L'étude révèle des neurones hippocampiques distincts qui régulent le choix, la mémoire et l'apport en nutriments, offrant ainsi des cibles potentielles pour lutter contre l'obésité.
Étude: Des ensembles hippocampiques orexigènes distincts façonnent le choix alimentaire en améliorant la mémoire contextuelle et la motivation. Crédit d’image : beats1/Shutterstock.com
Dans une étude récente publiée dans Nature Metabolism, les chercheurs ont identifié des populations neuronales distinctes dans l'hippocampe (HPC) sensibles aux sucres ou aux graisses.
Arrière-plan
La survie dépend d'une acquisition suffisante de nourriture pour répondre aux demandes métaboliques. En tant que telle, la capacité de construire une carte cognitive et de naviguer vers une source alimentaire connue confère un avantage concurrentiel.
L'association répétée d'indices contextuels ou discrets à la nourriture d'une manière qui prédit la consommation alimentaire conduit à un état de motivation qui élève le désir de manger.
Ce comportement adaptatif est dépassé dans l’environnement alimentaire actuel caractérisé par l’inondation d’indices liés à l’alimentation et d’aliments riches en graisses et en sucre. Notamment, les mécanismes d’apprentissage associatif associant les signaux alimentaires à la consommation d’aliments riches en calories augmentent la susceptibilité à l’obésité.
Par conséquent, élucider les mécanismes sous-jacents à la formation de la mémoire sur les signaux contextuels liés à la consommation de sucre et de graisse pourrait s’avérer prometteur pour lutter contre l’obésité.
Le HPC est un substrat neuronal essentiel à la formation de mémoires épisodiques et à la cartographie cognitive. Des études récentes suggèrent que le HPC joue un rôle dans la régulation de la prise alimentaire. Il a été rapporté que les lésions HPC chez le rat augmentent la consommation alimentaire et le poids corporel.
La perturbation des fonctions HPC a été associée à l'obésité. En outre, un régime riche en graisses et en sucres (HFHS) altère la mémoire épisodique dépendante du HPC et les tâches d’apprentissage spatial chez les rats.
L'étude et les résultats
Dans la présente étude, les chercheurs ont examiné si le sucre et les graisses activaient les neurones HPC dotés d’une fonction orexigène. Premièrement, ils ont évalué si le HPC s’activait en réponse à des nutriments individuels en mesurant l’immunofluorescence Fos chez la souris en réponse à des perfusions intragastriques (IG) de sucre, de graisse ou de solution saline.
Les niveaux de Fos ont augmenté dans des populations neuronales distinctes au sein du HPC dorsal (dHPC) chez les receveurs de graisse ou de sucre par rapport aux receveurs de solution saline.
Ensuite, l’équipe a quantifié l’expression de Fos dans le dHPC après des perfusions d’IG chez des souris ayant subi une vagotomie sous-diaphragmatique ou une chirurgie fictive. Les souris témoins ayant reçu une perfusion de solution saline IG présentaient un faible dHPC Fos qui augmentait en réponse à la graisse ou au sucre.
En revanche, l'expression de Fos induite par les nutriments était significativement plus faible dans le dHPC chez les souris vagotomies, ce qui suggère que le nerf vague était nécessaire pour relayer les signaux vers le dHPC.
De plus, un FosPIÈGE La souris a été utilisée pour comparer l'activité neuronale après des infusions de sucre et de graisse chez la même souris. L’équipe a identifié deux populations de neurones dHPC différemment sensibles aux sucres et aux graisses.
Pour caractériser ces neurones, les phénotypes des neurotransmetteurs ont été examinés pour l'acide gamma-aminobutyrique (GABA) et le transporteur vésiculaire de glutamate 1 (vGLUT1). L'expression du GABA a été détectée dans <5 % des neurones dHPC sensibles au sucre ou aux graisses.
En revanche, vGLUT1 est largement étiqueté dans tout le dHPC. La plupart des neurones dHPC sensibles au sucre et aux graisses sont colocalisés avec vGLUT1. Ensuite, l’équipe a cherché à évaluer le rôle des populations sensibles aux nutriments dans le contrôle de l’apport alimentaire.
Pour cela, les populations distinctes activées par le sucre ou la graisse à FosPIÈGE les souris ont été génétiquement ciblées en les ablant sélectivement à l'aide d'un virus Cre-dépendant exprimant la caspase ou d'un virus témoin.
Les souris avaient le choix entre des bouteilles contenant de la graisse ou du sucre, et leur consommation était mesurée à l'aide d'un lickomètre. Les souris ayant subi une ablation des neurones sensibles au sucre ont montré une réduction de 50 % de leur consommation de sucre par rapport aux témoins, sans effet sur la consommation de graisses. En revanche, ceux ayant subi une ablation des neurones sensibles aux graisses avaient une consommation de graisses réduite de 40 %, sans modification de leur consommation de sucre.
Lorsque les bouteilles étaient présentées une à la fois, l’ablation des neurones sensibles au sucre n’affectait pas la consommation de graisses ou de sucre, tandis que l’ablation des neurones sensibles à la graisse réduisait la consommation de graisses mais pas la consommation de sucre.
Cela indique que les neurones sensibles au sucre influencent le choix, tandis que les neurones sensibles aux graisses influencent à la fois le choix et la consommation. Ensuite, les chercheurs ont examiné les mécanismes par lesquels les neurones dHPC contrôlent l’apport en nutriments spécifiques.
Une tâche de mémorisation de l'emplacement des gobelets alimentaires a été adaptée pour déterminer si les neurones conservent des informations contextuelles sur l'emplacement des sucres et des graisses. Les souris ont été acclimatées à un nouveau contexte avec deux boîtes de Pétri vides ; pendant l'entraînement, un plat contenait des gouttelettes de graisse ou de sucre, tandis que l'autre contenait des gouttelettes d'eau. Après l’entraînement, des plats vides ont été utilisés pour tester si les souris pouvaient se souvenir de la position du quadrant apparié par les nutriments.
Les souris témoins ont discriminé le quadrant apparié au sucre lors de tests effectués une heure et 24 heures après la séance d'entraînement finale. Cependant, les souris ayant subi une ablation des neurones dHPC sensibles au sucre n'ont pas réussi à distinguer l'emplacement du plat de sucre. De plus, une nouvelle tâche objet en contexte a été réalisée pour déterminer si la mémoire spatiale généralisée est affectée.
Les chercheurs ont noté que l’ablation des neurones sensibles au sucre ou aux graisses n’avait aucun impact sur le temps d’exploration du nouvel objet, alors que les souris témoins passaient plus de temps à l’explorer.
Cela suggère que la suppression des neurones sensibles aux nutriments influence la mémoire contextuelle de l'emplacement des nutriments, et que ces neurones sont spécifiques aux aliments sans aucun effet sur la mémoire contextuelle des objets sans rapport avec les aliments.
D'autres expériences ont confirmé que les neurones dHPC sensibles au sucre et aux graisses étaient orexigènes, favorisant la consommation d'un régime obésogène.
Des souris exprimant la caspase Cre-dépendante dans les neurones sensibles au sucre ont été générées pour évaluer la nécessité des neurones dHPC dans la régulation de l'apport énergétique. Ces souris ont été nourries avec un régime HFHS pendant 10 jours. Les souris traitées à la caspase ont montré une diminution de la consommation de HFHS, due à une fréquence réduite des repas.
De plus, les souris traitées à la caspase ont maintenu une masse grasse et un poids corporel stables, tandis que les témoins ont gagné en masse grasse et en poids. La masse grasse était significativement plus faible chez les souris traitées à la caspase à quatre semaines que chez les témoins. De même, l’ablation par la caspase des neurones dHPC sensibles aux graisses a considérablement réduit la consommation d’un régime riche en graisses basé sur des portions de repas plus petites.
Conclusions
Les résultats illustrent le rôle critique du dHPC dans le contrôle de la prise alimentaire. L’équipe a identifié des populations orexigéniques distinctes de neurones dHPC qui répondent sélectivement au sucre ou aux graisses. Bien que les deux populations neuronales sensibles aux nutriments soient orexigènes, elles exercent un contrôle différentiel sur le choix des macronutriments, la mémoire et la motivation.
Les neurones sensibles aux graisses influencent principalement la motivation, tandis que les neurones sensibles au sucre affectent la mémoire spatiale. Dans l’ensemble, l’étude a établi le dHPC comme une région cérébrale vitale avec de multiples populations orexigènes, offrant des cibles thérapeutiques potentielles contre l’obésité.
