Il est connu que le système endocannabinoïde (ECS) joue un rôle dans le contrôle de la prise alimentaire et de la régulation de la dépense énergétique en modulant notamment la thermogenèse au niveau du tissu adipeux brun (BAT). De même, la lipoprotéine lipase (LPL) est l'enzyme clé de l'hydrolyse des triglycérides (TG) des chylomicrons et des VLDL. Elle est exprimée dans le cerveau et possède un rôle crucial au niveau du système nerveux central dans le contrôle du métabolisme énergétique : une délétion neuronale conduit à la mise en place d'une obésité, une modification de l'activité physique et des dépenses énergétiques. Nous avons donc décidé d'étudier le lien entre une délétion hypothalamique en LPL et une modulation de l'ECS. Nous avons injecté dans le VMH de souris LPL lox/lox (et leur contrôles WT) un AAV codant pour la protéine de fusion Cre-GFP, afin d'obtenir une délétion localisée de LPL. Nous avons mesuré la prise alimentaire, l'évolution du poids, de la composition corporelle et des dépenses énergétiques par calorimétrie indirecte. Les tests et prélèvements ont été réalisés à 10 jours (avant mise en place du phénotype obèse) ou 12 semaines post-injection (obésité massive). Les souris LPL VMH-/- ont un poids significativement augmenté 15 J après injection comparées aux contrôles, sans hyperphagie. L'obésité est massive à 12 semaines, et associée à la résistance à l'insuline. Elles présentent dès 10 jours post-injection une baisse significative de l'activité locomotrice, ainsi qu'un début d'insulino-résistance. L'analyse de l'expression des gènes montre que l'ECS est down-régulé chez des animaux obèses, au niveau aussi bien de l'hypothalamus que de l'hippocampe. De même, la thermogenèse basale au niveau du BAT est modifiée chez des animaux LPL VMH -/- et ceux-ci ne montrent pas de chute de température corporelle lors d'une exposition au froid. La diminution en LPL hypothalamique pourrait être à l'origine d'une modulation de l'ECS, expliquant ainsi la mise en place d'une obésité sans hyperphagie et une modification de la thermogenèse du BAT.

La lipoprotéine lipase (LPL) est l'enzyme clé de l'hydrolyse des triglycérides (TG) des chylomicrons et des VLDL, permettant en périphérie le stockage des TG dans le tissu adipeux. Elle joue un rôle crucial au niveau du système nerveux (SN) central dans le contrôle du métabolisme énergétique: une délétion neuronale conduit à la mise en place d'une obésité et une modification de l'activité physique et des dépenses énergétiques. Nous avons étudié la délétion spécifique dans l'hypothalamus ventro-médian (VMH), zone de contrôle de la prise alimentaire et du métabolisme énergétique via le SN autonome. Nous avons injecté dans le VMH de souris LPL lox/lox (et leur contrôles WT) un AAV codant pour la protéine de fusion Cre-GFP, afin d'obtenir une délétion localisée de LPL. Nous avons mesuré la prise alimentaire, l'évolution du poids et la composition corporelle ainsi que les dépenses énergétiques par calorimétrie indirecte. Les tests et prélèvements ont été réalisés à 10 jours (avant mise en place du phénotype obèse) ou 12 semaines post-injection (obésité massive). Les souris LPL VMH-/- ont un poids significativement augmenté 15 jours après injection comparées aux contrôles, sans hyperphagie. L'obésité est massive à 12 semaines, et associée à la résistance à l'insuline. Elles présentent dès 10 jours post-injection une baisse significative de l'activité locomotrice, un quotient respiratoire nocturne diminué lors d'une mise à jeun et une reprise alimentaire supérieure aux WT ainsi qu'un début d'insulinorésistance. L'analyse de l'expression des gènes montre une modulation précoce de l'expression des enzymes du métabolisme des céramides et du transporteur FATP1. Une diminution de l'activité LPL hypothalamique conduit à une obésité sans hyperphagie via en partie la modulation de l'activité physique. Des modifications fines de l'activité nerveuse hypothalamique (potentiellement dues à des variations intracellulaires quantitatives ou qualitatives en céramides) pourraient expliquer ce phénotype. Les auteurs déclarent ne pas avoir d'intérêt direct ou indirect (financier ou en nature) avec un organisme privé, industriel ou commercial en relation avec le sujet présenté.

La prise alimentaire est motivée par des stimuli odorants et le statut métabolique impacte la sensibilité olfactive et le comportement alimentaire des animaux. La Prokinéticine-2 (Prok2) est un neuropeptide hypothalamique anorexigène qui est fortement exprimé dans le bulbe olfactif (BO), comme le récepteur au GLP-1 (GLP-1R). Notre étude vise à déterminer le rôle de la Prok2 olfacto-bulbaire dans la régulation de la prise alimentaire et ses interactions avec la voie de signalisation GLP-1R. Le niveau d'expression des ARNm de Prok2 et de GLP-1R a été mesuré par RTqPCR dans le BO de souris sauvages nourries ou à jeun et soumises à un régime standard (CD) ou hyperlipidique (HFD). La prise alimentaire a été mesurée chez des souris sauvages injectées dans le BO avec de la Prok2 recombinante (rPK2) +/– de l'Exendine-9 (Ex9), un antagoniste du GLP-1R, après un jeûne de 24 heures ainsi que chez des souris GLP-1RKO injectées avec de la rPK2 dans le BO. Le niveau d'expression des ARNm de Prok2 et de GLP-1R dans le BO est dépendant des statuts métabolique (mince ou obèse) et nutritionnel (nourri ou à jeun): le jeûne diminue l'expression de Prok2 dans le BO des souris minces alors qu'il l'augmente significativement dans celui des souris obèses et l'expression de GLP-1R est augmentée par le jeûne dans le BO des souris HFD. L'injection de rPK2 dans le BO diminue significativement la reprise alimentaire durant 24 heures chez les souris CD et HFD. Cet effet est supprimé par la co-injection d'Ex9. Enfin, l'effet anorexigène induit par l'injection de rPK2 dans le BO de souris sauvages est aboli chez les souris GLP-1RKO. La Prok2 olfacto-bulbaire régule la prise alimentaire et son effet anorexigène est relayé par la voie GLP-1R. Les auteurs déclarent ne pas avoir d'intérêt direct ou indirect (financier ou en nature) avec un organisme privé, industriel ou commercial en relation avec le sujet présenté.

La balance énergétique est en partie régulée par le système nerveux central, au sein duquel le bulbe olfactif (BO) contribue à l'initiation de la prise alimentaire. Chez l'humain et l'animal sain, la sensibilité olfactive est augmentée par le jeûne et diminuée par la satiation. Chez l'obèse, une perturbation de la détection des odeurs pourrait provoquer une dérégulation du comportement alimentaire et en conséquence de l'homéostasie énergétique. Il a récemment été montré qu'une protéine, la prokinéticine-2 (Prok2) diminue la prise alimentaire via une action hypothalamique. Prok2 est fortement exprimée dans le BO où elle participe à la mise en place des projections vers l'hypothalamus. Certains patients porteurs de mutations de la voie Prok2 développent un syndrome de Kallmann caractérisé, entre autres, par une anosmie et une obésité. Le but de notre travail a été de déterminer si Prok2 joue un rôle dans la régulation de la prise alimentaire via un effet dans le BO. Le niveau d'expression des ARNm de Prok2 a été mesuré par qPCR dans le BO de souris C57Bl6 sous régime standard (CD) ou hyper-lipidique (HFD). Afin d'évaluer les effets d'une sur- ou d'une sousexpression, la Prok2 recombinante ou un shRNA anti-Prok2 ont été injectés dans le BO par stéréotaxie. Après 24 h de jeûne, le niveau d'expression des ARNm de Prok2 est diminué dans le BO de souris sous CD et augmenté dans celui de souris sous HFD, comparativement à l'état nourri. L'injection aigüe de Prok2 induit une diminution de la prise alimentaire ; l'injection d'un shRNA anti-Prok2 l'augmente. Nous avons identifié Prok2 comme une nouvelle cible potentielle de la régulation de la prise alimentaire via son action dans le BO : son niveau d'expression varie en fonction des statuts métabolique et nutritionnel et elle possède un effet anorexigène.

La lipoprotéine lipase (LPL) est l'enzyme responsable de l'hydrolyse des triglycérides contenus dans les chylomicrons et les VLDL, et son rôle dans le stockage des réserves énergétiques sous forme de TG dans le tissu adipeux, après hydrolyse des lipoprotéines circulantes, est bien caractérisé. Plusieurs études récentes ont montré que la LPL jouait également un rôle crucial au niveau du système nerveux central dans le contrôle du métabolisme énergétique : les souris déficientes en LPL au niveau neuronal développent une obésité après une période d'hyperphagie (Wang, Astarita et al. 2011) ; de même nous avons montré que la délétion de la LPL au niveau de l'hippocampe conduisait à l'obésité associée à une diminution de l'activité physique et des dépenses énergétiques (Picard, Rouch et al. 2014). Dans la présente étude nous avons exploré les effets d'une diminution de l'activité LPL spécifiquement au niveau de l'hypothalamus ventro-médian, zone connue pour contrôler la prise alimentaire et le métabolisme énergétique via notamment le système nerveux autonome. Nous avons utilisé des souris LPL lox/lox (et leur contrôles WT) injectées dans le VMH d'un AAV codant pour la protéine de fusion Cre-GFP, ainsi dans la zone infectée par le virus le gène de la LPL est recombiné ce qui conduit à une diminution de l'activité LPL. La prise alimentaire, prise de poids et composition corporelle ont été mesurées, de même que les dépenses énergétiques par calorimétrie indirecte. Les tests et les prélèvements d'organes ont été effectués à 12 semaines post-injection, et à 10 jours dans une autre série afin d'étudier l'expression des gènes au moment de la mise en place du phénotype. Les souris LPL VMH-/- ont un poids corporel significativement augmenté à 15 jours post-injection, par rapport aux WT, accompagné d'une augmentation de la masse grasse ; à 12 semaines les souris sont massivement obèses : 42,78 ± 2,1 g contre 28,83 ± 0,4 g (p < 0,05). Il n'y a pas d'hyperphagie mais une diminution significative de l'activité locomotrice (1 539 ±122 beam breaks/hr contre 3035 ± 792 chez les contrôles, p < 0,05) et des dépenses énergétiques, laquelle n'est pas consécutive à l'obésité puisqu'elle apparait dès 10 jours post-injection. Les souris LPL VMH-/- présentent un quotient respiratoire nocturne diminué lors d'une mise à jeûn, et une reprise alimentaire supérieure aux WT (resp. 1,79 ± 0,1 g et 1,26 ± 0,12 g consommés pendant 5h, p < 0,05). L'analyse de l'expression des gènes dans l'hypothalamus montre une up-régulation des enzymes de la synthèse des céra-mides, associée à l'augmentation de l'expression des facteurs de transcription SREBP1c et CHREB. Une diminution de l'activité LPL restreinte à l'hypothalamus conduit à une obésité sans hyperphagie, ce qui met en lumière le rôle central de la LPL dans le contrôle de l'homéosta-sie énergétique, via la modulation de l'activité physique. Des modulations fines de l'activité nerveuse hypothalamique (potentiellement dues à l'augmentation intracellulaire des céramides, ou des modifications de leur répartition qualitative) pourraient expliquer ce phé-notype.

Des études récentes ont montré que l'accumulation de lipides dans l'hypothalamus serait responsable de l'installation d'une lipotoxicité centrale. Ce phénomène pourrait jouer un rôle dans l'apparition d'une insulinorésistance et du diabète en dérégulant le contrôle nerveux de l'homéostasie glucidique. Il a été montré que l'accumulation des céramides joue un rôle prépondérant dans le développement d'une lipotoxicité au niveau des tissus périphériques. Nos résultats préliminaires ont montré que la perfusion de saindoux, composé principalement d'acides gras saturés, directement dans le cerveau, conduit à une insulino-résistance périphérique associée à une accumulation de céramides dans l'hypothalamus. Afin étudier la chronologie qui existe entre l'installation d'une insulino-résistance centrale et périphérique, nous avons décidé d'étudier les effets d'un acide gras saturé, le palmitate sur l'insulino-résistance centrale à l'aide d'approches in vitro (cellules hypothalamiques) et in vivo (rat). Nous avons pu mettre en évidence un phénomène d'insulino-résistance centrale in vitro en réponse au palmitate qui s'accompagne d'une accumulation de céramides. Certains ARNm codant pour les enzymes de la voie de synthèse de novo des céramides étant augmentés à la suite de ces traitements, nous avons décidé d'inhiber cette voie avec la myriocine. En présence de myriocine, ce phénomène d'insulino-résistance centrale est partiellement contrecarré. Chez le rat, nous avons pu observer le même phénomène d'insulino-résistance centrale en réponse à une perfusion dans la carotide de palmitate. Cette insulino-résistance s'accompagne à son tour d'une accumulation de céramides dans l'hypothalamus. Au final, notre étude révèle que les acides gras saturés induisent une accumulation de céramides dans l'hypothalamus. De façon intéressante, cette accumulation est responsable de l'installation d'une insulino-résistance hypothalamique. Ces résultats mettent en évidence le rôle clé du métabolisme des céramides dans la dérégulation du contrôle nerveux de l'homéostasie glucidique observé au cours de l'obésité.

La balance énergétique est finement régulée par le système nerveux central (SNC), au sein duquel le bulbe olfactif (BO), participe activement à l'initiation de la prise alimentaire. Chez l'Homme et l'animal sain, la sensibilité olfactive est augmentée par le jeûne et diminuée par la satiation1. Les patients obèses ont quant à eux un seuil de détection plus bas pour la reconnaissance des molécules odorantes2, qui pourrait expliquer, du moins en partie, la dérégulation de leur comportement alimentaire. La Prokinéticine-2 (Prok2), est une protéine sécrétée qui est fortement exprimée dans le SNC, et particulièrement dans le BO, où elle joue un rôle dans l'établissement des projections neuronales en direction de l'hypothalamus3. Les patients atteints du Syndrôme de Kallmann, causé par une mutation du gène PROK2 ou de son récepteur PROKR2, présentent une anosmie, un hypogonadisme hypogonadotrope et dans certains cas, une sévère obésité4. Chez les rongeurs, il a récemment été mis en évidence que Prok2 diminue la prise alimentaire via une action hypothalamique5. Le but de notre étude est de mettre en lumière le rôle de la Prok2 olfacto-bulbaire dans la régulation de la prise alimentaire et de l'homéostasie glucidique. Nous avons quantifié les ARNm de Prok2 présents dans le bulbe olfactif de souris C57Bl/6j minces ou rendues obèses grâce à un régime hyperlipidique afin d'évaluer les différences d'expression. Par la suite, nous avons testé une approche pharmacologique en injectant de la protéine recombinante de manière aiguë par stéréotaxie, et une approche génétique en injectant un lentivirus contenant un shRNA spécifique contre Prok2 ou au contraire, son ADNc, afin d'évaluer les effets physiologiques résultants d'une sous et d'une sur-expression locale. Dans un premier temps, nous avons pu mettre en évidence par RTqPCR que le niveau d'expression de l'ARNm de Prok2 dans le BO des souris minces était diminué après un jeûne de 24 h et, inversement, il était significativement augmenté dans le BO des souris rendues obèses, comparé à l'état nourri. Cela suggère que l'expression de l'ARNm de Prok2 dans le BO est à la fois dépendant des statuts nutritionnel (nourri/ à jeun) et métabolique (mince / obèse) des animaux. Afin de déterminer si les variations de l'expression de Prok2 dans le BO pouvaient impacter la prise alimentaire, nous avons injecté soit de la Prok2 recombinante, ou un shRNA intégré dans un vecteur lentiviral, dans le BO des souris minces et obèses. Une injection aiguë de Prok2 recombinante diminue significativement la prise alimentaire 24 h post chirurgie, en comparaison des souris ayant reçu le véhicule, quel que soit leur statut métabolique. A contrario, une sous-expression chronique, obtenue grâce au lentivirus contenant le shRNA anti-Prok2, a pour effet d'augmenter significativement la prise alimentaire et de modifier l'homéostasie glucidique des souris minces et obèses. Nos résultats ont ainsi permis de mettre en évidence que la Prok2 olfacto-bulbaire est impliquée dans le contrôle de la prise alimentaire et de l'homéostasie glucidique, et que son expression est modifiée chez les animaux obèses, ceci suggérant que cette protéine pourrait être une nouvelle cible pour le traitement des pathologies métaboliques telles que l'obésité et le diabète de type 2. Afin d'aller plus loin, nous avons commencé à étudier son expression chez des souris déficiente en leptine (souris Ob/Ob), qui sont hyperphagiques et ont une sensibilité olfactive modifiée par rapport à des souris normales. Les résultats (moyenne +/−SEM) ont été analysés avec des tests non-paramétriques de Mann-Whitney et considérés significatifs si P < 0,05. Nos résultats ont montrés que la Prok2 olfacto-bulbaire est impliquée dans le contrôle de la prise alimentaire et de l'homéostasie glucidique et que son expression est modifiée chez la souris obèse, suggérant que cette protéine pourrait être une nouvelle cible à exploiter dans le traitement des maladies métaboliques telles que l'obésité et le diabète de type 2. Afin d'aller plus loin dans les mécanismes d'action de la Prok2 olfacto-bulbaire, nous avons commencé à étudier son expression chez des souris mutées pour le gène codant la leptine (Souris Ob/Ob), qui ont un comportement alimentaire hyperphagique très bien caractérisé et qui est associé à une modification de la sensibilité olfactive.

L'hippocampe participe au contrôle de la prise alimentaire, du poids corporel et des dépenses énergétiques. De plus, il est le site majeur d'activité et d'expression de la lipoprotéine lipase (LPL), responsable de l'hydrolyse des triglycérides en acides gras libres. Nous formons l'hypothèse que l'activité LPL hippocampique, via une modulation du lipid sensing cérébral, pourrait jouer un rôle dans le contrôle de la balance énergétique. Des souris Lpl lox/lox ont été croisées avec des souris exprimant la Cre recombinase sous promoteur CamK2α; (expression majoritaire dans la couche CA1 de l'hippocampe), l'absence de recombinaison au niveau des organes périphériques tels que le pancréas a été vérifiée. La prise alimentaire, le poids, la composition corporelle et les dépenses énergétiques ont été caractérisées chez la descendance. L'homéostasie glucidique a été explorée par des tests de tolérance au glucose oral (OGTT) associés à la mesure de la sécrétion d'insuline, et des tests de tolérance à l'insuline (ITT). Les souris hétérozygotes pour la délétion du gène Lpl présentent une diminution significative de l'activité LPL hippocampique et développent un surpoids transitoire sans hyperphagie, associé à une augmentation de masse grasse et à une diminution des dépenses énergétiques, par rapport aux contrôles. Ces souris sont également intolérantes au glucose et présentent un défaut de sécrétion d'insuline en réponse au glucose. Elles sont en revanche plus sensibles à l'insuline. Les souris homozygotes ne présentent quant à elles pas de phénotype ni de diminution de l'activité LPL hippocampique. La délétion hétérozygote du gène Lpl sous promoteur Camk2α; induit une intolérance au glucose associée à un défaut de sécrétion d'insuline. Ces résultats sont en faveur d'un rôle de l'activité LPL hippocampique dans la régulation nerveuse de l'homéostasie glucidique.

L’hypothalamus est une région clef du système nerveux central participant au contrôle nerveux de l’homéostasie glucidique. L’adénylate cyclase 8 (AC8) est l’isoforme principalement exprimée dans le cerveau et plus particulièrement dans l’hypothalamus ventromédian (VMH). L’étude a pour but de tester l’hypothèse selon laquelle une diminution de l’expression de l’ADCY8 dans le VMH peut modifier le contrôle nerveux de l’homéostasie glucidique chez la souris. Des souris C57B6 reçoivent une injection bilatérale d’un adenovirus contenant un shRNA anti-AC8 (AC8) ou un adénovirus-portant un shRNA-scrambled (SCR). Après l’injection les souris sont soumises pendant 1 mois à un régime standard ou hyperlipidique. Des tests de tolérance au glucose (3 g/kg, gavage) – avec mesure de l’insulinémie – ainsi que des tests de tolérance à l’insuline (0,5 U/kg) sont effectués à la fin de l’étude. Nous n’observons pas de différence de tolérance au glucose ou à l’insuline entre les groupes AC8 et SRC nourri avec le régime standard. Le régime hyperlipidique induit une intolérance à l’insuline et au glucose dans le groupe SRC par rapport au régime standard. Cette intolérance au glucose s’accompagne d’une hypersécrétion d’insuline. Dans le groupe AC8 nourri avec le régime hyperlipidique, l’intolérance à l’insuline est identique au groupe SRC. En revanche l’intolérance au glucose est significativement plus importante que celle observée dans le groupe SRC. Cette intolérance plus marquée peut-être en partie due à l’absence d’hypersécrétion d’insuline. L’adenylate cyclase 8 hypothalamique pourrait être un acteur de la régulation nerveuse de l’homéostasie énergétique. Une diminution de son expression dans l’hypothalamus ventromédian induit un défaut de sécrétion d’insuline en réponse au glucose et aggrave l’intolérance au glucose induite par un régime hyperlipidique.

The adult non-obese Goto–Kakizaki (GK) rat model of type 2 diabetes, particularly females, carries in addition to hyperglycaemia a genetic predisposition towards dyslipidaemia, including hypercholesterolaemia. As cholesterol-induced atherosclerosis may be programmed in utero, we looked for signs of perinatal lipid alterations and islet microangiopathy. We hypothesise that such alterations contribute towards defective pancreas/islet vascularisation that might, in turn, lead to decreased beta cell mass. Accordingly, we also evaluated islet inflammation and endothelial activation in both prediabetic and diabetic animals.