« Comment le cerveau distingue-t-il le glucose des nombreux nutriments absorbés dans l'intestin? » Dans une étude révolutionnaire, une équipe de recherche de Kaist a découvert un circuit de cerveau intestinal qui permet au cerveau de reconnaître sélectivement le glucose – à travers simplement l'enregistrement de l'apport calorique total. Cette découverte ouvre une nouvelle avenue pour développer des stratégies ciblées pour contrôler l'appétit et traiter les troubles métaboliques tels que l'obésité et le diabète.
Le 9 juillet, Kaist (le président Kwang Hyung Lee) a annoncé que la recherche était dirigée par le professeur Greg SB Suh du Département des sciences biologiques en collaboration avec le professeur Young-Gyun Park (Barneuro), le professeur Seung-hee Lee (Département de sciences biologiques), et des chercheurs d'Albert Einstein College of Medicine à New York.
L'équipe a démontré que, dans un état de faim, les animaux sont capables de détecter et de sélectionner préférentiellement la D-glucose dans l'intestin via un circuit intestinal spécialisé.
Bien que l'on sache depuis longtemps que l'intestin transmet des informations caloriques au cerveau pour réguler l'appétit – principalement en supprimant les neurones liés à la faim dans l'hypothalamus – cette étude est la première à révéler une voie neuronale spécifique à la nutriment qui permet au cerveau de détecter le glucose lui-même, et pas seulement un contenu calorique général.
En utilisant une combinaison d'optogénétique, d'imagerie neuronale et de perfusions en nutriments, les chercheurs ont constaté qu'un sous-ensemble de neurones CRF dans le noyau paraventriculaire (PVN) de l'hypothalamus répond sélectivement – et rapidement – au D-glucose introduit directement dans le petit intestin. Ces neurones n'ont pas répondu ou répondu inversement à d'autres nutriments comme la L-glucose, les acides aminés ou les graisses.
Une cartographie supplémentaire de la voie a montré que les signaux de D-glucose sont transmis de l'intestin grêle au noyau parabrachial dorsolatéral (PBNDL) dans le tronc cérébral via la moelle épinière, puis relayés aux neurones CRF dans le PVN. Cela contraste avec les signaux des acides aminés et des graisses, qui se rendent au cerveau via le nerf vague.
L'inhibition de l'activité des neurones CRF chez les souris à jeun a éliminé leur préférence naturelle pour le glucose, confirmant la nécessité de ce circuit pour la sélection des nutriments spécifiques au glucose.
L'étude s'appuie sur les travaux antérieurs du professeur Suh à NYU, où son équipe a identifié les neurones DH44 aux mouches des fruits qui détectent le sucre dans l'intestin. Inspiré par la possibilité que les mammifères puissent posséder des neurones similaires à détection de glucose, l'équipe kaist a lancé cette enquête.
Le Dr Jineun Kim (Ph.D. Kaist, maintenant à Caltech) a joué un rôle de premier plan dans l'étude, démontrant que les souris à jeun préféraient le glucose aux autres nutriments délivrés directement dans l'estomac et que les neurones du CRF ont répondu en temps réel. Wongyo Jung (Kaist BS, maintenant un étudiant de doctorat à Caltech) a contribué des analyses de modélisation et de comportement, tandis que le Dr Shinhye Kim a révélé le rôle de neurones vertébraux spécifiques dans la transmission de signaux nutritifs de l'intestin au cerveau.
Drs. Kim et Kim ont noté,
« Cette étude a commencé par une question simple mais fondamentale: comment le cerveau distingue-t-il le glucose des autres nutriments absorbés dans l'intestin? Nous avons montré que les circuits du cerveau intestinal basé sur la colonne vertébrale jouent un rôle central dans le maintien de l'équilibre énergétique et de l'homéostasie métabolique. »
Le professeur Suh a ajouté,
« En identifiant une voie de cerveau intestinale spécialisée pour la détection du glucose, cette recherche ouvre de nouvelles possibilités thérapeutiques pour les maladies métaboliques. À l'avenir, nous visons à étudier comment des circuits similaires détectent d'autres nutriments essentiels, tels que les acides aminés et les graisses, et comment ces systèmes interagissent. »
doctorat L'étudiant Jineun Kim, le Dr Shinhye Kim et l'étudiant Wongyo Jung (co-primialement des auteurs) ont contribué à cette étude, qui a été publiée en ligne dans la revue internationale Neurone le 20 juin 2025.
