséquilibre peut être déclenché par des anomalies endocrinologiques qui modifient le seuil énergétique et modifient la sensibilité aux récompenses alimentaires. Cependant, l'obésité peut aussi résulter d'un accès facile à des aliments très appétissants, dont la consommation excessive peut affecter la signalisation homéostatique et perturber la sensibilité à la récompense alimentaire. La consommation répétée d'un médicament, en revanche, peut perturber directement le circuit de la récompense, sa principale cible pharmacologique. Ainsi, le système dopaminergique (DA), via les voies mésoaccumbens / mésolimbique (récompense et émotions), mésostriatale (habitudes, routines et mouvements) et mésocorticale (fonction exécutive), est un substrat commun à la neurobiologie des deux troubles (Figure 1).

Figure 1 

Contrairement aux médicaments dont les actions sont déclenchées par leurs effets pharmacologiques directs sur la voie de la dopamine du cerveau (zone du tegmental ventral [VTA], noyau accumbens et pallidum ventral)), la régulation des comportements alimentaires et donc ...

Nous proposons que ces deux maladies partagent des processus neurobiologiques qui, lorsqu'ils sont perturbés, peuvent entraîner une consommation compulsive, tout en impliquant également des processus neurobiologiques uniques. Nous présentons des preuves de substrats neurobiologiques partagés et ne prétendons pas que l'obésité est le résultat d'une dépendance alimentaire, mais plutôt que la récompense alimentaire joue un rôle essentiel dans la suralimentation et l'obésité, la considérant comme la composante dimensionnelle de l'obésité.

Chevauchement génétique

Des facteurs sociaux et culturels contribuent à l'épidémie d'obésité. Cependant, des facteurs individuels aident également à déterminer qui deviendra obèse dans ces environnements. Bien que des études génétiques aient révélé des mutations ponctuelles surreprésentées parmi les individus obèses, on pense généralement que l'obésité est sous contrôle polygénique. En effet, la dernière étude d'association portant sur l'ensemble du génome et menée auprès d'individus 249,796 d'origine européenne a identifié des loci 32 associés à l'indice de masse corporelle (IMC). Cependant, ces loci 32 n’expliquaient que 1.5% de la variance de l’IMC (,), situation qui ne devrait pas s’améliorer avec des échantillons plus grands en raison des interactions complexes entre les facteurs biologiques et environnementaux. Cela est particulièrement vrai lorsque des aliments à haute teneur en calories sont largement disponibles, non seulement en tant que source de nutrition, mais également en tant que récompense solide qui, par elle-même, favorise la consommation.

Peut-être élargirons-nous ce que nous entendons par risque génétique d’obésité au-delà des gènes liés à l’homéostasie énergétique (), inclure des gènes qui modulent notre réponse à l'environnement augmenterait le pourcentage de la variance de l'IMC expliquée par les gènes. Par exemple, les gènes qui influencent la personnalité pourraient contribuer à l'obésité s'ils portaient atteinte à la persévérance nécessaire à une activité physique soutenue. De même, les gènes qui modulent le contrôle exécutif, y compris la maîtrise de soi, peuvent aider à contrer le risque de trop manger dans des environnements riches en aliments. Ceci pourrait expliquer l’association de l’obésité avec des gènes impliqués dans la neurotransmission de la DA, tels que la DRD2 Allèle Taq I A1, qui a été associé à une dépendance (). De même, il existe des gènes à l’intersection des voies de la récompense et de l’homéostatique, comme le récepteur aux cannabinoïdes 1 (CNR1), dont la plupart des études ont associé des variations à l'IMC et au risque d'obésité (), ainsi que de la dépendance (). Et rappelons-nous également dans ce contexte que les opioïdes endogènes sont impliqués dans les réponses hédoniques aux aliments et aux médicaments et que le polymorphisme fonctionnel d’A118G dans le gène du récepteur des opioïdes μ (OPRM1) a été associé à la vulnérabilité aux crises de frénésie alimentaire () et l'alcoolisme ().

Chevauchements moléculaires: concentration sur la dopamine

La décision de manger (ou non) est non seulement influencée par l'état interne de l'équation calorique, mais également par des facteurs non homéostatiques, tels que la palatabilité des aliments et les signaux environnementaux qui déclenchent des réponses conditionnées. La dernière décennie a mis au jour de nombreuses interactions moléculaires et fonctionnelles entre les niveaux homéostatique et de récompense de la régulation des aliments. Plus précisément, plusieurs hormones et neuropeptides impliqués dans l’homéostasie énergétique influencent la voie de la récompense DA (). Globalement, les signaux homéostatiques orexigéniques augmentent l’activité des cellules DA de la région tegmentale ventrale (VTA) lorsqu’elles sont exposées à des stimuli alimentaires, alors que les cellules anorexigéniques inhibent le déclenchement des DA et réduisent leur libération (). De plus, les neurones de la VTA et / ou du noyau accumbens (NAc) expriment le peptide 1 (type glucagon) (,), la ghréline (,), la leptine (,), l'insuline (), orexine (), et les récepteurs de mélanocortine (). Par conséquent, il n’est pas surprenant que ces hormones / peptides puissent influencer les réponses enrichissantes aux drogues d’abus. De telles interactions pourraient expliquer les résultats des réponses atténuées aux effets bénéfiques des médicaments sur des modèles animaux d'obésité (). De même, des études chez l'homme ont mis en évidence une relation inverse entre l'IMC et la consommation de drogues illicites () et un risque moindre de troubles liés à l'utilisation de substances chez les personnes obèses (), y compris des taux plus bas de nicotine () et de la marijuana () abuser de. De plus, les interventions réduisant l’IMC et les taux plasmatiques d’insuline et de leptine augmentent la sensibilité aux psychostimulants (), et la chirurgie bariatrique de l'obésité est associée à un risque accru de rechute à l'abus d'alcool et à l'alcoolisme (). Pris ensemble, ces résultats suggèrent fortement la possibilité que les aliments et les médicaments soient en compétition pour des mécanismes de récompense qui se chevauchent.

Les chevauchements phénoménologiques et neurobiologiques entre obésité et toxicomanie peuvent être prédits sur la base que la toxicomanie tire parti des mêmes mécanismes neuronaux qui modulent la motivation et la motivation pour chercher et consommer de la nourriture (). Etant donné que les médicaments activent plus efficacement les voies de récompense du cerveau que les aliments, cela contribue à expliquer (avec les mécanismes de satiété homéostatiques) la plus grande capacité des médicaments à induire une perte de contrôle et un comportement compulsif de consommation. Les voies DA du cerveau, qui modulent les réponses comportementales aux stimuli environnementaux, jouent un rôle central dans l'obésité (ainsi que dans la dépendance). Les neurones dopaminergiques (à la fois dans la VTA et la substantia nigra) modulent non seulement la récompense, mais également la motivation et la durabilité des efforts nécessaires pour obtenir les comportements nécessaires à la survie. En effet, les souris déficientes en DA meurent de faim, probablement en raison d'une motivation moindre à consommer la nourriture et en reconstituant le striatum dorsal avec de la DA rétablit l'alimentation et les sauve (). Il existe une autre voie DA (voie tubérofundibulaire) allant de l’hypothalamus à l’hypophyse, mais nous n’envisageons pas cette option car elle n’a pas encore été impliquée dans les effets bénéfiques des médicaments (), même si elle peut être affectée par la toxicomanie (). Pour remplir ses fonctions, les neurones DA reçoivent des projections de régions cérébrales impliquées dans les réponses autonomes (hypothalamus, insula), la mémoire (hippocampe), la réactivité émotionnelle (amygdale), la stimulation (thalamus) et le contrôle cognitif (cortex préfrontal) par le biais de diverses fonctions. neurotransmetteurs et peptides (). De manière prévisible, de nombreux neurotransmetteurs impliqués dans des comportements de recherche de drogues sont également impliqués dans la prise de nourriture ().

De tous les signaux impliqués dans les effets des aliments et des médicaments, DA a été le plus étudié. Des expériences sur des rongeurs ont montré, par exemple, que les signaux DA des récepteurs D1 et des récepteurs D2 (D2R) dans le striatum dorsal sont nécessaires à l'alimentation et à d'autres comportements liés à l'alimentation (). Par exemple, lors de la première exposition à une récompense alimentaire, le déclenchement des neurones DA dans la VTA augmente avec l’augmentation résultante de la libération de DA dans le NAc (). Avec une exposition répétée, les neurones DA cessent de tirer lorsqu'ils reçoivent de la nourriture et tirent plutôt lorsqu'ils sont exposés au stimulus qui prédit la distribution de nourriture (). De plus, étant donné que les augmentations de DA induites par le stimulus conditionné prédisent le prix comportemental que l'animal est prêt à payer pour le recevoir, cela garantira que la motivation (alimentée par la signalisation du DA) se produira avant que l'animal ne mange la nourriture elle-même. Il est intéressant de noter que lorsque le signal n’entraîne pas la récompense alimentaire attendue, l’activité neuronale de la DA est inhibée, ce qui diminue la valeur incitative du signal (extinction). Les modèles animaux de récompense alimentaire et médicamenteuse ont montré qu'après l'extinction, le comportement lié à la consommation de drogue ou d'aliments peut être provoqué par l'exposition à la réplique, à la récompense ou à un facteur de stress (). Cette vulnérabilité à la rechute a été largement étudiée dans des modèles animaux d'administration de médicaments et reflète les modifications neuroplastiques de l'acide alpha-amino-3-hydroxy-5-méthyl-4-isoxazole-propionique et Nglutamatergique des récepteurs du méthyl-D-aspartate (). En ce qui concerne les médicaments, des études ont également montré qu’un déséquilibre entre la signalisation des récepteurs D1 (renforcée) et la signalisation des récepteurs D2 (diminuée) facilite la prise compulsive de drogues () on pourrait prédire qu'un déséquilibre similaire pourrait favoriser une prise alimentaire compulsive. Cette possibilité est cohérente avec un rapport récent dans lequel un antagoniste de type D1 bloqué et un antagoniste de type D2 ont augmenté la réintégration du comportement de recherche de nourriture ().

Pris ensemble, ces résultats suggèrent que les circuits homéostatiques ont évolué pour tirer parti des circuits dopaminergiques afin d'imprégner des comportements alimentaires non seulement avec les propriétés de conditionnement / de récompense subsumées initialement par le striatum ventral, mais également avec l'utilisation ultérieure des sorties de striatum dorsal dans les structures corticales. directement impliqué dans la motivation de couplage avec les réponses motrices nécessaires pour des comportements orientés vers un objectif ().

Circuits neurologiques et chevauchements comportementaux

L’envahissement accablant de rechercher et de consommer le médicament en toxicomanie implique non seulement une perturbation du circuit de récompense, mais également d’autres circuits, notamment l’interception, le contrôle inhibiteur, la régulation de l’humeur et du stress et la mémoire (). On peut faire valoir que ce modèle de dépendance basé sur des neurocircuits s'applique également à certains types d'obésité.

Récompense, conditionnement et motivation

Les drogues d'abus fonctionnent en activant le circuit de récompense des DA, qui, s'il est chronique, chez les individus vulnérables, peut entraîner une dépendance. Certains aliments, en particulier ceux riches en sucres et en gras, sont également très enrichissants () et peut déclencher des comportements provoquant une dépendance chez les animaux de laboratoire () et les humains (). En effet, les aliments riches en calories peuvent favoriser la suralimentation (par exemple, une alimentation découplée des besoins énergétiques) et déclencher des associations apprises entre le stimulus et la récompense (conditionnement). Cette propriété des aliments agréables au goût était autrefois avantageuse lorsque la nourriture était rare, mais dans les environnements où de tels aliments sont abondants et omniprésents, ils représentent un risque dangereux. Ainsi, les aliments au goût agréable, comme les drogues faisant l’abus de drogues, représentent un puissant déclencheur environnemental qui, chez les individus vulnérables, peut faciliter ou exacerber l’établissement de comportements incontrôlés.

Chez l’homme, l’ingestion de nourriture au goût agréable libère du DA dans le striatum proportionnellement aux évaluations de l’agréabilité du repas () et active le circuit de récompense (). Conformément aux études précliniques, les études par imagerie ont également montré que les peptides anorexigènes (insuline, leptine, peptide YY) diminuent la sensibilité du système de récompense du cerveau à la récompense alimentaire, tandis)]. De manière surprenante, les sujets dépendants et obèses présentent moins d'activation des circuits de récompense lorsqu'ils reçoivent respectivement le médicament ou l'aliment au goût agréable (). Ceci est contre-intuitif, car on pense que les augmentations de DA ont pour effet de médier les valeurs enrichissantes des récompenses en médicaments et en aliments; par conséquent, les réponses DA émoussées lors de la consommation devraient prédire une extinction comportementale. Comme ce n’est pas ce que l’on voit dans la clinique, il a été suggéré que l’activation de DA par la consommation (de drogue ou d’aliments) pourrait déclencher une surconsommation pour compenser la réponse émoussée du circuit de récompense (). Des études précliniques ont montré qu'une diminution de l'activité de la DA dans la VTA entraînait une augmentation spectaculaire de la consommation d'aliments riches en matières grasses () supporte partiellement cette hypothèse.

Contrairement aux réponses de récompense émoussées lors de la consommation de récompense, les sujets dépendants et obèses montrent des réactions sensibilisées aux signaux conditionnés prédictifs de la récompense médicamenteuse ou alimentaire. L’ampleur de ces augmentations de DA chez les toxicomanes prédit l’intensité des envies induites par les signaux de repère () et chez les animaux, ils prédisent l’effort qu’un animal est prêt à exercer pour obtenir le médicament (). Comparativement aux individus de poids normal, les individus obèses observant des images d'aliments hypercaloriques (stimuli auxquels ils sont conditionnés) ont présenté une activation accrue dans les régions des circuits de récompense et de motivation (ANC, striatum dorsal, cortex orbitofrontal [OFC], cortex antérieur cingulaire) [ACC], amygdale, hippocampe et insula) (). De même, chez les personnes obèses souffrant de frénésie alimentaire, une libération plus importante de DA, lorsqu’elle est exposée à des signaux de nourriture, était associée à la gravité du trouble ().

Les afférents glutamatergiques étendus des neurones DA des régions impliquées dans le traitement de la récompense (NAc), du conditionnement (amygdale, de l'hippocampe, du cortex préfrontal) et de l'attribution de la saillance (cortex orbitofrontal) modulent leur activité en réponse à des signaux conditionnés (). Plus spécifiquement, les projections des neurones amygdale, hippocampe et OFC à AD et à NAc sont impliquées dans les réponses conditionnées aux aliments () et des drogues (). En effet, des études d'imagerie ont montré que lorsqu'on demandait à des sujets masculins non obèses d'empêcher leur envie de s'alimenter lorsqu'ils étaient exposés à des signaux alimentaires, leur activité diminuait dans l'amygdale, l'OFC, l'hippocampe, l'insula et le striatum; et OFC ont été associées à une réduction du besoin de nourriture (). Une inhibition similaire de l'activité de l'OFC (et de NAc) a été observée chez les consommateurs de cocaïne lorsqu'on leur a demandé d'inhiber leur besoin de prendre de la drogue lors de l'exposition à des signaux de cocaïne (). Cependant, comparés aux signaux alimentaires, les signaux médicamenteux sont des facteurs plus puissants de comportement à la recherche de renforçant après une période d'abstinence. Ainsi, une fois éteints, les comportements liés à la drogue sont beaucoup plus susceptibles de réintégration induite par le stress que les comportements renforcés par la nourriture (). Néanmoins, le stress est associé à une consommation accrue d’aliments agréables au goût, à un gain de poids et à une activation potentielle de l’OFC pour récompenser les aliments ().

Il semble que l'activation par le DA du striatum par des signaux (y compris des contextes liés à la drogue) soit impliquée dans le désir (vouloir), en tant que déclencheur de comportements orientés vers la consommation de la récompense désirée. En effet, DA module également la motivation et la persistance (). Étant donné que la toxicomanie est le principal facteur de motivation de la toxicomanie, les sujets dépendants sont excités et motivés par le processus d'obtention de la drogue, mais sont retirés et apathiques lorsqu'ils sont exposés à des activités non liées à la drogue. Ce décalage a été étudié en comparant l’activation du cerveau en présence ou en absence de signaux médicamenteux. Contrairement aux diminutions de l’activité préfrontale signalées chez les toxicomanes désintoxiquant la cocaïne lorsqu’elles ne sont pas stimulées par une drogue ou des signaux de drogue [voir le commentaire ()], les régions préfrontales ventrales et médianes (y compris l'OFC et l'ACC ventral) sont activées par l'exposition à des stimuli provoquant l'état de manque (médicaments ou signaux) (,). En outre, lorsque les sujets dépendants à la cocaïne ont délibérément inhibé leur envie de fumer lorsqu'ils sont exposés à des signaux de drogue, ceux qui ont réussi à réduire leur métabolisme dans les fonctions médianes OFC (processus de la valeur motivationnelle d'un renforçateur) et de l'AcN (prédiction de la récompense) (), ce qui concorde avec l’implication de l’OFC, de l’ACC et du striatum dans la motivation accrue de l’achat du médicament observé dans le cadre de la toxicomanie. L’OFC participe de la même manière à l’attribution de la valeur de saillance à la nourriture (), aidant à évaluer l’agréabilité et la palatabilité attendues en fonction du contexte. Les sujets de poids normal exposés à des signaux alimentaires ont montré une activité accrue dans le CFO, ce qui était associé à un état de manque de nourriture (). Il est prouvé que l’OFC prend également en charge l’alimentation conditionnée induite par la réplique () et contribue à la suralimentation, indépendamment des signaux de faim (). En effet, plusieurs lignes de recherche soutiennent un lien fonctionnel entre la déficience en OFC et les troubles de l'alimentation, y compris l'association signalée entre une alimentation désinhibée chez les adolescents obèses et un volume réduit en OFC (). En revanche, des volumes plus importants de CFO médian ont été observés chez les patients boulimiques et boulimiques (), et des dommages à l’OFC chez des singes rhésus ont entraîné une hyperphagie ().

L’émergence de fringales conditionnées et d’une motivation incitative à la récompense, qui se manifestent également chez les individus en bonne santé qui ne mangent pas trop (), ne seraient pas aussi dévastateurs s’ils ne s’accompagnaient pas d’un déficit croissant de la capacité du cerveau à inhiber les comportements mésadaptés.

La maîtrise de soi et la capacité de résister à la tentation

La capacité à inhiber les réponses prépotentes et à exercer le contrôle de soi contribue à la capacité d'un individu à supprimer des comportements inappropriés, tels que la consommation de drogues ou la consommation de nourriture dépassant le point de satiété, modulant ainsi la vulnérabilité à la dépendance ou à l'obésité (,). Des études précliniques et cliniques ont suggéré que des altérations de la signalisation dans le DA striatal pourraient nuire à la maîtrise de soi, comme décrit ci-dessous.

Des études d'imagerie ont révélé que la disponibilité réduite de récepteurs D2R striataux est une anomalie constante dans une vaste gamme de toxicomanies et qu'elle peut persister des mois après la désintoxication [passée en revue par ()]. De même, des études précliniques ont montré que l’exposition répétée à un médicament était associée à une réduction durable des taux de D2R striataux et à la signalisation (,). Dans le striatum, les récepteurs D2 médient la signalisation par la voie indirecte qui module les régions frontocorticales, et sa régulation à la baisse améliore la sensibilisation aux médicaments chez les modèles animaux (), alors que sa régulation à la hausse interfère avec la consommation de drogue (). De plus, l'inhibition de D2R striatal ou l'activation de neurones striataux exprimant le récepteur D1 (signalisation médiée dans la voie directe striatale) augmente la sensibilité aux avantages d'un médicament (). La dérégulation de la signalisation striatale D2R a également été impliquée dans l’obésité (,) et de la prise alimentaire compulsive chez les rongeurs obèses (). Cependant, on ignore encore dans quelle mesure il existe des processus de réglementation opposés similaires pour les voies directes (diminuées) et indirectes (augmentées) de l'obésité.

La réduction du D2R striatal chez les toxicomanes et l’obésité est associée à une diminution de l’activité dans les régions préfrontales impliquées dans l’attribution de la saillie (OFC), la détection et l’inhibition des erreurs (ACC) et la prise de décision (cortex préfrontal dorsolatéral) (,,). Ainsi, une régulation inappropriée de la signalisation par les DA induite par D2R de ces régions frontales chez les sujets dépendants et obèses pourrait sous-tendre la valeur incitative accrue des médicaments ou des aliments et la difficulté à y résister (,). En outre, comme les déficiences de l'OFC et de l'ACC sont associées à des comportements compulsifs et à l'impulsivité, une modulation de la dopamine dans ces régions est susceptible de contribuer aux schémas compulsifs et impulsifs de consommation de drogue (toxicomanie) ou d'alimentation (obésité).

De même, un dysfonctionnement préexistant des régions préfrontales pourrait également sous-tendre la vulnérabilité à une consommation excessive de drogue ou d’aliments, qui serait exacerbée par une diminution du D2R striatal (induit par le médicament ou par le stress; il n’est pas clair si les régimes obésogènes diminuent le D2R). ). En effet, nous avons montré que les sujets qui, malgré un risque génétique élevé d’alcoolisme (antécédents familiaux d’alcoolisme) n'étaient pas des alcooliques, présentaient un taux de D2R striatal supérieur à la normale, associé à un métabolisme préfrontal normal () qui auraient pu les protéger de l'alcoolisme. Il est intéressant de noter qu'une étude récente sur la dépendance à des médicaments stimulants chez les frères et sœurs discordants a révélé que le COF des frères et sœurs toxicomanes était significativement plus petit que celui des frères et sœurs non dépendants ou des sujets témoins ().

Les données d'imagerie cérébrale appuient également la notion selon laquelle les changements structurels et fonctionnels dans les régions cérébrales impliquées dans la fonction exécutive (y compris les fonctions inhibitrices) sont associés à un IMC élevé chez des individus par ailleurs en bonne santé. Par exemple, une étude d'imagerie par résonance magnétique réalisée auprès de femmes âgées a mis en évidence une corrélation négative entre l'IMC et les volumes de matière grise (y compris les régions frontales), ce qui, dans l'OFC, était corrélé à une altération de la fonction exécutive (). D’autres études ont montré une diminution significative du débit sanguin dans le cortex préfrontal associée à un poids plus élevé chez les sujets sains témoins (,) et une étude par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle ont montré une altération de la fonction exécutive chez les femmes obèses (). De même, chez les sujets témoins sains, l'IMC était négativement corrélé à l'activité métabolique dans les régions préfrontales pour lesquelles l'activité prédisait les scores aux tests de la fonction exécutive (). Fait intéressant, les personnes à la diète réussissent à activer les régions préfrontales impliquées dans le contrôle inhibiteur (cortex préfrontal dorsolatéral et OFC) en mangeant (). Ces études, ainsi que d’autres, mettent en évidence une corrélation entre la fonction exécutive et le risque / phénotypes liés à la dépendance et à l’obésité, et des recherches ultérieures aideront à clarifier les détails ainsi que les différences entre ces phénotypes.

Clairement, les différences individuelles dans la fonction exécutive peuvent constituer un risque prodromique d’obésité ultérieure chez certaines personnes (). Fait intéressant, une enquête transversale sur la capacité des enfants à s'autoréglementer, à résoudre des problèmes et à adopter des comportements orientés vers la santé, a révélé une corrélation négative entre les compétences des fonctions exécutives et la consommation de substances psychoactives, mais aussi avec la consommation d'aliments à grignoter riches en calories. et avec des comportements sédentaires ().

Sensibilisation aux signaux interceptifs

L’insula moyenne joue un rôle crucial dans les envies de manger, de cocaïne et de cigarettes (-). Son importance dans la toxicomanie a été mise en évidence lorsqu'une étude a révélé que les fumeurs victimes d'un accident vasculaire cérébral ayant endommagé l'insula étaient capables de cesser de fumer facilement et sans ressentir de fringales ou de rechutes (). L’insula, en particulier ses régions antérieures, est connectée de manière réciproque à plusieurs régions limbiques et soutient les fonctions interoceptives, intégrant les informations autonomes et viscérales avec émotion et motivation et en prenant conscience de ces besoins (). Conformément à cette hypothèse, de nombreuses études d'imagerie montrent une activation différentielle de l'insula pendant l'état de manque (). En conséquence, la réactivité de l'insula a été suggérée comme biomarqueur pour aider à prédire la rechute ().

L'insula est également une zone gustative principale, qui participe à de nombreux aspects des comportements alimentaires, tels que le goût. De plus, l’insula rostrale (connectée au cortex gustatif primaire) fournit des informations au BCE qui influencent sa représentation multimodale de la valeur de l’agrément ou de la récompense des aliments entrants (). En raison de l’implication de l’insula dans le sens interoceptif du corps, dans la prise de conscience émotionnelle (), et en motivation et émotion (), une contribution de la déficience insulaire à l'obésité ne devrait pas être surprenante. En effet, la distension gastrique entraîne l'activation de l'insula postérieure, reflet probable de son rôle dans la conscience des états du corps (dans ce cas de plénitude) (). De plus, chez les sujets maigres mais non chez les obèses, la distension gastrique a entraîné une activation de l'amygdale et une désactivation de l'insula antérieure (). L'absence de réponse amygdalar chez les sujets obèses pourrait refléter une conscience interoceptive émoussée des états corporels liés à la satiété (estomac plein). Bien que la modulation de l'activité insulaire par le DA ait été peu étudiée, il est reconnu que le DA intervient dans les réponses à la dégustation d'aliments au goût agréable médiés par l'insula (). En effet, chez l’homme, la dégustation d’aliments savoureux activait les zones insula et midbrain (,). En outre, la signalisation DA semble également nécessaire pour détecter la teneur en calories des aliments. Par exemple, lorsque les femmes de poids normal goûtaient un édulcorant contenant des calories (saccharose), les zones de l’insula et du mi-cerveau DA s’activaient toutes les deux, alors que la dégustation d’un édulcorant sans calorie (sucralose) n’activait que l’insula (). Les sujets obèses présentent une plus grande activation insulaire que les sujets témoins normaux lors de la dégustation d’un repas liquide contenant du sucre et des matières grasses (). En revanche, chez les sujets qui ont guéri de l'anorexie mentale, l'activation insulaire est moindre lors de la dégustation de saccharose et aucune association de sensation de plaisir avec l'activation insulaire observée chez les sujets témoins ().

Côté obscur de la dimension addictive

Le côté obscur de la dépendance a été initialement proposé par Koob et Le Moal () décrire la transition qu'éprouvent les toxicomanes entre la consommation initiale agréable de drogues et celle qui, en cas de consommation répétée, aboutit à la consommation de drogues afin de soulager les états émotionnels négatifs. Plus récemment, Parylak et al. () ont proposé qu'une transition similaire puisse se produire dans la dépendance alimentaire avec l'exposition à des aliments obésogènes. Ils ont souligné que, dans le cadre de la toxicomanie et dans certains cas d'obésité ou de troubles de l'alimentation, le stress et une humeur négative (dépression, anxiété) peuvent entraîner une consommation compulsive de drogue (dépendance) ou de consommation alimentaire chez l'homme (obésité et troubles de l'alimentation). Leur modèle met en évidence l’importance des circuits cérébraux qui modulent la réactivité au stress et les mouvements antérieurs, qui sont renforcés après des expositions répétées à des médicaments, mais également après un accès intermittent à des aliments savoureux. Au cœur de leur modèle, on trouve une sensibilité accrue de l’amygdale étendue et une signalisation accrue par le biais des peptides liés au facteur de libération de la corticotropine et du facteur de libération de la corticotropine, qui induisent des réponses au stress.

En parallèle, la reconnaissance du fait que l'habenula inhibe l'inhibition du déclenchement du neurone VTA DA lorsqu'une récompense attendue ne se matérialise pas () implique également cette région dans la contribution à de tels circuits antireward. Ainsi, une sensibilité accrue de l'habenula, résultant d'une exposition chronique au médicament, pourrait sous-tendre une plus grande réactivité aux signaux du médicament et contribuer également aux états dysphoriques pendant le sevrage. En effet, l'activation de l'habenula latérale, dans des modèles animaux de dépendance à la cocaïne ou à l'héroïne, a été associée à une rechute (,). L'habenula est également impliquée dans la récompense alimentaire: les neurones du noyau ttrachmental rostromedial, qui reçoivent une contribution majeure de l'habenula latéral, projet des neurones VTA DA, et sont activés après la privation de nourriture (). Ces résultats sont cohérents avec le rôle de l’habenula latérale dans la médiation des réponses aux stimuli aversifs ou à des états tels que ceux qui se produisent lors d’un régime ou du sevrage de la drogue.

Résumé et implications

Le cerveau humain est un système biologique complexe organisé en une architecture stratifiée de réseaux interactifs, parfois appelée nœud papillon (), de sorte qu'un entonnoir restreint de nombreuses entrées potentielles converge vers un nombre relativement petit de processus avant de se disperser dans une diversité de sorties. Les comportements alimentaires constituent un excellent exemple de cette architecture où l'hypothalamus est un noeud central du nœud papillon métabolique (Figure 2A) et les noyaux DA du cerveau moyen (VTA et substantia nigra) et leurs régions de projection (NAc; amygdala; hippocampe; striatum dorsal; cortices préfrontal, moteur et temporal) représentent un nœud central pour un système qui réagit à des stimuli externes saillants (y compris les médicaments) nourriture), ainsi que les signaux internes pertinents (par exemple, faim, soif) (Figure 2B). Ces deux systèmes peuvent être considérés comme des exemples d'architectures en couches imbriquées (), dans lequel le nœud papillon DA alimente les signaux internes médiés par la signalisation hypothalamique (Figure 2C). Ce modèle aide à expliquer les exemples de prolifération de points de contact entre obésité et dépendance, dont certains ont été mis en évidence dans cette revue.

Figure 2 

Représentation schématique des architectures noeud papillon dans le cerveau, illustrée par le (A) homéostatique énergétique (métabolique) et (B) systèmes réactifs à la dopamine (récompense). Le cerveau humain, comme la plupart des systèmes biologiques complexes, est caractérisé par les architectures en couches ...

Ainsi, les stratégies empruntées à des stratégies de prévention et de traitement efficaces dans le domaine de la toxicomanie pourraient être bénéfiques pour le traitement de l'obésité. Les recherches futures dans ce domaine devraient inclure des stratégies sociales et politiques visant à réduire la disponibilité des aliments obésogènes (en limitant leurs ventes, en augmentant leurs coûts), à accroître l’accès à des renforçateurs alternatifs (aliments sains pouvant concurrencer les prix des aliments hypercaloriques et l’accès aux aliments physiques). activité) et développer l’éducation (en tirant parti des écoles, des familles et des communautés). De même, la recherche sur les traitements pourrait se concentrer sur des stratégies cliniques et sociales visant à diminuer les propriétés de renforcement des aliments et à rétablir / améliorer les propriétés enrichissantes des renforçateurs alternatifs (incorporer les récompenses sociales, l’activité physique, les aléas), inhiber les associations apprises conditionnées (extinction des réponses conditionnées, apprendre de nouvelles associations), diminuer la réactivité au stress et améliorer l'humeur (activité physique, thérapie cognitive) et renforcer la maîtrise de soi à des fins générales (traitements cognitifs et comportementaux). Les aspects traductionnels qui découlent de la reconnaissance de la nature chevauchante de ces maladies ne représentent que l’un des nombreux axes de recherche futurs possibles identifiés dans cette revue (Tableau 1).

Tableau 1 

Quelques questions ouvertes pour la recherche future sur les aspects addictifs de l'obésité

Il est révélateur que les deux plus grandes menaces évitables pour la santé publique (tabagisme et obésité) impliquent le circuit de récompense qui motive les individus à consommer des récompenses alors même qu’ils nuisent à leur santé. Les solutions à ces deux épidémies nécessiteront, outre des approches individualisées, de vastes initiatives de santé publique qui favorisent des changements intelligents de l'environnement.

Remerciements

Cette recherche a été financée par les instituts nationaux de la santé (programme de recherche intra-muros de l'institut national sur l'alcoolisme et l'abus d'alcool).

Notes

 

Les auteurs ne signalent aucun intérêt financier biomédical ou conflit d’intérêts potentiel.

 

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