Des scientifiques de l’Université de Columbia ont trouvé dans le cerveau de souris des neurones spécialisés qui ordonnent aux animaux d’arrêter de manger. Bien que l’on sache que de nombreux circuits d’alimentation dans le cerveau jouent un rôle dans la surveillance de la prise alimentaire, les neurones de ces circuits ne prennent pas la décision finale d’arrêter de manger. Les neurones identifiés par les scientifiques de Columbia, un nouvel élément de ces circuits, se trouvent dans le tronc cérébral, la partie la plus ancienne du cerveau des vertébrés. Leur découverte pourrait conduire à de nouvelles méthodes de traitement de l’obésité.
Des cellules inconnues du cerveau impliquées dans la régulation de l’appétit
“Ces neurones sont différents de tous les autres neurones impliqués dans la régulation de la satiété”, explique Alexander Nectow, médecin et chercheur au Vagelos College of Physicians and Surgeons de l’université de Columbia, qui a dirigé la recherche avec Srikanta Chowdhury, un collaborateur scientifique du laboratoire Nectow. “D’autres neurones dans le cerveau sont normalement limités à reconnaître quelle nourriture nous ingérons, comment la nourriture remplit l’intestin ou quels nutriments sont extraits de la nourriture. Les neurones que nous avons trouvés sont particuliers dans la mesure où ils semblent intégrer toutes ces différentes informations et plus encore”.
La décision d’arrêter de manger est un phénomène bien connu. “Cela se produit à chaque fois que nous nous asseyons pour manger : A un certain moment pendant le repas, nous nous sentons rassasiés, puis nous le sommes encore plus, et enfin nous arrivons à un point où nous pensons, ok, ça suffit”, expliquent les chercheurs. Comment le cerveau sait-il quand le corps en a assez – et comment réagit-il à cette information pour arrêter de manger ? D’autres chercheurs avaient auparavant remonté les cellules décisionnelles jusqu’au tronc cérébral, mais les traces s’arrêtaient là.
Nectow et Chowdhury ont utilisé de nouvelles techniques de cellules uniques qui permettent de regarder dans une région du cerveau et d’identifier différents types de cellules qu’il était jusqu’alors difficile de distinguer les unes des autres. Cette technique – le profilage moléculaire à résolution spatiale – permet, selon les chercheurs, de voir les cellules où elles se trouvent dans le tronc cérébral et à quoi ressemble leur composition moléculaire. En profilant une région du tronc cérébral connue pour traiter des signaux complexes, les chercheurs ont découvert des cellules jusqu’alors inconnues, qui avaient des caractéristiques similaires à d’autres neurones impliqués dans la régulation de l’appétit.
Thérapies contre l’obésité
Pour voir comment les neurones influencent le comportement alimentaire, les chercheurs ont construit les neurones de manière à ce que le chercheur puisse les activer et les désactiver avec de la lumière. Lorsque les neurones étaient activés par la lumière, les souris prenaient des repas beaucoup plus petits. L’intensité de l’activation déterminait à quelle vitesse les animaux arrêtaient de manger. Il est intéressant de noter que ces neurones ne signalent pas seulement un arrêt immédiat, mais aident les souris à ralentir progressivement leur alimentation. Nectow et Chowdhury ont également étudié comment d’autres circuits alimentaires et hormones influençaient les neurones.
Ils ont découvert que les neurones étaient réduits au silence par une hormone qui augmente l’appétit et activés par un agoniste du GLP-1, une classe de médicaments aujourd’hui populaires pour traiter l’obésité et le diabète. Ces expériences ont révélé que ces entrées aidaient les neurones à suivre chaque bouchée ingérée par les souris. En substance, ces neurones peuvent sentir la nourriture, la voir, la ressentir dans la bouche et dans l’intestin et interpréter toutes les hormones intestinales libérées en réponse à la consommation. Et finalement, ils utilisent toutes ces informations pour décider quand c’est assez.
Bien que les neurones spécialisés aient été trouvés chez les souris, Nectow affirme que leur emplacement dans le tronc cérébral, une partie du cerveau qui est essentiellement la même chez tous les vertébrés, suggère que les humains ont très probablement les mêmes neurones. Les chercheurs pensent qu’il s’agit d’une nouvelle approche importante pour comprendre ce que signifie être rassasié, comment cela se produit et comment cela peut être utilisé pour terminer un repas. Et ils espèrent qu’à l’avenir, cela pourra être utilisé pour des thérapies contre l’obésité.
Pourquoi nous avons recours à la nourriture
Notre motivation à manger est contrôlée par un réseau complexe de cellules dans le cerveau qui utilisent des signaux provenant du corps ainsi que des informations sensorielles sur la nourriture qui se trouve devant nous pour déterminer notre comportement. Des scientifiques de Scripps Research ont identifié un groupe de neurones dans une petite région peu étudiée du cerveau – le noyau parasubthalamique (PSTN) – qui contrôle le moment où un animal décide de prendre une première bouchée de nourriture.
Dans une étude publiée dans Molecular Psychiatry , l’équipe de scientifiques a entrepris de manipuler sélectivement un groupe de cellules PSTN qui augmentent leur activité pendant les phases de boulimie. D’autres scientifiques ont observé que de nombreuses cellules PSTN deviennent actives après un gros repas, mais l’équipe s’est demandé comment ces cellules pouvaient influencer l’appétit. L’équipe de recherche a découvert que l’ensemble des cellules qui réagissent aux crises de boulimie peut modifier radicalement le comportement des souris.
Les résultats de la recherche pourraient être pertinents pour les troubles alimentaires
Les souris affamées commencent normalement à manger rapidement dès qu’elles ont de la nourriture à disposition. Mais lorsque les chercheurs ont activé cet ensemble de cellules PSTN, les souris ont commencé à manger beaucoup plus lentement et, étonnamment, à boire de l’eau beaucoup plus rapidement. Ces résultats montrent que ce groupe spécifique de cellules PSTN contrôle les premières phases de la prise de décision commandée par la faim, avant qu’il ne soit effectivement question de manger. En manipulant des groupes de cellules encore plus petits au sein du PSTN, l’équipe a pu déterminer avec précision quels groupes de cellules étaient responsables du retard de l’alimentation et de l’accélération de la consommation d’eau.
Ils ont également découvert qu’un autre groupe de cellules du PSTN provoquait un effet différent et poussait les souris à manger plus de sucreries. Ces résultats de recherche pourraient être pertinents pour les troubles alimentaires, dans lesquels les personnes ont soit trop, soit trop peu de contrôle sur le début de la prise alimentaire – la décision de céder à la première bouchée ou d’attendre plus longtemps. En dehors de la nourriture et de l’eau, des mécanismes similaires pourraient jouer un rôle dans la perte de contrôle sur la consommation de substances de récompense telles que les drogues.