#trendsincognitivesciences #cognition #suralimentation #obésité #évolution Perspective Évolutive sur Les Mécanismes d’Altération des Fonctions Cognitives en cas de Suralimentation

Mécanismes Cellulaires et Moléculaires par lesquels la Prise Alimentaire Impacte la Neuroplasticité et la Cognition. 

(A)  Réponses adaptatives des réseaux neuronaux face à une déprivation intermittente de nourriture ou face au jeûne. 

Des périodes étendues sans prise de nourriture ou avec très faible prise de nourriture déclenchent un changement de l’état métabolique ; à savoir le passage de l’utilisation du glucose dérivé du glycogène hépatique à celle des acides gras et corps cétoniques dérivés des cellules adipeuses (BHB, ß-hydroxybutyrate ; AcAc, acétoacétate) à partir desquelles ils sont générés. Outre leur utilisation comme source d’acétyl CoA pour la production d’ATP mitochondrial, les corps cétoniques peuvent activer les voies de signalisation impliquées dans la plasticité synaptique et la résistance cellulaire au stress, comprenant notamment celles impliquées dans la transcription de protéines se fixant au CRE dites séquences CRE (cAMP Responsive Elements) et le facteur nucléaire kappa B (NF-ĸB), ainsi que les facteurs neurotrophiques, comme les facteurs neurotrophiques dérivés du cerveau (BDNF). L’augmentation d’activité des réseaux neuronaux impliqués dans le traitement cognitif au cours de la recherche de nourriture (orientation dans l’espace, prise de décision, etc) implique des voies de signalisation adaptatives qui soutiennent la fonction mitochondriale et soumettent les facteurs neurotrophiques, le tonus GABAergique, les défenses antioxydantes, la réparation de l’ADN, tout en supprimant l’inflammation. Ces réponses adaptatives stimulent la plasticité synaptique, la neurogénèse et la résistance cellulaire au stress, qui, à leur tour, augmentent la cognition et la résistance du cerveau aux lésions et aux maladies. 

(B) La prise alimentaire excessive comme cela survient chez les animaux de laboratoires nourris ad libitum et chez la plupart des humains dans les pays modernes, altère la neuroplasticité. La consommation de nourriture au cours de la période d’éveil résulte en un changement métabolique faible ou nul, causant ce faisant une résistance à l’insuline et un engagement très réduit de l’activité neuronale impliquée dans l’orientation et la prise de décision dans des situations critiques. Par conséquent, les voies de signalisation favorisant la neuroplasticité et la résilience sont désengagées, avec pour résultat des capacités cognitives suboptimales et une vulnérabilité du cerveau au stress et aux troubles neurodégénératifs. Des études menées sur des modèles animaux de laboratoire ont montré que des régimes alimentaires riches et le diabète accélèrent le déclin cognitif et les déficits moteurs cérébraux dans la maladie d’Alzheimer (AD) et la maladie de Parkinson (PD) respectivement. Des apports énergétiques excessifs accélèrent l’accumulation sous-jacente de peptide ß-amyloïde (Aß) et de protéine Tau (pTau) dans le cerveau en dans la AD et de α-synucléine dans la PD. Abréviations : NRF2, facteur de régulation nucléaire 2 ; PGC-1α, cofacteur 1α du récepteur ɣ activé par les proliférateurs de péroxysomes.   

Les structures du cerveau et les réseaux neuronaux contrôlant l'orientation dans l'espace, la prise de décision, la socialité, et la créativité ont évolué, en partie, afin de satisfaire les besoins en nourriture. Ici sont discutées les évidences suggérant que la raison poussant à la surconsommation de nourriture riche en énergie impacte les fonctions cognitives réside dans le fait que les voies de signalisation ayant évolué de manière à donner une réponse adaptative au manque de nourriture, sont relativement désengagées dans le contexte d’une disponibilité en aliments continue. L’obésité altère les fonctions cognitives et augmente le risque de troubles psychiatriques et de démences. De plus, à la fois l’obésité maternelle et paternelle prédispose la progéniture à présenter une détérioration des fonctions cognitives au cours de leur développement, du fait de mécanismes moléculaires épigénétiques. Les voies de signalisation neuronales, qui ont évolué dans le sens d’un renforcement des fonctions cognitives dans des contextes d’insécurité alimentaire, peuvent être stimulées par la pratique par intermittence du jeûne et de l’exercice. Mark P. Mattson, dans Trends in Cognitive Sciences, publication en ligne en avant-première 19 janvier 2019

Source iconographique, légendaire et rédactionnelle : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ 

Neuro-inflammation et neurodégénérescence dans les pathologies induites par la suralimentation

Effets d'un régime riche en graisses sur le contrôle de l'équilibre énergétique. L'homéostasie énergétique est obtenue par l'intermédiaire de récepteurs hypothalamiques intégrant les signaux de régulation négative transmis par des hormones comme l'insuline et la leptine, dont les taux circulants représentent un index de la masse grasse corporelle; agissant sur le cerveau dans le but de limiter la prise de poids corporel (figure de gauche). Au cours de la prise alimentaire d'un bolus riche en graisse, l'inflammation neuronale provoque une résistance à ces hormones, favorisant ainsi le gain de poids (figure de droite). In Cell Metabolism, Volume 10, Issue 4, 7 October 2009, Pages 249-259
Source: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S155041310900268X

Les pathologies provoquées par la suralimentation, comme l’obésité et le diabète de type 2 impliquent des phénomènes comme l’altération de certaines voies du système nerveux présidant à la régulation physiologique du métabolisme. Récemment, des résultats provenant de recherches interdisciplinaires en neuroscience et immunologie ont établi un lien entre suralimentation et déclenchement atypique de l’inflammation du cerveau, plus particulièrement au niveau de l’hypothalamus. Cette neuro-inflammation altère les voies centrales de régulation de l’homéostasie énergétique et du métabolisme des nutrients, conduisant à l’obésité, au diabète et aux complications cardiovasculaires. Cette revue de littérature décrit les récentes découvertes sur les rôles de l’inflammation hypothalamique induite par la suralimentation sur les phénomènes neurodégénératifs et de développement neurologique défectueux chez l’adulte ; de même que sur les phénomènes d’altération de la régénération des cellules souches, et ses conséquences sur l’obésité et pathologies associées. De plus, les points communs reliant neuro-inflammation, pathologies neurogénératives et pathologies métaboliques induites par la suralimentation sont discutés. Les ciblages combinés de la neuro-inflammation et de la neurodégénérescence apporteront des approches prometteuses dans le traitement de l’obésité et autres maladies liées à la suralimentation. Dongsheng Cai, in Trends in Endocrinology and Metabolism – January 2013, available online 20 December 2012

Source: Science Direct / Traduction et adaptation: NZ

Stress oxydatif mitochodrial et syndrome métabolique

Tableau récapitulant les données permettant le diagnostic d'un syndrome métabolique. J.O. Prior et al, in Revue Médicale Suisse
Source:  http://titan.medhyg.ch/mh/formation/print.php3?sid=32990

L'épidémie actuelle de syndrome métabolique dans les pays développés est largement due à la suralimentation, accompagnée d'un manque d'exercice physique. Cependant, les mécanismes sous-jacents par lesquels la suralimentation chronique intéragit avec le génotype et l'inactivité physique pour générer le phénotype de syndrome métabolique sont complexes; et incluent de nombreuses altérations métaboliques et physiologiques. 

Il a été suggéré que le stress mitochondrial oxydatif pourrait survenir pendant la période de suralimentation, couplée à une activité physique limitée. De ces constatations, nous proposons une nouvelle hypothèse unificatrice, intégrant ce qui est connu à propos du rôle de la mitochondrie dans le syndrome métabolique; pointant ce faisant les hypothèses à tester, ainsi que les nouvelles approches thérapeutiques. Andrew M. James et al, in Trends in Endocrinology and Metabolism-820, online 23 July 2012, in press

Source: www.sciencedirect.com / Traduction et adaptation: NZ