Interaction : contrôle à court et à long termes

Même si à cette double régulation de court et long termes correspondent visiblement des structures neuro-anatomiques ainsi que des signaux humoraux distincts, et même si chacune de ces régulations à la capacité de réguler la prise alimentaire de manière indépendante, une interaction entre la régulation à court et à long termes est requise afin de générer une réponse alimentaire permettant le maintien de la stabilité pondérale. L’existence d’une telle interaction est démontrée par plusieurs études pharmacologiques, physiologiques et immunohistochimiques.

Dans un premier temps, il a été démontré que l’insuline de même que la leptine agissent de façon synergique avec la CCK pour réduire la prise alimentaire et la masse pondérale (Figlewicz et al., 1986; 1995; Barrachina et al., 1997; Matson et al., 1997; Edmond et al., 1999). Aussi, une co-injection, c’est-à-dire l’injection i.p. de

CCK suivie d’une injection i.p. et/ou i.c.v. d’insuline ou de leptine, s’avère plus efficace à diminuer la taille d’un repas que l’injection isolée de l’un ou l’autre de ces peptides. De plus, il a été démontré que l’effet satiétogène est maintenu durant les sept heures suivant la co-injection de leptine et de CCK, comparativement à 30 minutes lors de l’injection i.p. de CCK seulement (Barrachina et al., 1997). Ce phénomène de synergie est aussi observé entre l’injection i.c.v. de leptine et les signaux nerveux mécaniques et chimiques transmis par le nerf vague (X), lors de la prise alimentaire. En effet, l’injection i.c.v. de leptine augmente la sensibilité de l’animal à ces signaux nerveux.

En second lieu, des études de marquage de la protéine c-FOS ont montré que l’injection i.c.v. de leptine induit l’expression de cette protéine dans le noyau PV (Van Dijik et al., 1996). De façon similaire, l’injection i.p. de CCK active la protéine c-FOS dans le NTS (Li & Rowland, 1995; Wang et al., 1998b ; Edmond et al., 1999), ainsi que dans le noyau PV (Li & Rowland, 1995; Barrachina et al., 1997; Wang et al., 1998b; Edmond et al., 1999). En co-injectant ces deux peptides, l’expression de c- FOS est encore plus augmentée dans le noyau PV (Barrachina et al., 1997 ; Wang et al., 1998b ; Edmond et al., 1999) et le NTS (Edmond et al., 1999). Ces observations démontrent que la leptine et la CCK activent des voies neuronales de la prise alimentaire qui se chevauchent au moins dans deux noyaux: le noyau PV et le NTS. Ceci est corroboré par des données électrophysiologiques. La stimulation électrique du noyau PV module l’activité électrique des neurones du DVC qui sont sensibles aux signaux provenant du système digestif (Nishimura & Oomura, 1987; Zhang et al., 1999). L’aire HL semble aussi jouer un rôle dans la modulation de l’activité des neurones du tronc cérébral qui sont sensibles aux signaux périphériques satiétogènes. De fait, les neurones du tronc cérébral sont activés lors d’une stimulation électrique dans l’aire HL (Nishimura & Oomura, 1987). Toutefois, jusqu’à présent, aucune étude n’a démontré que la leptine et la CCK avaient un effet inhibiteur sur les neurones de l’aire HL. Par conséquent, les observations suggèrent que l’interaction entre le contrôle à court et à long termes implique le noyau PV, l’aire HL et le tronc cérébral, et que la réponse des neurones du tronc cérébral, à la suite d’une prise alimentaire peut être modulée par les projections axonales qui proviennent du noyau PV et/ou de l’aire HL.

Ces travaux ont permis de faire l’ébauche d’un modèle d’interaction entre le système de contrôle de la prise alimentaire à court et à long termes. Ce modèle propose que l’intégration des signaux qui régulent la prise alimentaire à court et à long termes implique des voies neuronales reliant l’hypothalamus et le tronc cérébral, en particulier les voies : noyau Arc ↔ noyau PV ↔ DVC et noyau Arc ↔ aire HL ↔ DVC. Le noyau Arc agit comme capteur de l’information. Le noyau PV, l’aire HL et le DVC agissent comme intégrateurs des signaux, grâce à leurs projections bidirectionnelles, afférentes et efférentes. Le noyau PV et l’aire HL sont afferentées par et se projettent sur le noyau Arc et le DVC ; tandis que le DVC est afferenté par et se projette sur le système digestif, le noyau PV et l’aire HL. Les connexions réciproques entre le noyau PV et le DVC, de même qu’entre l’aire HL et le DVC, transmettent à la fois de l’information au sujet du statut pondéral et de l’information sur l’état nutritionnel immédiat de l’organisme. Ceci permet aux circuits neuronaux hypothalamiques sensibles aux signaux humoraux adipeux de moduler l’activité des circuits neuronaux du tronc cérébral, lesquels induisent les phénomènes de rassasiement et de satiété. (voir figure 5)

Figure 5. Modèle neuro-anatomique de l’interaction entre les systèmes effecteurs de la prise alimentaire. Par exemple, la leptine, sécrétée par les cellules adipeuses, stimule la voie neuronale hypothalamique catabolique (neurones exprimant POMC/CART) et inhibe la voie neuronale hypothalamique anabolique (neurones exprimant NPY/AgRP) issues du noyau Arc. Ces voies neuronales se projettent sur le noyau PV et l’aire HL, lesquels envoient et reçoivent des projections neuronales du NTS/DMV, où les signaux de satiété sont interprétés. Les signaux de satiété, tel la CCK, sont transmis par le nerf vague (X) au NTS. Le NTS agit comme « centre intégrateur », c’est-à-dire qui intègre les informations afférentes du nerf vague (X) aux informations provenant des voies neuronales hypothalamiques. Le résultat final est, par conséquent, l’arrêt de consommation du repas. CCK cholécystokinine, MCH neurohormone mélanine, PYY peptide YY. Adapté de Schwartz et al., 2000.

1.3 Systèmes effecteurs de la prise alimentaire et