Caractérisation des neurones HGE dans le MBH

8% des neurones du MBH enregistrés en imagerie calcique sont des neurones HGE

présentant une augmentation de leur activité calcique en réponse à l’augmentation de la

concentration de glucose de 2,5 à 10 mM. L’existence et le pourcentage que nous observons

126

de neurones HGE dans le MBH sont en accord avec les résultats obtenus par notre équipe en

électrophysiologie (Fioramonti et al., 2004).

II.4.2.1. Détection directe du glucose

Les neurones GS peuvent détecter directement ou indirectement l’augmentation de la

concentration de glucose (Song et al., 2001). Qu’en est-il pour les neurones HGE ? La TTX

(bloqueur la transmission synaptique) inhibe la réponse au glucose des neurones HGE et GE

du NA suggérant qu’ils détectent directement l’augmentation de la concentration de glucose

(Fioramonti et al., 2004). Néanmoins, la TTX ne bloque pas la transmission d’informations

entre les cellules gliales et les neurones. Notre équipe et d’autres ont montré que des

astrocytes et les tanycytes du NA sont activés lors d’une augmentation de la concentration

cérébrale en glucose (Frayling et al., 2011; Guillod-Maximin et al., 2004; Orellana et al.,

2012). De plus, GLUT2, qui serait le transporteur de glucose clef de la détection d’une forte

augmentation de la concentration en glucose, est principalement exprimé au niveau glial et

neuronal dans l’hypothalamus (Arluison et al., 2004a, 2004b; Orellana et al., 2012). Ainsi, un

couplage fonctionnel cellule gliale / neurone pourrait rendre compte de l’excitation des

neurones HGE en réponse à l’augmentation de la concentration de glucose. Nous montrons

pour la première fois, sur culture de neurones isolés où les connexions entre cellules sont

absentes, que les neurones HGE détectent directement les variations de la concentration en

glucose. Des résultats similaires ont déjà été obtenus pour les neurones GE/GI du VMN

(Le Foll et al., 2009b; Kang et al., 2004). Ces données sont en accord avec la littérature qui

présente le MBH comme capable de détecter directement les paramètres métaboliques

circulants (voir pour revue (Morton et al., 2014)).

II.4.2.2. Nature et rôles physiologiques des neurones HGE

Dans notre étude, l’altération métabolique, pharmacologique ou génétique de la

réponse au glucose des neurones HGE est corrélée à l’altération de la sécrétion d’insuline et

de la prise alimentaire en réponse à l’hyperglycémie cérébrale (Carneiro et al., 2012). Ces

résultats permettent d’attribuer, pour la première fois, un rôle physiologique aux neurones

HGE dans ces deux réponses.

L’identification de la nature des neurones HGE permettrait de confirmer ces rôles

physiologiques et de déterminer s’ils contrôleraient d’autres fonctions comme par exemple la

127

production hépatique de glucose (Lam et al., 2005). Comme évoqué précédemment, la

sensibilité au glucose de neurones POMC reste controversée. En utilisant les mêmes souris

que celles utilisées dans les études d’Ibrahim et coll. et Claret et coll. (Claret et al., 2007;

Ibrahim et al., 2003), pour qui les neurones POMC sont GS, nous démontrons, par imagerie

calcique qu’aucun neurone isolé POMC n’est GS. Ce résultat conforte les données

précédentes obtenues ex vivo et in vivo par notre équipe montrant que les neurones POMC ne

répondent pas au glucose (Fioramonti et al., 2007). De plus, les neurones POMC n’expriment

pas le canal TRPC3 (Qiu et al., 2010) alors que nous montrons qu’il est impliqué dans la

réponse au glucose des neurones HGE. Par ailleurs, l’implication des neurones POMC dans la

sécrétion nerveuse d’insuline n’avait jamais été explorée. En collaboration avec Z. Andrews

(Université Monash, Australie), des données non publiées montrent que l’invalidation

génétique de la carnitine acyltransférase (CRAT) dans les neurones POMC (souris

CRAT

KO) qui bloque leur sensibilité au glucose, n’a aucun effet sur la sécrétion

nerveuse d’insuline mais abolit l’effet anorexigène du glucose en réponse à l’hyperglycémie

cérébrale. Ainsi, l’ensemble de ces données nous permettent de montrer de manière non

équivoque que les neurones POMC ne participeraient pas à la sécrétion nerveuse d’insuline,

ce qui ne coïncide pas avec le rôle physiologique des neurones HGE. L’ensemble de ces

résultats suggèrent donc que les neurones HGE ne sont pas des neurones POMC.

Les neurones HGE du MBH pourraient rendre compte des effets anorexigènes de

l’hyperglycémie via la libération d’autres neuropeptides que l’α-MSH. La neuromédine U, la

nesfastine-1 et la kisspeptine sont d’autres neuropeptides anorexigènes synthétisés par des

neurones du NA (Pałasz et al., 2012; Stengel et al., 2011; Wren et al., 2002). De plus, aucune

donnée n’a suggéré un lien entre leur expression et des variations de la concentration en

glucose ou qu’ils soient GS dans le NA. Toutefois, les neurones à nesfastin-1 du PVN sont

des neurones gluco-sensibles de type GE (Gantulga et al., 2012). Par ailleurs, l’expression des

canaux TRPC impliqués dans la réponse au glucose de neurones HGE n’a pas encore été

recherchée dans ces 3 populations neuronales à l’exception des neurones à kisspeptine qui

expriment le canal TRPC4 (Qiu et al., 2011). Ainsi, nous pouvons imaginer que les neurones

HGE du NA soient une de ces trois populations neuronales.

Par ailleurs, nous ne pouvons pas exclure que les neurones HGE expriment un

neurotransmetteur non peptidergique tel que le GABA ou le glutamate. Dans ce cas, les

neurones sensibles au glucose pourraient jouer le rôle « d’interneurone » modulant l’activité

et la libération de neuropeptides capables de réguler la prise alimentaire et/ou l’activité du

128

GABAergiques dans le NA qui se placent en amont des neurones NPY et POMC conforte

cette hypothèse (Liu et al., 2012; Vong et al., 2011; Yang et al., 2011). Ainsi, nous proposons

que les neurones HGE soient des neurones GABA qui inhibent les neurones NPY ou bien des

neurones glutaminergiques qui activent les neurones POMC, aboutissant à la diminution de la

prise alimentaire. Pour démontrer cette hypothèse, il serait intéressant de déterminer, par

électrophysiologie, si la fréquence de courants pré-synaptiques excitateurs ou inhibiteurs est

modifiée sur les neurones POMC ou NPY en réponse à l’augmentation de la concentration de

glucose.

Nous sommes actuellement en train de mettre au point la PCR sur cellule unique post

imagerie calcique pour déterminer le/les neuromédiateurs exprimés dans les neurones HGE

(nesfastine-1, neuromedine-U, kisspeptine, GABA, glutamate…). Les neurones HGE et non

gluco-sensibles ont déjà été prélevés à l’aide d’une micropipette et l’expression des

neuromédiateurs dans les neurones HGE et non-gluco-sensibles sera comparée pour

déterminer si ce neuromodulateur peut-être un marqueur des neurones HGE.