Dans un article récent publié sur le serveur de prépublication bioRxiv*, les chercheurs ont vérifié si l’exposition à une teneur élevée en fructose au début de la vie affectait directement la fonction essentielle des microglies pour altérer le développement neurologique des nouveau-nés, conduisant parfois à un comportement de type anxieux.
Étude: Une exposition élevée au fructose au début de la vie perturbe la fonction des microglies et entrave le développement neurologique. Crédit d’image : fizkes/Shutterstock.com
*Avis important: bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ni être traités comme des informations établies.
Sommaire
Arrière-plan
Chez les mammifères, les microglies, les macrophages résidents du système nerveux central (SNC), exécutent l’élagage synaptique et la phagocytose des neurones mourants, un processus bien connu sous le nom d’efférocytose.
La perturbation de l’élagage synaptique, conduisant à la non-élimination des neurones mourants, à tous les stades de l’efférocytose, affecte probablement le processus de développement neurologique.
Plusieurs études ont mis en évidence les risques pour la santé liés à la surconsommation d’aliments et de boissons contenant du sirop de maïs à haute teneur en fructose (HFCS). Ainsi, au cours des dernières décennies, il est apparu comme l’un des facteurs de risque d’obésité, de diabète et de maladies cardiovasculaires (MCV).
Des expériences avec des animaux de laboratoire ont également montré qu’une consommation chronique élevée de fructose pourrait spécifiquement augmenter le catabolisme ou la fructolyse du fructose dans le foie et l’intestin grêle.
Cependant, les études n’ont pas encore découvert dans quelle mesure une teneur élevée en fructose affecte la fonction cellulaire du SNC.
Néanmoins, comme le suggèrent de nombreuses études épidémiologiques, une consommation chronique élevée de fructose augmente le risque de déficits neurodéveloppementaux, en particulier chez les femmes enceintes et les adolescentes, où elle déclenche de l’anxiété et des troubles de l’humeur.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont nourri des souris adultes C57BL/6J de type sauvage avec des régimes témoins (CD) et riches en fructose (HF) au moins une semaine avant l’accouplement et ont maintenu le même régime tout au long de la gestation et de la lactation.
De même, ils ont nourri (par voie intragastrique) 50 μL d’eau stérile avec ou sans fructose à une dose prédéfinie de 45 mg/souris du jour périnatal (P)1 au jour P7 pour endiguer les nouveau-nés.
Notamment, à P7, l’élagage synaptique médié par les microglies et la clairance des neurones mourants culminent. Cette dose représentait 45 % de la dose quotidienne administrée aux souris adultes par gavage oral et par consommation humaine de <12 oz de boisson sucrée au fructose.
Ensuite, les chercheurs ont récolté des cerveaux de souris néonatales pour des examens par immunofluorescence et microscopiques confocaux.
Ils ont obtenu un minimum de 4 champs de vision (FOV) du cortex préfrontal et du cortex, qu’ils ont utilisés pour l’analyse morphologique microgliale.
De plus, les chercheurs ont utilisé une suite d’approches pour identifier les changements morphologiques des microglies indiquant un dysfonctionnement cellulaire.
Par exemple, ils ont utilisé le test TUNEL (terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling) pour identifier les neurones morts non éliminés. De même, ils ont analysé les microglies pour la protéine de densité post-synaptique 95 (PSD95), une lecture pour l’élagage synaptique.
L’équipe a également vérifié si le transporteur néonatal de glucose 5 (GLUT5), également connu sous le nom de SLC2A5, est nécessaire pour les phénotypes de microglies observés chez les souris traitées par HF.
Les chercheurs ont également évalué les effets d’une teneur élevée en fructose sur la microglie humaine à l’aide de cellules de type microglie dérivées de cellules souches pluripotentes humaines (hPSC).
Ils ont utilisé des microglies primaires isolées de nouveau-nés déficients en GLUT5 pour analyser la capacité de phagocytose dans des conditions HF et déterminer si ce processus était lié au transport du fructose. Ils ont évalué la phagocytose microgliale des terminaisons synaptiques et des neurones apoptotiques.
L’équipe a utilisé [2- 13C]-résonance magnétique nucléaire (RMN) du fructose-carbone pour quantifier le métabolisme du fructose in vivo.
Enfin, l’équipe a soumis des souris de type sauvage ou déficientes en GLUT5 élevées par des mères sous régime CD ou HF à trois évaluations comportementales : la reconnaissance d’objets nouveaux (NOR), le labyrinthe de Barnes modifié et l’extinction de la peur.
Alors que le NOR évaluait largement la cognition animale et la mémoire de reconnaissance, la tâche modifiée du labyrinthe de Barnes évaluait la mémoire spatiale et de travail, ainsi que l’extinction de la peur, une tâche d’apprentissage associatif, testant l’acquisition de la peur (par le conditionnement) et son inversion (extinction).
Des études ont impliqué des tâches d’extinction de la peur dans divers troubles anxieux, notamment le trouble de stress post-traumatique (SSPT).
Résultats et conclusions
L’étude a fourni une explication mécaniste à l’observation selon laquelle une exposition à une teneur élevée en fructose au début de la vie pourrait augmenter le risque de troubles anxieux à l’adolescence en ayant un impact direct sur la phagocytose des microglies et le développement neurologique néonatal.
La manière dont cela est pris en compte dans le développement de l’adolescent humain reste inconnue, compte tenu de la récente augmentation des troubles de l’humeur et de l’anxiété à l’échelle mondiale, en particulier après la pandémie de COVID-19.
Dans cette étude, une exposition élevée au fructose a conduit les microglies à cataboliser le fructose en fructose 6-phosphate en utilisant la céto hexokinase dans le foie et l’intestin grêle, ou hexokinase 2 (HK2).
Ainsi, la suppression de HK2 ou l’inhibition pharmacologique a augmenté l’activité phagocytaire microgliale et sa supplémentation a inversé le processus. Les études futures devraient déterminer comment l’activité enzymatique de HK2 fonctionne pour supprimer ou améliorer la phagocytose des microglies néonatales.
Avec le vieillissement, l’expression microgliale de GLUT5 a augmenté dans les microglies de souris et humaines. jen vivo et in vitro Le traçage du fructose basé sur la RMN a montré que les microglies néonatales utilisaient GLUT5 pour métaboliser le fructose, mais supprimaient leur capacité phagocytaire.
L’absorption et le catabolisme du fructose dépendant du GLUT5 induits par l’HF ont reprogrammé le métabolisme des microglies vers un état hypo- ou non phagocytaire à l’âge adulte.
En effet, la régulation positive de GLUT5 et l’augmentation du catabolisme du fructose pourraient être les principaux déterminants de la longévité microgliale.
Ainsi, il est crucial de comprendre comment les microglies adultes utilisent le GLUT5 et le fructose chez les individus malades et en bonne santé, compte tenu en particulier de l’utilisation généralisée du HFCS comme additif dans l’industrie alimentaire.
En outre, les résultats des tests comportementaux suggèrent qu’une exposition précoce à une teneur élevée en fructose affectait le développement de troubles anxieux (par exemple, le SSPT), mais pas la mémoire.
Conclusion
En conclusion, les résultats de l’étude ont de profondes implications sur la grossesse et le développement de l’adolescent, d’autant plus que l’élagage synaptique microglial et la phagocytose se poursuivent tout au long de l’adolescence chez l’homme.
Cela pourrait être difficile car cela élargit la fenêtre dans laquelle la consommation de HF peut être dangereuse.
*Avis important: bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ni être traités comme des informations établies.
