La signalisation des acides biliaires comme nouveau mécanisme dans le contrôle hypothalamique de la balance énergétique.

Abstract

Introduction : Les acides biliaires (AB) sont des molécules connues pour digérer les lipides. En activant le récepteur couplé à la protéine G Takeda 5 (TGR5) dans les tissus périphériques, ils peuvent également servir de molécules de signalisation pour réduire le poids corporel et améliorer le profil glycémique. L'activation de TGR5 peut aussi augmenter la dépense énergétique dans le tissu adipeux, mais les voies métaboliques impliquées dans ces effets sont encore mal connues. Ces observations impliquent une action anti-obésité du TGR5. Cependant, toutes les études sur les AB dans la balance énergétique se sont concentrées exclusivement sur des tissus périphériques. Comme le principal centre de convergence des signaux nutritifs, hormonaux et environnementaux se trouve dans le cerveau, et en particulier dans l'hypothalamus, nous avons émis l'hypothèse que l'activité hypothalamique du TGR5 pourrait moduler la balance énergétique, en particulier dans un contexte d’obésité. Objectif : Démontrer la fonction du système AB – TGR5 dans des populations de cellules hypothalamiques connues pour contrôler l’homéostasie énergétique et étudier sa pertinence pour le traitement de l’obésité. Méthodes : Des canules intra-cérébro-ventriculaires (ICV) ont été implantées sur des souris mâles C57Bl6/J minces (sous régime standard) ou obèses (sous régime riche en graisses) pour permettre l'administration pharmacologique aiguë ou chronique des agonistes du TGR5. Des souris TGR5flox/flox ont été utilisées pour provoquer la délétion du récepteur dans l'hypothalamus médio-basal (HMB), par l’injection in situ d’un AAV-Cre. Nous avons mesuré le poids corporel, prise alimentaire, composition corporelle, sensibilité à l'insuline, niveaux des AB hypothalamiques et plasmatiques et dépense énergétique. Pour bloquer la signalisation sympathique, nous avons exposé les souris à un environnement de thermoneutralité (30°C) ou à une sympathectomie chimique. Des marqueurs de la lipolyse, de la thermogenèse ou du métabolisme thyroïdien ont été mesurés dans le foie, le tissu adipeux et l’hypothalamus par qPCR ou western blot. Toutes les études ont été approuvées par le comité d'éthique en expérimentation animale de l'Université de Bordeaux. Résultats : Nous montrons que les transporteurs du TGR5 et des AB s’expriment dans l’HMB et que les souris obèses ont une diminution des AB dans la circulation et l’hypothalamus. L'administration aiguë d'agonistes du TGR5 (ICV ou intra-HMB) réduit la prise alimentaire et le poids corporel chez les souris obèses, tout en améliorant leur sensibilité à l'insuline. De plus, l'administration chronique ICV de l’agoniste réduit le poids corporel et l'adiposité, tout en augmentant la dépense énergétique et les marqueurs de l'activité sympathique dans le tissus adipeux. La thermo-neutralité ainsi que la sympathectomie chimique atténuent ces effets, démontrant que l’activité du récepteur TGR5 nécessite un tonus sympathique accru. La délétion de TGR5 dans le HMB (souris TGR5flox/flox) n'a aucun effet chez les souris minces. Cependant, l’exposition à une nourriture riche en graisse augmente rapidement leur poids, prise alimentaire et adiposité. Lors de l’exposition au froid (4 heures à 4°C), l’expression des marqueurs de lipolyse et thermogenèse dans le tissu adipeux était atténuée, suggérant une interruption de la signalisation sympathique. Enfin, la suppression du TGR5 dans le HMB de souris déjà obèses augmente l'adiposité en induisant une hyperphagie, aggravant l’obésité. Conclusions : Nos résultats prouvent l’existence d’un système fonctionnel du TGR5 hypothalamique, un récepteur des AB. Nous montrons pour la première fois que l'activation du TGR5 dans le HMB induit une myriade d'effets qui améliorent des paramètres métaboliques, et que cela dépend de l'activation du système nerveux sympathique. Ainsi, nous dévoilons un nouveau mécanisme d'action pour des potentiels traitements contre l'obésité.