Matériels et méthodes
5.2. Effet du traitement sur l'histologie cérébrale
5. analyse histologique
5.1. Effet du traitement sur l'histologie hépatique
L’observation microscopique des différentes coupes du foie des souris consommant le régime témoin et expérimentaux montre que le foie témoin (Figure 34 A) présente une veine centro lobulaire, des hépatocytes et des sinusoïdes normales.
Chez les souris traitées avec le fructose, une congestion de la veine centro-lobulaire et une dilatation des sinusoïdes ont été observées (Figure 34 B)
Par ailleurs les coupes histologiques du foie des souris traitées avec le picoliate du chrome présentent une réduction de la congestion de la veine centro-lobulaire et de la dilatation du sinusoïde (Figure 34 C)
5.2. Effet du traitement sur l'histologie cérébrale
La comparaison des coupes histologiques du cerveau des souris expérimentales par rapport aux souris témoins montre que :
Au niveau du cortex cérébral (Figure 35), les souris traitées avec le fructose (Figure 35 B1, B2, B3) présentent une congestion vasculaire, un infiltrat inflammatoire, des vaisseaux dilatés ainsi qu’une diminution du nombre des cellules neuronales comparativement au cortex des souris du groupe témoin.
Concernant le groupe traité avec le picolinate du chrome (Figure 35 C), une restauration de la structure normale a été observée avec l’absence des altérations corticales qui a été remarquée chez le groupe traité avec le fructose
Au niveau de l’hippocampe (Figure 36), l’observation microscopique de ces différentes régions (CA1; CA2, CA3 et le Gyrus dentelé) montre la présence des cellules neuronales disposées de manière inégale chez le groupe (Fr) comparativement au cellules neuronale du groupe témoin et une diminution du nombre des cellules en particulier au niveau de la région CA1.
Aucune différence structurale n’a été observée chez le groupe traité avec le picolinate du chrome par rapport au groupe témoin.
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Figure 36 : Observation microscopique d’une coupe histologique du foie. (A) : d’une souris témoin ; (B) :d’une souris ayant reçu du fructose ; (C) :d’une souris traitée au picolinate du chrome. Coloration hématoxyline et à éosine, (Gr x40).
Congestion vasculaire (CV)
Dilatation de la sinusoïde
Amélioration de la dilatation de la sinusoïde.
Amélioration de la congestion vasculaire
(1) :Veine centro-lobulaire ; (2) : Hépatocyte ; (3) : Sinusoîde ; (4 ) :Cellule de Kupffer 3 2 1 4 A B C
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Diminution du nombre des cellules
(P) : Cellule pyramidale normale. (G) : Cellule granulaire. ( L): Lymphocyte B3 B1 P L A G P L C
Figure 37 : Observation microscopique d’une coupe histologique du cortex cérébral. (A) : d’une souris témoin ; (B) : d’une souris ayant çu du fructose ; (C) : d’une souris traitée au picolinate du chrome. Coloration à hématoxyline et à éosine , (Gr x40).
C B2 p
L
Congestion vasculaire (CV) Infiltrat inflammatoire.Une désorganisation des cellules pyramidales
Résultats et interprétation 60 Hippocampe CA1 CA2 CA3 Gyrus denté
Figure 38 : Observation microscopique des coupes histologiques des régions de l’hippocampe des souris du groupe T, Fr, Fr+ Cr. Coloration à hématoxyline et à éosine, (Gr x40)
CA3
Désorganisation cellulaire
Diminution du nombre de cellules
T Fr Fr+Cr
CA2
CA1
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L’insulino-résistance est un désordre métabolique qui se caractérise par une diminution de la capacité des tissus périphériques à répondre à l’action de l’insuline. Elle constitue un problème de santé dont la prévalence est en augmentation progressive en raison d’un mode de vie moderne et d’une augmentation de la consommation des régimes riches en sucre en particulier en fructose (Bahlil, 2010). Elle est associée à plusieurs pathologies y compris l’obésité, le diabète type2, l’hypertension et les maladies cardiovasculaires (Bihan et al.. 2007). Des études récentes suggèrent que le développement de l’insulino-résistance est associé à une altération de la fonction cérébrale et à un déclin progressif des capacités cognitives comme l'apprentissage et la mémoire (Cisternas et al., 2015). La mise en place de mesures préventives et thérapeutiques efficaces représente donc un enjeu incontournable en termes de santé. Il parait donc indispensable d’identifier de nouvelles substances capables d’inhiber ou de limiter la progression de l’insulinorésistance.
Parmi ces substances d’intérêt, le chrome trivalent, oligoélément essentiel largement décrit pour contrôler le glucose et améliorer la sensibilité à l'insuline. Plusieurs études ont porté sur la question de la supplémentation en picolinate de chrome, afin de lutter contre l’insulinorésistance, de réduire et de ralentir sa progression.
L’objectif de notre travail est de mettre en évidence l’effet du picolinate du chrome sur les altérations cérébrales induites par l’insulinorésistance provoquée par un régime riche en fructose. Les résultats obtenus dans cette étude montrent qu’après une durée d’intervention de 4 semaines, les souris exposées au régime riche en fructose présentent une augmentation du poids corporel par rapport au groupe témoin.
D’une manière surprenante, cette augmentation du poids n’est pas attribuée à l’augmentation de la consommation alimentaire et hydrique qui s’avère plus basses. Ces résultats obtenus sont similaires à ceux de Mamikutty et al, (2014) ; Madani et al, (2015) qui ont trouvé que les rats exposés au régime enrichi en fructose présentent une augmentation du poids corporels malgré une moindre consommation alimentaire et hydrique. L’augmentation du poids peut-être causée par une lipogenèse de novo qui sont due à une transformation rapide du fructose en graisse en cas d’un apport trop important suite à leur absorption dans les intestins et leur métabolisme au niveau du foie (Berneis et Keller, 2006).
Par ailleurs la baisse de la prise alimentaire et hydrique observée suite à l’ingestion du fructose pourrait être liée à l’augmentation de la leptine plasmatique, hormone adipocytaire intervenant dans de nombreuses fonctions physiologiques telles que la signalisation de la satiété,
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la régulation de la masse corporelle en influençant la balance énergétique et la modulation des flux intra-hépatique du glucose et de l’insulinosécrétion (Lee et al., 2006). D’autre part, la supplémentation du picolinate de chrome montre une diminution de la prise alimentaire par rapport aux autres groupes (Fr) et (T). Ces résultats observés sont similaires à ceux trouvés par Elseweidy et al., (2018).
La diminution de la prise alimentaire observée chez le groupe traité avec le picolinate du chrome peut être due à la capacité du picolinate du chrome à agir sur les mécanismes centraux qui contrôle la prise de nourriture.
En plus de ces effets sur le poids corporels et la consommation alimentaire, nos résultats montrent que le régime riche en fructose favorise l’apparition d’une insulinorésistance (HOMA-IR > 1,8-2 (Labrecque, 2012) caractérisée par une augmentation de la glycémie, de l’insulinémie à jeun, de l’indice HOMA et une détérioration de la tolérance au glucose. Ces résultats semble corroborer avec ceux de Madani, (2012), Elseweidy , (2018) ; et Yang et al., (2018) . En effet, cette insulinorésistance pourrait résulter soit d’un déficit de la liaison de l’insuline à son récepteur par diminution du nombre et de l’affinité, soit d’un déficit en transporteurs de glucose ou enzymes impliqués dans le métabolisme du glucose (El Mesallamy et al., 2010). Il nous parait intéressant de noter que l’administration du picolinate du chrome entraine une diminution de la glycémie, de l’insulinémie à jeun, une meilleure sensibilité à l’insuline à jeun avec un indice de HOMA plus faible et une nette amélioration de la tolérance au glucose. Ces résultats sont rapportés par de nombreuses études; Sundaram et al., (2013) ;Yin et al., (2013) et Elseweid et
al.,(2018).
L’amélioration des paramètres glucidiques par le picolinate du chrome est due à son rôle essentiel dans diverses réactions enzymatiques. Il agit également comme cofacteur de l'insuline en augmentant sa liaison aux récepteurs, renforçant ainsi la phosphorylation des récepteurs de l'insuline, améliore aussi le transport du glucose dans les muscles et les tissus adipeux en stimulant la translocation du transporteur de glucose (GLUT4) vers la membrane extracellulaire (Vincent, 2004 ; Ali et al., 2011).
Dans notre investigation, la consommation chronique du fructose chez les souris induit une diminution du glycogène hépatique. Notre résultat est en accord avec Madani, (2012). Selon Zheng et al., ( 2013 ) un régime riche en graisses et en fructose réduit la glucokinase, enzyme dont l’expression de ses gènes est régulée par l’insuline. L’activité réduite de la glucokinase était généralement due à des défauts de la sécrétion ou de l'action de l’insuline. Il a été démontré qu'une augmentation du taux de glucokinase entraîne une augmentation du stockage de glycogène
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dans le foie et une réduction ultérieure de la glycémie. À l'inverse, l'élimination de la glucokinase a entraîné une réduction des dépôts de glycogène hépatique et une hyperglycémie.
L’administration du picolinate du chrome aux souris traitées par le fructose a induit une augmentation du taux de glycogène. Ces résultats sont en accord avec des études antérieures où il a été rapporté que la baisse de la glycémie était accompagnée d'une augmentation du taux de glycogène hépatique après une supplémentation en chrome (Campbell et al., 1989 ; Wu et al., 2011). Selon Qiao et al cette augmentation du taux de glycogène peut être due à la capacité du chrome à améliorer la sensibilité à l'insuline en régulant à la hausse les niveaux d'ARNm du glycogène synthase ce qui entraîne une synthèse accrue du glycogène.
Dans ce travail, l’évaluation du statut redox a porté d’une part sur la peroxydation lipidique par l’analyse de MDA, et d’autre part sur les défenses antioxydantes enzymatiques par l’évaluation de l’activité du superoxyde dismutase (SOD), la glutathion peroxydase (GSH-Px) et la catalase (CAT) et non enzymatique, par la détermination des teneurs en gluthation réduit (GSH) au niveau du foie et du cerveau.
Nous rapportons ici que les niveaux de MDA étaient élevés dans le foie et le cerveau de souris nourries avec un régime riche en fructose. Nos résultats sont en accord à ceux de Vaca CE et al.,(1988) qui expliquent ces résultats par l’augmentation de la peroxydation lipidique chez les souris nourries avec un régime riche en graisse et en fructose , probablement à cause de l’augmentation des ROS qui attaquent les acides gras polyinsaturés de la membrane cellulaire et endommager les lipides non saturés de la membrane. Alors que selon stevanovité et al, (2009) le taux de MDA au niveau du cerveau est augmenté à cause de sa consommation élevée d’oxygène et de sa teneur excessive en lipides ce qui le rend vulnérable aux dommages oxydatifs.
Une supplémentation par le chrome dans notre étude induit une diminution du taux de MDA au niveau du foie et du cerveau par rapport au groupe fructose. Selon Uslu et al., (2018) le picolinate de chrome pourrait réduire la peroxydation des lipides par la modulation du système glucose/insuline et le taux de glucose dans le sang.
Le taux de GSH, une molécule importante dans la régulation de l'état d'oxydo-réduction qui protège les cellules contre les dommages oxydatifs, est abaissé dans le foie et le cerveau des souris du groupe (Fr) dans notre étude. Ces résultats sont ressemblants à celle de Jarukamjorn et al., (2016) ; Yin et al ., (2013) qui ont montré que l'augmentation de la génération de ROS due à
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Dans la présente étude l'administration de picolinate de chrome aux animaux nourris au fructose a entraîné une augmentation du taux de GSH, ces résultats peuvent être dus à l’augmentation de l'activité de la glucose-6-phosphate déshydrogénase (G6PD) induit par le chrome. Il semble qu'une augmentation des taux de NADPH résultant d'une activité accrue de la G6PD pourrait probablement contribuer à la restauration des taux de GSH chez les animaux diabétiques traités au picolinate du chrome (Vos et Lavine, 2013).
Nos résultats suggèrent que l'activité des enzymes antioxydantes comprenant la SOD, la catalase et les GPX dans le foie et le cerveau des souris nourries par le régime riche en fructose était plus basse que celle du groupe témoin. Nos résultats est comparables à celle de Jarukamjorn
et al., (2016) . Ces résultats suggèrent que la capacité de piéger ou d'inactiver les radicaux libres
est affaiblie chez les animaux nourris par le fructose.
Après la supplémentation en picolinate du chrome nous avons observé que l’activité des enzymes antioxydantes SOD, CAT et GPx est augmentée. Il est suggéré qu'une amélioration du statut antioxydant pourrait être associée à une amélioration de la sensibilité à l'insuline, qui pourrait être potentialisée par l'administration du chrome (Anderson, 2001).
L’effet délétère du fructose sur l’insulinorésistance et le statut redox est bien illustré au niveau du foie par une observation microscopique qui montre des dommages tissulaires de degré variable. Ils se traduisent par une congestion vasculaire ainsi que l’apparition des sinusoïdes dilatées comparativement au foie des souris témoins.
Chez les souris traitées par le picolinate du chrome, l’observation microscopique montre une amélioration de la congestion de la veine centrolobulaire et de la dilatation des sinusoïdes. Ces résultats confirment l’amélioration de la sensibilité à l’insuline et du système antioxydant enregistré chez les groupes traités par le picolinate du chrome par rapport au groupe (Fr).
L’étude des paramètres comportementaux des souris a montré qu’un régime riche en fructose a notamment induit un comportement dépressif qui a été mis en évidence par une augmentation du temps d'immobilité dans le test de suspension caudale ainsi qu’un comportement anxiolytique qui a été démontré par une augmentation de l’indice de l’anxiété par rapport au souris du groupe témoin. En outre, une diminution non significative de l’indice de discrimination a été enregistrée au cours du test de le labyrinthe en Y utilisé pour tester la mémoire des souris.
Nos résultats concordent avec ceux de Harrell et al., (2015) qui ont trouvé une augmentation du comportement anxieux au cours du test de labyrinthe en croix surélevé et un comportement de type dépressif lors du test de nage forcée chez les rats nourris avec un régime riche en
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fructose. Les résultats obtenus sont en accord aussi avec ceux de Gancheva et al., (2017) qui ont constaté la présence chez les rats nourris avec un régime riche en graisses et en fructose (10%) des signes d'anxiété qui a été mesuré par le test du champ ouvert ainsi qu’une augmentation du temps d’immobilité des rats lors du test de nage forcée. Aucun changement significatif sur la mémoire n’a été enregistré dans cette étude après la réalisation du test de reconnaissance d'objet (Khanam et Pillai, 2006).
Une diminution de la sensibilité à l’insuline serait une hypothèse pertinente pour expliquer les altérations du comportement observées. Des études indiquent que l'insuline est transportée à travers la barrière hémato-encéphalique et influence le fonctionnement du cerveau via des récepteurs d'insuline largement distribués sur les neurones. Ces récepteurs sont particulièrement denses aux extrémités synaptiques catécholaminergiques. De plus, il est bien connu que l'insuline augmente l'activité sérotoninergique en augmentant le transport de tryptophane par la barrière hémato-encéphalique. Étant donné que l'on pense qu'une activité monoaminergique altérée dans des voies cérébrales clés joue un rôle étiologique dans la dépression et l’anxiété (MCCARTY, 1994). Ces altérations peuvent également interagir avec d'autres facteurs pouvant contribuer à la dépression et à l'anxiété, notamment par le stress oxydatif. Sur le plan moléculaire, les processus d'inflammation et d'oxydation mitochondriale génèrent des radicaux libres, qui sont des espèces hautement réactives.
Lorsque ces radicaux deviennent excessifs, les espèces réactives à l'oxygène (ROS) peuvent réagir avec les macromolécules de la cellule telles que les acides gras, l'ADN, les protéines, etc., (Maes et al., 2011) .
L’étude de l’effet du picolinate du chrome sur les paramètres comportementaux a montré que le picolinate du chrome produisait un effet antidépresseur significatif qui se traduit par une diminution du temps d’immobilité dans le test de suspension caudale et un effet anti anxiolytique qui se manifeste par une réduction de l’indice d’anxiété par rapport au souris exposées à un régime riche en fructose. Cependant, nos résultats montrent que le picolinate du chrome ne présente aucun changement significatif sur la mémoire.
Ces résultats sont en accord avec ceux de Khanam et Pillai, 2007 qui ont remarqué un effet anti anxiolytique du picolinate du chrome chez les rats.
Cependant le traitement par le picolinate du chrome n’a montré aucun effet significatif sur la mémoire après la réalisation du test d’alternance spontanée.
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L’effet anti anxiolytique et antidépressif possible du picolinate du chrome pourrait être dû à sa capacité à influencer la fonction cérébrale en augmentant l'activité de l'insuline centrale. Deux mécanismes de base pourraient expliquer cela : le picolinate de chrome pourrait augmenter directement la sensibilité neuronale à l'insuline d'une manière analogue à ses effets de sensibilisation à l'insuline sur les tissus périphériques (Schwartz, 1992). Une possibilité supplémentaire est que le picolinate de chrome accélère le transport de l'insuline à travers la barrière hémato-encéphalique ( Fernstrom, 1976).
D’autres études ont montré que la propriété anti-oxydante des molécules peut contribuer à une activité antidépressive (Herken et al., 2007) ce qui peut expliquer l’effet antidépressif et anxiolytique observé du picolinate du chrome .
Le changement du comportement et le déséquilibre oxydatif enregistrés dans cette étude est confirmé par une étude histologique des tissus cérébraux en particulier au niveau du cortex et l’hippocampe, deux zones du cerveau reconnues pour être important pour les fonctions cognitive (Marwa et al ,+2018). L’observation microscopique a montré des altérations au niveau cortex qui se manifestent par une congestion vasculaire, une désorganisation des cellules pyramidales, et une diminution du nombre des cellules neuronales.
Alors qu’au niveau de l’hippocampe on a remarqué une diminution du nombre des cellules neuronales en particulier au niveau de la région CA1 et leur disposition de manière inégale. Ces altérations observées peuvent être due aux dommages oxydatifs induits par la résistance à l'insuline (García-Berumen ,2019).
Chez les souris traitées avec le picolinate du chrome on a remarqué l’absence de la congestion vasculaire avec une disposition des cellules neuronale d’une manière plus arrangée et plus ordonnée par rapport aux cellules neuronales des souris du groupe (Fr).Ces observations renforcent nos résultats qui montrent une amélioration du comportement des souris du groupe (Fr+Cr) ainsi que le statut redox par rapport au souris du groupe témoin.
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Ce travail a permis de mettre en évidence l’effet protecteur du picolinate du chrome sur les altérations cérébrales pouvant être induites par une insulinorésistance provoquée par un régime riche en fructose chez des souris de souche wistar.
L’administration d’un régime riche en fructose par voie orale pendant quatre semaines a induit une résistance à l'insuline caractérisée par une augmentation du poids corporel et de l’insulinémie, une altération de la tolérance au glucose et une diminution de taux de glycogène chez les modèles animaux. Ainsi qu’un abaissement du système antioxydant par diminution de l’activité des enzymes antioxydantes : SOD, CAT et GPx, et une augmentation de la péroxydation lipidique (MDA). L’association de ces résultats avec les perturbations morphologiques et structurales hépatiques et cérébrales viennent confirmer les changement neurocomprtementaux des souris observées au cours des tests réalisés dans la même étude qui ont arboré que la fonction cognitive est altérée en présentant une augmentation de l’indice d’anxiété et du temps d’immobilité au cours des tests de labyrinthe en croix surélevé et de suspension caudale respectivement , ainsi qu’une diminution non significative de l’indice de discrimination dans le test de labyrinthe Y .
L’administration du picolinate du chrome à des souris soumises à un régime riche en fructose montre un effet bénéfique sur la consommation alimentaire, le poids corporel, la tolérance au glucose et l’insulinémie en diminuant la résistance à l’insuline ainsi que la production des ROS. Par ailleurs, une amélioration du comportement des souris et une réduction des dommages tissulaires hépatiques et cérébraux ont été enregistrés dans notre étude.
Pris ensemble, ces résultats ont révélé que le picolinate du chrome semble être une stratégie attrayante de lutter contre les anomalies induites par le fructose en améliorant la sensibilité à l’insuline.
Ces travaux ouvrent un certain nombre de perspectives et appellent un prolongement de certaines études afin de pouvoir approfondir la compréhension des mécanismes impliqués dans les effets bénéfiques de picolinate du chrome. Des études supplémentaires, notamment à long terme ; sont nécessaires pour confirmer ce potentiel extrêmement intéressant de picolinate du chrome et déterminer le ou les mécanisme (s) qui permettent l’effet préventif identifié dans notre étude.
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A
.Abebe W., Liu J.Y., Wimborne H., Mozaffari M.S. 2010. Effects of chromium picolinate on vascular reactivity and cardiac ischemia-reperfusion injury in spontaneously hypertensive