Des neurones de l’hypothalamus, la partie du cerveau qui contrôle le métabolisme et l’appétit, subissent un raccourcissement d’un type de cil (les cils primaires MC4R+) qui nous fait prendre du poids : c’est le mécanisme récemment découvert par les chercheurs.
Un changement de forme de certaines cellules du cerveau (un groupe de neurones de l’hypothalamus) rend les individus plus susceptibles de devenir obèses avec l’âge / Crédit : Manami Oya et al., Cell Metabolism 2024.
La prise de poids ne semble pas être uniquement liée à une consommation excessive de nourriture et de boissons ou à un mode de vie sédentaire : un mécanisme récemment découvert par les chercheurs montre qu’un changement de forme de certaines cellules du cerveau peut jouer un rôle clé dans la prise de poids plus facilement. Ces cellules sont des groupes spécifiques de neurones de l’hypothalamus – la partie du cerveau qui contrôle l’appétit et le métabolisme – qui ont le récepteur de la mélanocortine-4 (MC4R) sur leurs cils primaires (les structures qui s’étendent à la surface de presque toutes nos cellules). Ce récepteur est une protéine qui détecte normalement la suralimentation, régulant la faim et la façon dont notre organisme brûle les graisses.
Ce que les chercheurs ont observé, c’est que les cils primaires MC4R+ subissent un raccourcissement progressif avec l’âge, associé à un ralentissement significatif du métabolisme et une augmentation de l’adiposité. « Nous avons découvert que cette ‘cilépathie liée à l’âge’ est un mécanisme mobile clé dans le cerveau qui rend les individus plus susceptibles de devenir obèses avec l’âge », expliquent les chercheurs dans l’article de recherche récemment publié dans la revue Cell Metabolism. « Notre étude est la première à démontrer que les cils se raccourcissent avec l’âge, ce qui réduit par conséquent la quantité de MC4R et entraîne une prise de poids. »
Comment le changement de forme des neurones favorise l’obésité
Illustration du mécanisme par lequel le raccourcissement des cils primaires MC4R+ lié à l’âge est associé à l’obésité et à la résistance à la leptine / Crédit : Manami Oya et al., Cell Metabolism 2024
Pour déterminer les effets du changement de forme des neurones sur la prise de poids, les chercheurs, dirigés par le groupe de recherche de l’école de médecine de l’université de Nagoya, au Japon, en collaboration avec l’université d’Osaka, l’université de Tokyo et l’institut de recherche en médecine environnementale de l’université de Nagoya, ont d’abord examiné la distribution des récepteurs de la mélanocortine-4 (MC4R) dans le cerveau des souris, en utilisant un anticorps spécialement développé pour rendre ces protéines visibles. Cette première enquête a révélé que les MC4R, dont la fonction est de stimuler le métabolisme et de supprimer l’apport alimentaire en réponse au signal de suralimentation par la mélanocortine, sont présents exclusivement sur les cils de certains groupes spécifiques de neurones de l’hypothalamus.
L’équipe a ensuite étudié la longueur de ces cils MC4R+ dans le cerveau des souris âgées de 9 semaines (jeunes) et des souris âgées de 6 mois (d’âge moyen), découvrant que chez les animaux d’âge moyen, les cils MC4R+ étaient significativement plus courts que ceux des jeunes. « En conséquence – ont précisé les chercheurs – le métabolisme et la capacité à brûler les graisses étaient nettement inférieurs chez les souris d’âge moyen par communiqué aux jeunes ». Les chercheurs ont également constaté que à mesure que les souris vieillissaient, les cils semblaient rétrécir, jusqu’à devenir pratiquement invisibles chez les souris plus âgées et obèses.
Les cils MC4R+ de souris âgées de 3 à 24 semaines, nourries avec une alimentation normale (NC), un régime riche en graisses (HFD) ou des restrictions alimentaires (DR) / Crédit : Manami Oya et al., Cell Metabolism 2024.
Dans le cadre de l’étude, les chercheurs ont ensuite analysé la longueur des cils MC4R+ chez les souris soumises à différentes conditions alimentaires, constatant que chez les animaux suivant un régime normal, les cils se raccourcissaient progressivement avec l’âge, tandis que chez ceux nourris avec des restrictions alimentaires (60% de la quantité de nourriture), ils se raccourcissaient à un rythme plus lent. Cependant, même lorsqu’ils étaient invisibles, ils pouvaient être « régénérés » en soumettant les souris à deux mois de restrictions alimentaires.
« Nous pensons qu’un mécanisme similaire existe également chez les êtres humains », a déclaré le professeur Kazuhiro Nakamura de l’école de médecine de l’université de Nagoya, auteur principal de l’étude. « Nous espérons que notre découverte conduira à un traitement fondamental de l’obésité. »
Dans le cadre de l’étude, l’équipe a également administré une hormone appelée la leptine aux souris ayant des cils MC4R+ dont la longueur avait été artificiellement réduite par génie génétique. L’hormone leptine régule la sensation de satiété et il est supposé qu’elle aide à réduire l’apport alimentaire, mais malgré son administration, les animaux avec des cils MC4R+ plus courts n’ont montré aucune réduction de leur appétit. « Ce phénomène, appelé résistance à la leptine, est souvent observé chez les humains obèses », a expliqué le Dr Manami Oya, premier auteur de l’étude. « Il s’agit d’un obstacle au traitement de l’obésité, dont la cause n’est pas encore complètement claire. Notre étude suggère que la résistance pourrait être favorisée par le raccourcissement des MCR4+ lié à l’âge. »
Bien que des études supplémentaires soient nécessaires pour clarifier comment le raccourcissement des cils MC4R+ contribue à l’obésité, l’étude souligne que « des habitudes alimentaires modérées peuvent préserver les cils MC4R+ suffisamment longtemps pour maintenir le système anti-obésité du cerveau en bon état, même avec l’âge », a ajouté le professeur Nakamura. « Réduire la quantité de nourriture est donc un moyen non seulement de prévenir mais aussi de traiter le surpoids et l’obésité. »