Dans une étude récente publiée dans Métabolisme moléculaireles chercheurs ont cherché à savoir si sous chronique [in obese mice with leptin-associated ob gene mutation (ob/ob)] ou aigu [six hours of fasting in wild-type (wt) mice] des réductions de la signalisation hypothalamique de la leptine, l’amélioration provoquée par l’orexine-A (OX-A) dans l’expression du 2-arachidonoyl-glycérol (2-AG) a conduit au 2-AG dérivé du 2-arachidonoyl-sn-glycérol-3-phosphate (2- AGP), désassemblant les apports anorexigènes de l’hormone de stimulation des mélanocytes alpha (α-MSH) et affectant l’apport alimentaire.
Étude: L’orexine induit la production d’un acide lysophosphatidique dérivé d’endocannabinoïdes provoquant une perte synaptique hypothalamique dans l’obésité. Crédit image : khomkrit sangkatechon/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
L’orexine-A (OX-A), un neuropeptide produit sélectivement par les neurones hypothalamiques latéraux (LH), contrôle la physiologie et la fonction cérébrales en modulant le contrôle homéostatique de l’équilibre énergétique et des comportements associés à l’excitation.
Dans le cas de déficits aigus ou chroniques de signalisation de la leptine cérébrale, comme lors de la privation alimentaire transitoire et de l’obésité, respectivement, l’activité neuronale de l’orexine A augmente, favorisant la recherche de nourriture et l’hyperexcitation. Cependant, le mécanisme à base de leptine n’est pas bien caractérisé.
Élucider les mécanismes adaptatifs et inadaptés qui dérèglent le raffinement synaptique des neurones orexine-A OX en réponse à l’apport énergétique équilibré ou déséquilibré pourrait améliorer la compréhension des troubles comportementaux qui affectent la santé métabolique pendant l’adiposité.
Les auteurs de la présente étude ont précédemment démontré que l’orexine-A induit puissamment la synthèse de 2-AG), un endocannabinoïde qui augmente l’apport alimentaire, favorisant l’hyperphagie et l’adiposité.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont exploré les mécanismes moléculaires régulés par l’OX-A/2-AGP et la leptine, médiant l’expression régulée par la glycogène synthase kinase 3β (GSK-3β) de la phosphorylation de la protéine Tau dans l’épitope de la thréonine 231 (pT231) au niveau de l’arc. neurones de type pro-opiomélanocrotine (POMC) de souris ob/ob et de type sauvage. Cela a été fait en modélisant les neurones POMC de type mHypoN41 (N41) in vitro.
Des techniques morphologiques, pharmacologiques, électrophysiologiques et biochimiques spécifiques aux cellules ont été combinées pour élucider les voies sous-jacentes à la perte d’entrées α-MSH dérivées de POMC lors de conditions de signalisation de la leptine altérées ou réduites.
L’équipe a recruté 60 hommes (30 personnes non obèses et 30 personnes obèses) du centre de recherche et de formation en médecine du vieillissement (CeRMA) de l’Université de Molise en Italie. Les personnes ayant un indice de masse corporelle (IMC) supérieur à 30 étaient considérées comme obèses selon les critères de l’Organisation mondiale de la santé (OMS). Des échantillons de sang ont été prélevés sur les participants après une nuit de jeûne pour évaluer les niveaux sérologiques de 2-AGP et d’OX-A.
Des souris mâles C57BL/6 ont été utilisées pour les expérimentations animales et une réaction en chaîne par polymérase (PCR) a été réalisée pour le génotypage. Les animaux murins ont reçu des infections intrapéritonéales (IP) de véhicule-DPBS, OX-A, leptine, SB334867, PF431396, O-7460, 2-AG-(d8), 2-AGP et AM095. Des pastilles pesant 5,0 grammes ont été placées dans chaque cage pour évaluer la consommation de nourriture, et leurs poids ont été évalués le lendemain.
Après le in vivo expériences, des tissus cérébraux ont été obtenus pour des analyses d’immunohistochimie (IHC), d’immunofluorescence et de microscopie confocale. Des expériences de culture cellulaire ont été réalisées en utilisant des cellules neuronales mHypoE-N41 de souris hypothalamiques.
La densité d’immunoréactivité de ppT231-Tau a été évaluée. La spécificité des anticorps murins anti-récepteur LPA de type 1 (LPA1R) a été confirmée sur la base des réactions d’immunoperoxydase. Par la suite, une analyse Western blot et une microscopie électronique à lumière corrélative (CLEM) ont été réalisées.
Les niveaux de 2-AG et de 2-AGP ont été déterminés par chromatographie liquide-spectrométrie de masse (LC-MS) et les niveaux d’OX-A ont été déterminés par des dosages immuno-enzymatiques (ELISA).
Résultats
Dans le cas de carences aiguës ou chroniques en leptine, chez les souris privées de nourriture de courte durée et les souris ob/ob obèses, respectivement, une hyperactivation neuronale de l’orexine-A, une recherche de nourriture accrue et une hyperexcitation ont été observées avec la synthèse de 2-AG régulée à la hausse chez l’hypothalamus.
L’augmentation de l’expression de 2-AG provoquée par l’orexine A a entraîné une production accrue de 2-arachidonoyl-sn-glycérol-3-phosphate dérivé de 2-AG, un acide lysophosphatidique (LPA) biologiquement actif.
La surproduction de 2-AGP s’est produite dans la LH d’animaux murins déficients en leptine, favorisant la consommation de nourriture en diminuant l’apport synaptique exprimant l’hormone stimulant les mélanocytes alpha aux cellules neuronales d’orexine-A via l’activation du récepteur LPA de type 1 (LPA1-R).
De plus, la régulation à la hausse de 2-AGP a augmenté les niveaux de pT231-Tau dans les projections d’hormone stimulant les mélanocytes alpha, régulées par l’activité de la voie de signalisation pTyr216-GSK3β. L’expression de 2-AGP et d’orexine-A chez les animaux murins et les humains obèses est fortement corrélée.
La carence en leptine chez les animaux murins a amélioré la signalisation de l’orexine-A dans le noyau arqué (ARC), la surproduction de 2-AG et les niveaux élevés de 2-AGP. Chez les humains obèses, une régulation positive de l’expression sérologique de 2-AGP a été observée. Le LPA a conduit l’alimentation par son action au niveau du récepteur post-synaptique du LPA de type 1 dans les cellules neuronales POMC murines.
Le manque de leptine et l’augmentation des niveaux d’OX-A ont augmenté les niveaux de pT231-Tau dans les neurones POMC via l’activité 2-AGP. La leptine et le 2-AGP ont affecté la phosphorylation des protéines Tau dans l’ARC en modulant les activités de GSK-3β de manière contrastée.
Le 2-AGP a réduit l’impulsion excitatrice sur les neurones orexine-A hypothalamiques latéraux. La carence en leptine et la phosphorylation induite par le 2-AGP des protéines Tau ont entraîné la rétraction des projections dérivées de POMC vers l’hypothalamus latéral.
Le 2-AGP a agi comme un messager autocrine orexigène et a induit la rétraction des entrées α-MSH vers les neurones orexine-A grâce à une phosphorylation accrue de la protéine Tau. Projections de l’hormone de stimulation des mélanocytes alpha-remodelage régulées par 2-AG et 2-AGP vers l’orexine-A péricarye qui contrôle négativement l’efficacité synaptique des entrées anorexigènes de la mélanocortine.
Conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont mis en évidence un nouveau mécanisme de régulation de l’homéostasie énergétique qui explique la diminution des apports glutamatergiques d’α-MSH aux neurones orexine-A hypothalamiques latéraux en période de carence en leptine.
Le ciblage du nouveau mécanisme de plasticité synaptique hypothalamique, qui dépend du métabolisme du 2-AG, est indépendant de expression du récepteur cannabinoïde de type 1 (CB1) et pourrait être responsable de l’hyperphagie après une privation de nourriture et pendant l’obésité. Cela pourrait aider à développer de nouvelles thérapies pour gérer l’obésité et les troubles de santé associés.
