Dans un récent Frontières en neurosciences étude de journal, les chercheurs décrivent comment l’axe intestin-cerveau facilite la communication entre le tractus gastro-intestinal (GI) et le cerveau pour réguler les comportements de consommation alimentaire. Certains des médiateurs clés impliqués dans ce processus comprennent les hormones gastro-intestinales, les lipides bioactifs, les neurotransmetteurs, les métabolites bactériens et les composés.
Étude: Microbes intestinaux et récompense alimentaire : de l’intestin au cerveau. Crédit d’image : ktsdesign / Shutterstock.com
Sommaire
Introduction
Le développement de la masse grasse et l’obésité ont été associés à des comportements alimentaires inappropriés.
La prise alimentaire est régulée par des systèmes de contrôle homéostatiques et non homéostatiques, ainsi que par la signalisation médiée par le microbiote intestinal. Alors que la voie de contrôle homéostatique est déclenchée par la faim, les voies de contrôle non homéostatiques sont associées à des systèmes de récompense dans le cerveau.
Les approches thérapeutiques visant à optimiser le microbiote intestinal pourraient altérer les perceptions de la récompense alimentaire et, par conséquent, modifier les comportements alimentaires. Ces nouvelles approches pour lutter contre l’obésité sont susceptibles d’offrir de meilleurs taux de réussite.
Les composants de l’axe intestin-cerveau
L’axe intestin-cerveau relie le système nerveux central (SNC) au tractus gastro-intestinal pour relayer les informations concernant l’état énergétique entre les deux systèmes. Les voies nerveuses et systémiques sont responsables de la communication entre le SNC et le tractus gastro-intestinal.
Certains des composants clés de la voie nerveuse comprennent les voies nerveuses vagales et splanchniques, qui permettent aux informations sensorielles de voyager du tractus gastro-intestinal supérieur au SNC via des fibres afférentes. Certains des différents stimuli du tractus gastro-intestinal qui peuvent être transmis au nerf vague comprennent la mobilité, la distension, ainsi que l’activité de différents récepteurs d’hormones gastro-intestinales, y compris ceux du glucagon-like peptide 1 (GLIP-1), de la cholécystokinine (CCK ), le peptide YY (PYY) et la ghréline.
À l’inverse, la voie systémique décrit les fonctions endocriniennes du tractus gastro-intestinal et comment elles transmettent de manière similaire des informations concernant l’état énergétique au cerveau. Les cellules entéroendocrines intestinales (CEE), présentes dans l’intestin grêle et le gros intestin, contribuent à la synthèse et à la libération de divers peptides et de plus de 30 hormones dans la circulation sanguine.
Le contrôle homéostatique de la prise alimentaire sur les signaux périphériques. Les hormones ou neurotransmetteurs orexigènes sont en vert ; les hormones anorexigènes ou les neurotransmetteurs sont en rouge. PVN : noyau paraventriculaire ; SIM1, facteur de transcription BHLH familial 1 ; LH, hypothalamus latéral ; MCH, hormone de concentration de mélanine ; Arc, noyau arqué ; AgRP, protéine apparentée à l’agouti ; NPY, neuropeptide Y; POMC, pro-opiomélanocortine ; CART, transcription liée à la cocaïne-amphétamine ; NTS, noyau tractus solitarus ; VAN, nerfs afférents vagaux ; CCK, cholécystokinine ; GLP-1, peptide de type glucagon 1 ; PYY, peptide YY; MC4R, récepteur de la mélanocortine 4. Créé avec BioRender.com.
Comment les hormones gastro-intestinales contrôlent l’apport alimentaire
Le contrôle homéostatique de l’apport alimentaire surveille la consommation d’énergie pour s’assurer que le corps maintient un poids stable au fil du temps. Ce système s’appuie sur les neurones hypothalamiques pour transmettre au cerveau des informations concernant l’apport alimentaire, l’appétit et la satiété.
Plus précisément, le noyau arqué (Arc) de l’hypothalamus est constitué de divers types de neurones. Par exemple, les neurones pro-opiomélanocortine (POMC) suppriment l’apport alimentaire, tandis que les neurones co-exprimant la protéine liée à l’agouti (AgRP) et le neuropeptide Y (NPY) inhibent les actions des neurones POMC.
L’insuline, la CCK, le GLP-1, la leptine, la ghréline, le PYY et le peptide insulinotrope dépendant du glucose (GIP) maintiennent le contrôle homéostatique de la prise alimentaire. Suite à la sécrétion du pancréas, l’insuline, par exemple, pénètre dans la circulation sanguine en réponse à une augmentation de la glycémie après la consommation d’aliments. Alors que l’insuline est en grande partie responsable de l’absorption du glucose par les tissus périphériques à des fins énergétiques, cette hormone inhibe les activités des neurones AgRP/NPY dans le cerveau.
Le système de récompense contrôlant l’apport alimentaire non homéostatique. Nac, noyau accumbens ; GABA, acide γ-aminobutyrique; VTA, aire tegmentale ventrale. Créé avec BioRender.com.
La leptine, qui est produite par les cellules graisseuses à un niveau qui reflète la masse grasse d’un individu, est également libérée dans la circulation. Comme l’insuline, la leptine exerce des effets similaires sur les neurones AgRP/NPY, entraînant ainsi des effets anorexigènes.
A l’inverse, la ghréline, qui est synthétisée par l’estomac, stimule la consommation alimentaire et, de ce fait, est considérée comme une hormone orexigène. Plus précisément, cette hormone inhibe l’activité POMC et active les neurones AgRP et NPY.
La CCK, qui est produite par un sous-type de CEE, est sécrétée en réponse à certains nutriments tels que les lipides et les protéines dans la lumière intestinale. Le GIP est également produit en réponse à la présence de glucose et de graisses suite à la consommation d’aliments. La CCK et le GIP exercent tous deux des effets anorexigènes, ce dernier étant médié par le GLP-1.
Fait important, d’autres organes contribuent au contrôle homéostatique de la prise alimentaire. Par exemple, le tissu adipeux et le pancréas sécrètent respectivement de l’adiponectine et de l’amyline, qui aident tous deux à contrôler la glycémie.
Le rôle du système de récompense
L’apport alimentaire est également contrôlé par le système de récompense non homéostatique, qui est responsable des sentiments agréables entourant la consommation alimentaire. Le système de récompense préfère les aliments savoureux, souvent riches en sucres et en graisses et souvent basés sur le goût, l’odeur, la texture et l’apparence des aliments.
Ce système de récompense semble être régulé par la voie mésocorticolimbique, qui est largement contrôlée par la dopamine, qui peut être libérée suite à la consommation d’aliments appétents. De plus, l’acide γ-aminobutyrique (GABA) et les neurones libérant des glutamatergiques, ainsi que les endocannabinoïdes, participent également aux processus de récompense.
Physiopathologie de l’obésité
L’obésité est influencée à la fois par les systèmes homéostatiques et non homéostatiques.
Plusieurs gènes sont impliqués dans le contrôle homéostatique des aliments, qui est souvent altéré chez les personnes souffrant d’obésité morbide. Par exemple, certains gènes semblent provoquer la surexpression de la leptine dans les tissus adipeux chez les personnes obèses, ce qui peut ensuite entraîner l’apparition d’une résistance à la leptine.
Il a également été rapporté que la résistance à l’insuline contribue au développement de l’obésité et du diabète de type 2 ; cependant, cette association reste mal comprise.
En termes d’impact du système de récompense sur l’obésité, la suralimentation à long terme précipite un système de récompense dopaminergique dérégulé, comme en témoigne la réduction de la libération de dopamine.
Ces comportements modifiés de récompense alimentaire sont collectivement appelés «dépendance alimentaire», car ils présentent des comportements neuronaux similaires à ceux observés lors de la toxicomanie. Au cours de la dépendance alimentaire, la stimulation par des stimuli appétissants répétés conduira à un désir d’augmenter la quantité de nourriture consommée. Cela amènera par la suite l’individu à éprouver un plaisir similaire en mangeant le même aliment à l’avenir.
Le rôle du microbiote intestinal
Le microbiome intestinal module le métabolisme et l’apport alimentaire via l’axe intestin-cerveau. La modification de la composition du microbiote intestinal a été proposée comme approche ciblée de la gestion de l’obésité, par exemple par l’administration de micro-organismes commensaux comme les probiotiques.
Il a été démontré que l’absence de microbiote intestinal bénéfique, qui peut survenir en raison de l’utilisation d’antibiotiques, altère le système dopaminergique. En fait, il a été démontré que les souris sans germes préfèrent les produits alimentaires riches en lipides et en saccharose par rapport aux souris témoins.
Dans l’ensemble, des recherches supplémentaires impliquant les approches ciblées sur le microbiote intestinal pour le traitement de l’obésité sont justifiées.
