La neuroscience de la faim et de la satiété insatiables

Il n’y a pas si longtemps, le cervelet humain était considéré par la plupart des experts comme une région du cerveau dont le travail principal consistait simplement à coordonner les mouvements musculaires. La plupart des neuroscientifiques du 20e siècle ne pensaient pas que les neurones cérébelleux étaient impliqués dans des processus cognitifs non moteurs ou des comportements axés sur la récompense. Mais cette vision désuète du cervelet « uniquement sur la fonction motrice » a été radicalement mise à jour au cours des deux dernières décennies.

De plus en plus, de nouvelles recherches découvrent des façons auparavant inconnues dont le cervelet fonctionne avec de vastes réseaux de neurones pour optimiser les fonctions du cerveau entier et montrent comment notre soi-disant «petit cerveau» entraîne un large éventail de comportements inconscients.

Cette semaine, une étude révolutionnaire menée par une équipe internationale de chercheurs dirigée par Nicholas Betley de l’Université de Pennsylvanie met en lumière la façon dont un sous-ensemble spécifique de neurones du cervelet envoie des signaux liés à la faim et à la satiété qui nous permettent de savoir quand arrêter de manger. Ces résultats (Low et al., 2021) ont été publiés le 17 novembre dans la revue à comité de lecture La nature.

La découverte et l’identification de ce que le premier auteur Aloysius Low et al. appellent “un réseau de satiété cérébelleuse” pourrait conduire à de nouvelles interventions qui aident les gens à manger moins et à perdre du poids.

Notamment, l’identification récente par le Betley Lab de ce réseau de satiété a été inspirée par des recherches antérieures chez des patients atteints du syndrome de Prader-Willi, une maladie génétique marquée par un appétit insatiable (c’est-à-dire une hyperphagie) et l’incapacité à ressentir la satiété, même après avoir mangé un repas copieux. .

Sur la base de recherches antérieures sur le syndrome de Prader-Willi, Betley et Low ont commencé à spéculer que le cervelet pourrait jouer un rôle jusqu’alors inconnu dans la faim insatiable.

Ils ont donc contacté Laura Holsen du Brigham and Women’s Hospital de la Harvard Medical School, qui disposait d’un ensemble rare de données d’IRMf d’il y a environ une décennie (Holsen et al., 2011) qui suivaient le flux sanguin dans le cerveau des patients Prader-Willi. .

Les recherches antérieures de Holsen se sont concentrées sur les mécanismes neuronaux sous-jacents à l’hyperphagie dans le syndrome de Prader-Willi et ont examiné « les circuits de motivation alimentaire sous-corticale et les circuits inhibiteurs préfrontaux fonctionnant en réponse à des stimuli alimentaires avant et après avoir mangé ».

Cependant, l’analyse initiale de ces données d’IRMf n’a pas examiné de près le cervelet, qui est niché sous les cortex cérébraux. Étonnamment, lorsque Betley et Low ont examiné de plus près les images IRMf avec le cervelet en tête, ils ont remarqué quelque chose d’inattendu.

Surprendre! Déterrer les fonctions non motrices du cervelet prend souvent les neuroscientifiques au dépourvu.

Dans un communiqué de presse, Bentley décrit ce moment de découverte et de scepticisme initial à propos de ce qu’ils voyaient : « Le cervelet apparaît, et nous regardions tous cela en disant : ‘Est-ce réel ?’ [It] était époustouflant. En fait, c’était tellement époustouflant que j’ai pensé que ça devait être faux.”

Après cette première observation, Betley a encouragé Low à mener une série d’expériences sur des souris pour voir si leur intuition sur ce qu’ils ont inventé comme un “réseau de satiété cérébelleuse” était exacte. Au cours de l’année suivante, les découvertes des chercheurs les ont convaincus que ce réseau existe bel et bien.

“C’est incroyable que vous puissiez encore trouver des zones du cerveau qui sont importantes pour les comportements de survie de base que nous n’avions jamais impliqués auparavant. Et ces régions du cerveau sont importantes de manière robuste”, a noté Betley.

En utilisant une approche de traduction inverse, le laboratoire de Betley a pu identifier et caractériser fonctionnellement un ensemble neuronal qui favorise la satiété via un sous-ensemble distinct de neurones dans les noyaux cérébelleux profonds antérieurs (aDCN).

Chez la souris, les chercheurs ont découvert que l’activation des neurones aDCN piraté les “voies de récompense” induites par la dopamine dans le striatum ventral du cerveau. Comme l’expliquent les auteurs, “Nous avons découvert que l’activité d’aDCN met fin à la prise alimentaire en augmentant les niveaux de dopamine striatale et en atténuant la réponse phasique de la dopamine à la consommation alimentaire ultérieure.”

Fait intéressant, les chercheurs ont également découvert que lorsqu’ils activaient les neurones aDCN chez les souris, ils arrêtaient automatiquement de manger lorsqu’ils avaient suffisamment de calories. Mais si on leur donnait des aliments moins denses en calories, les souris mangeraient des quantités plus importantes que la normale pour égaler leur apport calorique typique. “Cela nous dit que cet animal calcule le nombre de calories qu’il absorbe et s’arrête quand il pense qu’il en a assez”, explique Betley.

Pirater le “réseau de satiété cérébelleux” pourrait être un nouveau moyen de freiner la suralimentation en déclenchant la satiété.

Les dernières recherches (2021) suggèrent que les neurones des noyaux cérébelleux profonds antérieurs du cervelet sont essentiels pour réguler intuitivement les portions et la taille des repas. Identifier des moyens non invasifs d’activer et de désactiver ces neurones cérébelleux aDCN pourrait changer la donne pour aider les gens à manger moins sans avoir constamment faim ou avoir envie de plus de nourriture.

Des études cliniques impliquant des personnes (pas des souris) sont nécessaires pour voir comment fonctionne ce “réseau de satiété cérébelleux” nouvellement découvert chez l’homme. Les recherches à venir sur ce réseau de satiété par Betley et ses collègues nous donneront plus de détails sur la façon dont la faim et la satiété insatiables sont régulées dans le cerveau humain.