Avec des taux croissants d’obésité et de maladies métaboliques connexes signalés dans le monde entier, les chercheurs ont eu du mal à comprendre l’état fonctionnel des tissus adipeux dans le corps par rapport à l’homéostasie énergétique globale. Un nouveau La nature L’étude examine l’innervation sensorielle des cellules graisseuses dans les dépôts graisseux sous-cutanés, décrivant les effets anatomiques et fonctionnels de l’interférence avec les nerfs sensoriels dans ces tissus.
Étude: Le rôle de l’innervation somatosensorielle des tissus adipeux. Crédit d’image : SciePro / Shutterstock.com
Sommaire
Introduction
Chez les mammifères, le tissu adipeux est densément innervé par les nerfs sympathiques et sensoriels. Les nerfs sympathiques transportent des signaux du système nerveux sympathique via les récepteurs β-adrénergiques pour réguler le métabolisme des graisses et la production de chaleur à partir des graisses. Ces nerfs sont activement impliqués dans le métabolisme de la graisse beige et brune.
Les cellules graisseuses transmettent également des signaux sensoriels qui pénètrent dans le système nerveux central par les ganglions de la racine dorsale (DRG) de la moelle épinière. Des études antérieures utilisant le virus de l’herpès ont élucidé la voie de ces nerfs; cependant, leur rôle fonctionnel reste incertain, car la coupure ou l’inactivation chimique de ces nerfs n’a produit aucun changement significatif dans les expériences sur les hamsters.
Les méthodes utilisées dans les études susmentionnées sont maintenant considérées comme défectueuses, car elles sont incapables de cibler sélectivement les fibres somatosensorielles. Pour cette raison, les chercheurs de l’étude actuelle ont cherché à développer de meilleures méthodes en utilisant des outils d’imagerie, moléculaires et sélectifs de circuit.
L’outil de visualisation HYBRIDE, par exemple, utilise la fluorescence en bloc pour les grands tissus, ce qui est une condition préalable à la visualisation du long axone périphérique du DRG de souris. Cette approche permettrait aux chercheurs de visualiser l’ensemble du nerf sensoriel, du DRG aux cellules graisseuses.
En plus de cet outil, les chercheurs de la présente étude ont également injecté un virus adéno-associé recombinant (AAV) exprimant une protéine fluorescente dans des DRG individuels au niveau thoraco-lombaire, laissant ensuite de côté les ganglions sympathiques grâce à une microchirurgie délicate. Cela afficherait toutes les fibres projetées des deux ganglions sensoriels sélectionnés.
Dans l’étude actuelle, les chercheurs ont utilisé le coussinet de tissu adipeux blanc (WAT) dans l’aine, qui se compose de graisse beige métaboliquement active, car il a connu des fonctions importantes dans la physiologie de la souris.
Résultats de l’étude
En utilisant l’imagerie HYBRID et la feuille de lumière, on a observé que la projection totale du neurone DRG du corps cellulaire au coussinet adipeux de l’aine mesurait 1,2 cm de long. Cela a démontré l’innervation directe du coussinet adipeux par les DRG thoraco-lombaires.
Les chercheurs ont éliminé toute confusion entre les fibres sensorielles de la peau de l’aine et celles du coussinet adipeux en utilisant un étiquetage bicolore avec la sous-unité B rétrograde de la toxine cholérique (CTB). Les fibres sensorielles graisseuses étaient de deux types, l’une formant des faisceaux plus gros voyageant le long des vaisseaux sanguins jusqu’au tissu et l’autre type parenchymateux présentant des terminaisons nerveuses sensorielles près des cellules graisseuses.
Près de 40 % des fibres parenchymateuses étaient positives pour la tyrosine hydroxylase (TH), qui était auparavant considérée comme un marqueur sélectif des fibres sympathiques. Cette observation a indiqué la possibilité d’erreurs dans les études précédentes qui dépendaient de la détection TH pour identifier l’innervation sympathique des tissus adipeux.
Rôles fonctionnels
Étant donné que les fibres sensorielles utilisent plusieurs neurotransmetteurs différents, les chercheurs ont utilisé le génie génétique pour étudier des neurones spécifiques en se concentrant sur leurs projections. À cette fin, l’AAV9 a été utilisé car il est à la fois plus sûr et plus efficace pour élucider les modifications fonctionnelles à long terme, plutôt que les virus de la pseudorage et de l’herpès simplex, tous deux toxiques.
Cette approche est autrement connue sous le nom de vecteur rétrograde optimisé pour le traçage d’organes (ROOT). La supériorité de cette approche est due à son efficacité rétrograde plus élevée et à la plus faible incidence d’expression hors cible dans les DRG du côté opposé ou dans le foie. À l’aide de ROOT, les chercheurs n’ont enlevé que les nerfs sensoriels du coussinet adipeux, ce qui a ensuite entraîné une réduction de 40 % des neurones projetant la graisse dans les DRG traités.
Les terminaisons nerveuses sensorielles de la peau fournies par les fibres voyageant avec celles du coussinet adipeux sont restées intactes. Cela a confirmé que les scientifiques avaient atteint un modèle spécifique de perte de fonction pour les fibres somatosensorielles innervant les graisses.
Des études génétiques ont montré que l’ablation somatosensorielle entraînait une augmentation de la thermogenèse dans le coussinet adipeux, ainsi que de novo lipogenèse qui était similaire aux niveaux trouvés dans la graisse beige ou brune. Il s’agit d’une combinaison inhabituelle d’oxydation des lipides et de lipogenèse, qui rend possible la production de chaleur, même par temps froid ou suite à une signalisation β-adrénergique.
La thermogenèse observée a été médiée par une activité de lipase hormono-sensible (HSL) plus élevée, avec plus d’adipocytes beiges multiloculaires du côté ablaté.
La perte d’innervation sympathique chez ces animaux a réduit cette réponse. Ainsi, la fonction sympathique est requise pour la réponse génique à l’innervation sensorielle.
Avec la double ablation, la masse grasse du côté ablaté a augmenté, contrairement au rétrécissement qui se produit généralement lorsque la thermogenèse augmente. Cela indique que les fibres sensorielles sont également impliquées dans la coordination de la lipogenèse et de la thermogenèse.
Lorsque les coussinets adipeux des deux côtés étaient privés de leur innervation sensorielle, les animaux maintenaient un poids corporel stable, un apport alimentaire normal et des réponses attendues à la température. Aucun changement apparent du tonus sympathique n’a été observé.
Le changement le plus important concernait la température corporelle centrale, qui a augmenté et, par conséquent, était corrélée à une thermogenèse plus élevée. A 22 °C, la température se stabilise, indiquant ainsi que les mécanismes du thermostat central sont restés intacts.
Lorsqu’elles ont été testées avec un régime riche en graisses, les souris ayant subi une ablation ont montré une bien meilleure tolérance au glucose que les témoins ; cependant, leur poids corporel a légèrement changé. Ce changement favorise la formation de graisse blanche en réponse à l’ablation sensorielle du tissu adipeux, avec un effet protecteur sur le métabolisme du glucose.
Conséquences
L’étude actuelle ajoute de nouvelles informations sur la régulation du tissu adipeux aux connaissances disponibles. De plus, les résultats de l’étude démontrent qu’en plus de la signalisation généralisée lente des cellules graisseuses via les hormones adipocytaires, le tissu adipeux envoie également des signaux sensoriels via les nerfs somatosensoriels au cerveau. Cela indique le potentiel de détection rapide des changements dans des emplacements spécifiques des dépôts de graisse corporelle.
Les résultats de l’étude démontrent également que les DRG inhibent le tonus sympathique local dans le tissu adipeux, comme la régulation de la pression artérielle médiée par les barorécepteurs vagaux. Cela fournit de nouvelles perspectives sur l’interoception, qui est le processus par lequel le corps maintient la multiplicité des processus internes et des changements qui se produisent à chaque instant.
Les mécanismes reliant la signalisation sensorielle et sympathique restent inconnus. Des recherches supplémentaires seront nécessaires pour identifier les fonctions des différents sous-types de DRG innervant le tissu adipeux, ainsi que la nature du signal lui-même.
