Les scientifiques ont découvert il y a des années que l'hypothalamus – qui aide à gérer la température corporelle, la faim, la libido, le sommeil et plus – comprend des neurones qui expriment la protéine opsine 3 (OPN3). Il était cependant beaucoup moins clair, ce que cette protéine de détection de lumière fait si profondément à l'intérieur du cerveau.
Une étude publiée dans PNA suggère que OPN3 joue un rôle important dans la régulation de la consommation alimentaire.
Nos résultats découvrent un mécanisme par lequel le récepteur non visuel de l'opsine OPN3 module l'apport alimentaire via le récepteur MC4R du récepteur de la mélanocortine 4, qui est crucial pour réguler l'équilibre énergétique et le comportement d'alimentation. Cette constatation est intéressante car les mutations de perte de fonction dans MC4R sont une cause génétique connue de l'obésité chez l'homme. «
Elena Oancea, professeur de sciences médicales, Carney Institute for Brain Science, Brown University
L'étude a été dirigée par Hala Haddad, qui a mené la recherche pendant un doctorat. Étudiant puis associé de recherche postdoctorale chez Brown, avec des auteurs principaux Oancea et Richard Lang, directeur du groupe Visual Systems chez Cincinnati Children's.
L'équipe de recherche a rapporté que OPN3 fonctionnait avec MC4R et le canal de potassium KIR7.1 pour réguler certains signaux cellulaires ainsi que le tir neuronal dans un domaine clé qui contrôle le bilan énergétique. Notamment, lorsque les souris ont été conçues pour manquer d'OPN3 dans cette partie de l'hypothalamus, ils ont mangé significativement moins et étaient moins actifs que les souris témoins.
« Nous sommes très heureux d'avoir, pour la première fois, un mécanisme cellulaire de ce que fait OPN3 dans le cerveau », a déclaré Oancea.
L'OPSIN 3 a fait l'objet de recherches dans le laboratoire d'Oancea depuis près d'une décennie, et l'équipe a découvert qu'elle était présente dans les mélanocytes, où elle fonctionne en pigmentation, et a développé un modèle de souris pour identifier les régions cérébrales spécifiques où cette protéine est exprimé. Des chercheurs du laboratoire de Lang ont également étudié l'OPN3 dans les tissus adipeux et dans le cerveau, à l'aide d'outils de génétique de souris. Les deux équipes de recherche ont commencé à collaborer vers 2020.
Bien que leurs résultats ajoutent un aperçu important de la fonction de l'OPN3, les chercheurs ont déclaré que davantage d'étude était nécessaire pour déterminer si le mécanisme fonctionne également de manière similaire dans le cerveau humain.
« Alors que nous avons identifié le mécanisme et la fonction de l'OPN3 dans cette région de l'hypothalamus, le fonctionnement de ce récepteur dans d'autres domaines du cerveau reste insaisissable », a déclaré Oancea. « Il doit y avoir un paradigme commun pour la fonction OPN3 dans différents domaines, et nous recherchons toujours cela. »
De plus, « l'analyse actuelle ne résout pas la question de savoir si OPN3 peut fonctionner comme un capteur de lumière dans le cerveau de la souris », a déclaré Lang. « Cela reste à résoudre dans les études futures. »
La régulation du comportement alimentaire et du poids corporel est extrêmement complexe, a déclaré Oancea.
« Déterminer comment résoudre ces problèmes complexes nécessite une compréhension plus large des processus cellulaires impliqués », a-t-elle déclaré.
Cette étude a été soutenue par l'installation d'imagerie de l'Université Brown et le noyau de microscopie, et le noyau d'édition transgénique animal et génomique chez Cincinnati Children's. Le financement de la recherche est venu des National Institutes of Health (R01AR076241, R01EY027077, R01EY032029, R01EY032752, R01EY032566 et R01EY034456) et de la National Science Foundation, entre autres sources.
