198. NEUROSCIENCES

Neurones sensoriels et communication entre la graisse et le cerveau

Résumé : Les neurones sensoriels récemment découverts envoient des informations liées au stress et au métabolisme du tissu adipeux au cerveau.

Source: Institut de recherche Scripps

Qu’est-ce que la graisse a dit au cerveau? Pendant des années, on a supposé que les hormones flottant passivement dans le sang étaient la façon dont la graisse d’une personne – appelée tissu adipeux – pouvait envoyer des informations liées au stress et au métabolisme au cerveau.

Maintenant, les scientifiques de Scripps Research rapportent dans Nature que les neurones sensoriels nouvellement identifiés transportent un flux de messages du tissu adipeux vers le cerveau.

« La découverte de ces neurones suggère pour la première fois que votre cerveau surveille activement votre graisse, plutôt que de simplement recevoir passivement des messages à ce sujet », explique le co-auteur principal Li Ye, PhD, titulaire de la chaire Abide-Vividion en chimie et biologie chimique et professeur agrégé de neurosciences à Scripps Research. « Les implications de cette découverte sont profondes. »

« C’est encore un autre exemple de l’importance des neurones sensoriels pour la santé et la maladie dans le corps humain », explique le co-auteur principal et professeur Ardem Patapoutian, PhD, qui est également lauréat du prix Nobel et chercheur au Howard Hughes Medical Institute.

Chez les mammifères, le tissu adipeux stocke de l’énergie sous forme de cellules graisseuses et, lorsque le corps a besoin d’énergie, libère ces réserves. Il contrôle également une foule d’hormones et de molécules de signalisation liées à la faim et au métabolisme. Dans des maladies telles que le diabète, la stéatose hépatique, l’athérosclérose et l’obésité, le stockage et la signalisation de l’énergie tournent souvent mal.

Les chercheurs savent depuis longtemps que les nerfs s’étendent dans le tissu adipeux, mais soupçonnent qu’ils n’étaient pas des neurones sensoriels qui transportent des données vers le cerveau. Au lieu de cela, la plupart ont émis l’hypothèse que les nerfs de la graisse appartenaient principalement au système nerveux sympathique – le réseau responsable de notre réponse de combat ou de fuite, qui active les voies de combustion des graisses pendant les périodes de stress et d’activité physique.

Les tentatives de clarifier les types et les fonctions de ces neurones ont été difficiles; Les méthodes utilisées pour étudier les neurones plus près de la surface du corps ou dans le cerveau ne fonctionnent pas bien en profondeur dans le tissu adipeux, où les nerfs sont difficiles à voir ou à stimuler.

Ye et ses collègues ont développé deux nouvelles méthodes qui leur permettent de surmonter ces défis. Tout d’abord, une approche d’imagerie appelée HYBRiD a rendu les tissus de souris transparents et a permis à l’équipe de mieux suivre les chemins des neurones lorsqu’ils serpentaient dans le tissu adipeux.

Les chercheurs ont découvert que près de la moitié de ces neurones ne se connectaient pas au système nerveux sympathique, mais plutôt aux ganglions de la racine dorsale, une zone du cerveau d’où proviennent tous les neurones sensoriels.

Pour mieux sonder le rôle de ces neurones dans le tissu adipeux, le groupe s’est tourné vers une deuxième nouvelle technique, qu’ils ont baptisée ROOT, pour « vecteur rétrograde optimisé pour le traçage d’organes ». ROOT les a laissés détruire sélectivement de petits sous-ensembles de neurones sensoriels dans le tissu adipeux à l’aide d’un virus ciblé, puis observer ce qui s’est passé.

« Cette recherche a vraiment été rendue possible par la façon dont ces nouvelles méthodes se sont réunies », explique Yu Wang, étudiant diplômé des laboratoires Ye et Patapoutian et premier auteur du nouvel article. « Lorsque nous avons commencé ce projet, il n’existait pas d’outils pour répondre à ces questions. »

Les scientifiques de Scripps Research ont découvert de nouveaux neurones sensoriels, comme celui montré ici en fluorescence, qui commencent près de la colonne vertébrale et se ramifient dans le tissu adipeux. Crédit : Scripps

Les expériences ont révélé que lorsque le cerveau ne reçoit pas de messages sensoriels du tissu adipeux, les programmes déclenchés par le système nerveux sympathique – liés à la conversion de la graisse blanche en graisse brune – deviennent trop actifs dans les cellules adipeuses, ce qui entraîne un coussinet adipeux plus grand que la normale avec des niveaux particulièrement élevés de graisse brune, qui décompose d’autres molécules de graisse et de sucre pour produire de la chaleur. En effet, les animaux avec des neurones sensoriels bloqués – et des niveaux élevés de signalisation sympathique – avaient augmenté la température corporelle.

Les résultats suggèrent que les neurones sensoriels et les neurones sympathiques pourraient avoir deux fonctions opposées, avec des neurones sympathiques nécessaires pour activer la combustion des graisses et la production de graisse brune, et des neurones sensoriels nécessaires pour désactiver ces programmes.

« Cela nous dit qu’il n’y a pas seulement une instruction unique que le cerveau envoie au tissu adipeux », explique Li. « C’est plus nuancé que cela; ces deux types de neurones agissent comme une pédale d’accélérateur et un frein pour brûler les graisses.

L’équipe ne sait pas encore exactement quels messages les neurones sensoriels transmettent au cerveau à partir du tissu adipeux, mais seulement que les connexions et les communications sont essentielles pour garder les graisses en bonne santé. Ils planifient des recherches futures sur ce que les neurones détectent et si d’autres cellules similaires existent dans d’autres organes internes.

Financement: Les autres auteurs de l’article « Le rôle de l’innervation somatosensorielle du tissu adipeux » étaient Yu Wang, Verina Leung, Yunxiao Zhang, Victoria S. Nudell, Meaghan Loud, M. Rocio Servin-Vences, Dong Yang et Kristina Wang de Scripps Research; et Maria Dolores Moya-Garzon, Veronica L. Li et Jonathan Z. Long de l’Université stanford.

Le financement a été fourni par le Howard Hughes Medical Institute, les National Institutes of Health (R35 NS105067, NIH Director’s New Innovator Award DP2DK128800, NIDDK K01DK114165), la Whitehall Foundation, la Baxter Foundation, une bourse Helen Dorris Scholars, une bourse Damon Runyon Cancer Research Foundation Merck (DRG-2405-20) et une bourse postdoctorale Fundacion Alfonso Martin Escudero.

À propos de cette recherche en neurosciences

Auteur: Service de presse
Source: Institut de recherche Scripps
Contact: Service de presse – Scripps Research Institute
Image: L’image est créditée à Scripps Research Institute

Recherche originale : Libre accès.
" Le rôle de l’innervation somatosensorielle du tissu adipeux « par Li Ye et al. Nature

Abstrait

Le rôle de l’innervation somatosensorielle du tissu adipeux

Les tissus adipeux communiquent avec le système nerveux central pour maintenir l’homéostasie énergétique du corps entier.

L’opinion dominante est que les hormones circulantes sécrétées par la graisse transmettent l’état métabolique au cerveau, qui intègre les informations périphériques et régule la fonction adipocytaire par la production sympathique noradrénergique. De plus, les neurones somatosensoriels des ganglions de la racine dorsale innervent le tissu adipeux.

Cependant, le manque d’outils génétiques pour cibler sélectivement ces neurones a limité la compréhension de leur importance physiologique.

Ici, nous avons développé des stratégies virales, génétiques et d’imagerie pour manipuler les nerfs sensoriels d’une manière spécifique à un organe chez la souris. Cela nous a permis de visualiser l’ensemble de la projection axonale des ganglions de la racine dorsale, du soma aux adipocytes sous-cutanés, établissant les fondements anatomiques de l’innervation sensorielle adipeuse.

Sur le plan fonctionnel, l’ablation sensorielle sélective dans le tissu adipeux a amélioré les programmes transcriptionnels lipogéniques et thermogénétiques, entraînant une augmentation du coussinet adipeux, un enrichissement des adipocytes beiges et une température corporelle élevée dans des conditions thermoneutres.

Les phénotypes induits par l’ablation sensorielle nécessitaient une fonction sympathique intacte. Nous postulons que les neurones sensoriels innervants beiges-graisses modulent la fonction adipocytaire en agissant comme un frein sur le système sympathique.

Ces résultats révèlent un rôle important de l’innervation par les ganglions de la racine dorsale des tissus adipeux, et pourraient permettre à de futures études d’examiner le rôle de l’innervation sensorielle de systèmes interoceptifs disparates.

Octobre 2022