Peripheral and central alterations in a chronic model of food restriction : role of ghrelin
Altérations périphériques et centrales dans un modèle murin de restriction alimentaire chronique : rôle de la ghréline
Résumé
Chronic food restriction is one of the major features observed in anorexia nervosa (AN), especially in the restrictive type. This major eating disorder affects mainly teenager girls and young women. Additionally to the restriction behavior, important physical activity is observed in a large number of patients (40-80% of cases). This disease induces various physiological alterations that concern neuroendocrine, metabolic and bone (osteopenia, osteoporosis) pathways, which have dramatic consequences on the patient’s health. Moreover, many arguments suggest that AN could be considered like an "addictiv" disorder supported by an addiction to weight loss and/or food restriction or physical activity. It thus suggests modifications of the central dopaminergic reward system. Furthermore, whatever the origins or the causes of this disorder, AN leads to peripheral and central alterations that might be involved in an "adaptation" phase allowing patients surviving to these drastic conditions. For some patients, a phase of "chronicity" is described in which these physiological changes may worsen the patient conditions and contribute, when exhaustion is amplifying, to death. Our study points out ghrelin, an orexigenic hormone whose plasma concentrations are significantly increased in AN patients. Mainly secreted by stomach cells, it targets multiple peripheral organs as well as numerous neuronal structures in the brain. At the peripheral level, this hormone acts among others in the liver whose main function is the maintenance of glucose homeostasis. It acts also on the adipose tissue to promote its growth that is associated with lipid storage and on muscle resulting in a reduction of triglycerides stock. At the central nervous system level, ghrelin have various targets like the structures involved in the homeostatic as well as hedonic (motivation/reward) control of food intake through the hypothalamus and the meso-cortico-limbic system respectively.To study the involvement of ghrelin in the potential adaptive mechanisms, and even in the worsening of the disease, we have developed an animal model of chronic food restriction associated or not with physical activity, mimicking the physiological symptoms of AN. Our first objective was to characterize and to phenotype the mouse model by evaluating various physiological (metabolic, endocrine) factors in order to study in our second objective the role of ghrelin as a potential predictor of disease progression.We showed that our mouse model constitutes a pertinent model to study on a long term duration the physiological and central altérations described in the restrictive type AN. Moreover, we showed that moderate physical activity associated with food restriction had stabilizing effects on numerous metabolic parameters that may reduce an early exhaustion of energy stocks. Concerning the role of ghrelin in such model, its plasma concentrations were increased like in AN patients and were suggested to contribute to the adaptive regulation of energy metabolism.
La restriction alimentaire chronique correspond à un des troubles du comportement alimentaire observé en particulier dans l’anorexie mentale (AN) de type restrictif, pathologie qui touche essentiellement les adolescentes et les jeunes femmes. En plus de ce comportement restrictif, une activité physique importante est observée chez un grand nombre de patientes (40 à 80% des cas). Cette maladie se traduit par de nombreuses altérations physiologiques comme des perturbations neuroendocrines, métaboliques, osseuses (ostéopénie, ostéoporose) et ce quelle que soit la cause psychiatrique qui a conduit au développement de ce comportement. De plus, de nombreux arguments suggèrent que l’AN pourrait être considérée comme un trouble « addictif » qui se manifesterait par une addiction à la perte de poids et/ou à la restriction alimentaire ou encore à l’activité physique suggérant une altération du système dopaminergique de récompense. Ainsi, quelles que soient les origines de la maladie, l’AN entraîne des perturbations périphériques et centrales susceptibles d’être impliquées dans une première phase dite « d’adaptation » permettant aux malades de survivre à ces conditions drastiques. Les patients peuvent par la suite tomber dans une seconde phase de « chronicisation » dans laquelle ces mêmes facteurs pourraient être responsables de la dégradation de l’état des malades et conduire, dans les cas les plus graves d’épuisement, à la mort.Notre étude a comme pivot la ghréline, hormone orexigène, dont les concentrations plasmatiques sont augmentées significativement chez les patients anorexiques. Sécrétée principalement en périphérie par les cellules de l’estomac, elle va cibler plusieurs organes aussi bien périphériques que centraux. En particulier, au niveau périphérique, cette hormone agit au niveau du foie dont la principale fonction connue est le maintien de l’homéostasie glucidique. Elle agit également au niveau du tissu adipeux qui est alors stimulé, favorisant ainsi sa croissance avec un stockage des réserves et au niveau musculaire en entrainant entre autre une diminution des réserves de triglycérides. Au niveau du système nerveux central, parmi les sites d’action de la ghréline, on trouve les structures impliquées aussi bien dans le contrôle, qualifié d’homéostatique, de la prise alimentaire représenté par l’hypothalamus, que dans le contrôle, dit hédonique (motivation/récompense), de ce même comportement correspondant au circuit méso-limbique. Pour étudier son implication dans les mécanismes adaptatifs, et éventuellement, dans l’aggravation de la maladie, nous avons mis au point un modèle animal de restriction alimentaire chronique mimant les symptômes physiologiques de l’AN. Notre premier objectif a été de caractériser (« phénotypage ») ce modèle sur le plan physiologique (métabolique, endocrinien) afin de l’utiliser pour notre deuxième objectif : évaluation du rôle de la ghréline comme potentiel facteur prédictif de l’évolution de la maladie.Les données obtenues valident notre modèle comme un modèle pertinent pour étudier sur le long terme les altérations physiologiques et centrales décrites dans l’AN de type restrictif. Nous montrons que l’exercice physique modéré associé à la restriction alimentaire a des effets stabilisateurs sur de nombreux paramètres métaboliques limitant ainsi un épuisement prématuré des ressources énergétiques. En ce qui concerne la ghréline, les concentrations plasmatiques élevées observées dans notre modèle pourraient contribuer également à une régulation adaptative du métabolisme énergétique.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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