La structure de vos cellules cérébrales pourrait influencer le risque d'obésité
Les chercheurs qui étudient l’obésité ont découvert que les structures en forme d’antenne sur les cellules cérébrales qui font partie du circuit de la faim du corps semblent jouer un rôle clé dans la régulation de l’appétit.
Le document d'étude, publié dans la revue Génétique de la nature, a souligné le rôle important que les structures en forme d'antenne - ou cils primaires - peuvent jouer dans la signalisation cérébrale.
On pensait généralement que la plupart des signaux dans le cerveau se produisaient à travers des structures appelées synapses.
«Nous construisons une compréhension unifiée de la génétique humaine de l’obésité», explique l’auteur principal Christian Vaisse, professeur au Diabetes Center de l’Université de Californie à San Francisco.
«Jusqu'à récemment», ajoute-t-il, «de nombreux chercheurs sur l'obésité avaient à peine entendu parler des cils primaires, mais cela va changer.»
Le rôle de la génétique dans l'obésité
Aux États-Unis, l'obésité touche plus d'un tiers des adultes (soit 78,6 millions).
L'obésité est un énorme problème de santé publique, notamment parce qu'elle est associée à une mauvaise santé mentale et à de nombreux autres problèmes médicaux graves. Celles-ci incluent certaines des principales causes de décès aux États-Unis et dans le reste du monde, telles que le diabète, les accidents vasculaires cérébraux, les maladies cardiaques et certains cancers.
Les principaux moteurs de l'épidémie d'obésité sont en grande partie non génétiques, comme la combinaison d'un accès facile à un approvisionnement illimité d'aliments riches en calories et de «modes de vie de plus en plus sédentaires».
Cependant, toutes les personnes exposées à ces conditions environnementales ne deviennent pas obèses, ce qui suggère que la génétique joue également un rôle.
Dans la plupart des maladies dans lesquelles la génétique joue un rôle, la cause est due aux variations d'un certain nombre de gènes. Mais parfois, la cause peut être due à des variations dans un seul gène.
Circuit de la faim
Dans leur article, les chercheurs expliquent que la plupart des causes monogéniques d'obésité sévère sont dues à des altérations génétiques dans un circuit de la faim qui implique la leptine - une protéine de signalisation, ou hormone, qui est libérée par les cellules adipeuses.
Le circuit est un réseau de cellules nerveuses, ou neurones, dans la région de l'hypothalamus du cerveau qui aide à maintenir le poids stable en ajustant l'appétit et la consommation d'énergie en fonction des niveaux de leptine.
Des mutations dans le gène qui code pour la leptine, ou dans les gènes impliqués dans la surveillance et la réponse à la protéine, peuvent conduire à l'échec de la détection lorsque le corps a une quantité suffisante de graisse. Cela peut arriver chez les souris et les humains, les obligeant à continuer à manger «comme s'ils mouraient de faim».
Dans des travaux antérieurs, le professeur Vaisse et ses collègues ont découvert que les mutations d'un gène impliqué dans le circuit de la faim de la leptine - le gène du récepteur de la mélanocortine-4 (MC4R) - représentent 3 à 5 pour cent de tous les cas d'obésité sévère chez l'homme. L'obésité sévère est définie comme ayant un indice de masse corporelle (IMC) supérieur à 40.
La protéine MC4R détecte les signaux chimiques dans un groupe spécial de neurones de l'hypothalamus qui joueraient un rôle important dans la réduction de l'appétit en réponse à des niveaux élevés de leptine.
Jusqu'à la nouvelle étude, les scientifiques ne savaient pas comment ce sous-ensemble de neurones hypothalamiques régule le contrôle de l'appétit.
Cils primaires liés à l'obésité
D'autres membres de l'équipe d'étude avaient également découvert que de rares variations dans les gènes qui affectent les cils primaires peuvent donner lieu à des maladies qui sont presque toujours accompagnées d'une obésité sévère, telles que les syndromes d'Alström et de Bardet-Biedl. Cependant, il n'était pas clair comment les cils sont liés à l'obésité.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont étudié les neurones hypothalamiques régulant l'appétit chez des souris normales et ont découvert que la protéine MC4R se concentre dans leurs cils primaires.
Ils ont également découvert que les souris conçues pour avoir la version du gène qui est liée à l'obésité sévère chez les humains n'avaient pas la protéine MC4R dans ces cils.
Ces résultats ont amené l'équipe à se demander si ces cils primaires sur les neurones hypothalamiques étaient le principal emplacement de la fonction de régulation de l'appétit du circuit de la faim de leptine.
Des découvertes récentes ont révélé qu'une autre protéine appelée adénylyl cyclase 3 (ADCY3) est également liée à l'obésité et qu'elle se concentre également dans les cils primaires. ADCY3 est connu pour se connecter au MC4R lorsqu'il envoie des signaux.
Emplacements clés des signaux de régulation de l'appétit
Dans une autre série d'expériences, les chercheurs ont découvert qu'après avoir bloqué l'ADCY3 chez les souris, les animaux augmentaient considérablement leur consommation de nourriture et commençaient à devenir obèses.
Les chercheurs ont conclu que l'ADCY3 et le MC4R travaillent ensemble dans les cils primaires des neurones détectant la leptine pour les aider à détecter que les niveaux de graisse corporelle augmentent, ce qui, à son tour, réduit l'appétit.
Des interférences génétiques ou autres avec ces composants vitaux pourraient donc empêcher l'organisme d'appliquer le «frein d'urgence» sur le contrôle de l'appétit.
Cependant, les chercheurs soulignent qu'il reste encore beaucoup à apprendre sur le rôle des cils primaires dans la régulation de l'appétit, et qu'il faudra probablement un certain temps avant que de nouveaux traitements basés sur ces connaissances ne deviennent disponibles.
«Les progrès réalisés dans ce domaine sont passionnants. Dans les années 90, nous nous demandions si l’obésité était génétique ou non; il y a dix ans, nous découvrions que la plupart des facteurs de risque d'obésité affectent principalement le circuit de la leptine dans le cerveau », explique le professeur Vaisse.
«[Et] maintenant, nous sommes sur le point de comprendre comment les défauts de cette structure subcellulaire spécifique d'un sous-ensemble particulier de neurones hypothalamiques entraînent la prise de poids et l'obésité.»
Pr Christian Vaisse
