Caractérisation de différentes sous-populations de neurones à POMC hypothalamiques dans la régulation de la balance énergétique.

Abstract

L’obésité est une maladie chronique d’origine multifactorielle, caractérisée par une accumulation excessive de graisse corporelle néfaste pour la santé et dont la prévalence n’a cessé de croître au niveau mondial depuis les années 1980. Représentant un facteur de risque pour le diabète de type II, les maladies cardiovasculaires et différentes formes de cancer, l’obésité est aujourd’hui un enjeu majeur de santé publique. Malheureusement, les traitements pharmacologiques disponibles sont rares et peu efficaces. Ainsi, l’étude des mécanismes biologiques qui sous-tendent la régulation du poids corporel pourrait permettre de découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques et se révéler utile dans la lutte contre ce fléau moderne. Le cerveau joue un rôle clé dans le contrôle de la prise alimentaire et du métabolisme. En particulier, certains neurones hypothalamiques, appelés neurones à POMC, sont classiquement décrits comme étant responsables de la satiété. Jusqu’alors, la plupart des études menées sur ces neurones se sont concentrées sur leur production de neuropeptides, mais de récentes découvertes ont mis à jour l’existence de sous-populations, caractérisées par leur capacité à sécréter différents neurotransmetteurs (glutamate, GABA ou les deux). Les conséquences fonctionnelles de cette hétérogénéité, jusqu’à alors largement insoupçonnée, sont à ce jour inconnues. L’objectif général de cette thèse est d’étudier le rôle spécifique de différentes sous-populations de neurones à POMC, en fonction du neurotransmetteur qu’ils libèrent : on distinguera alors les neurones à POMC-Glut (glutamatergiques purs), POMC-GABA (GABAergiques purs) et POMC-Glut/GABA (mixtes). Trois objectifs ont été définis : Développer une nouvelle technique de neuro-anatomie afin de détecter les différentes sous-populations de neurones à POMC activés, dans des coupes flottantes de cerveau de souris. Déterminer l’impact d’un régime hypercalorique sur les sous-populations de neurones à POMC. Déterminer le rôle des POMC-Glut dans la régulation de la balance énergétique à partir d’un nouveau modèle de souris génétiquement modifiées. Résultats : Tout d’abord, nous avons mis au point une nouvelle technique de détection simultanée des ARNm de GAD65/67, vglut2 et POMC combinée à un marquage de la protéine cFos (un marqueur d’activité cellulaire), afin d’identifier les différentes sous-populations de neurones à POMC activées dans diverses conditions expérimentales. Puis, nous avons mis en pratique cette technique lors d’une exposition aiguë à un régime hypercalorique (nommé HFD, pour « high-fat-diet »). Nous avons alors découvert que les neurones à POMC-GABA étaient la principale sous-population à être activée par le HFD, contrairement aux neurones à POMC-Glut qui étaient moins nombreux à y répondre. Cette activation préférentielle des POMC-GABA s’effectue de plus dans un contexte d’hyperphagie pour le HFD. Pour finir, nous avons créé une nouvelle lignée de souris génétiquement modifiées permettant la délétion inductible de la protéine vglut2 des neurones à POMC, empêchant ainsi la libération de glutamate des neurones à POMC. Après avoir effectué les contrôles nécessaires, nous avons entrepris une caractérisation métabolique de cette lignée. Les souris POMC-vglut2-KO inductibles, dont la transmission POMC glutamatergique est supprimée, ont une réponse hyperphagique exagérée suite à un jeûne de 24h. De plus, lorsqu’elles sont placées sous HFD, ces souris mangent davantage et ont une dépense énergétique augmentée. [...]