De la sensation de faim à la recherche de nourriture: quel est le circuit cérébral mis en jeu ?
Publié par Adrien le 17/10/2019 à 08:00
Source: CNRS INSB
La vue d'un bon repas a un effet très différent selon que l'on soit affamé ou que l'on vienne de manger copieusement. La prise en compte de l'état métabolique nous conduit à adapter notre comportement à nos besoins physiologiques. Comment notre cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la...) intègre-t-il ces informations avec celles qui prédisent que de la nourriture est disponible dans l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme...) ? Dans une étude parue dans la revue Current Biology, les chercheurs ont mis en évidence un circuit impliqué dans l'intégration de ces signaux intéro- et extéroceptifs, permettant d'adopter un comportement approprié.


© Frédéric Ambroggi 2019Figure: À gauche, la restriction alimentaire conduit à une forte activation des neurones de l'hypothalamus libérant de l'orexine. À la présentation d'un stimulus prédictif d'une récompense alimentaire, les neurones du noyau paraventriculaire du thalamus puis du noyau accumbens s'activent, processus nécessaire pour motiver les rats à appuyer sur un levier afin d'obtenir la nourriture. A droite, lorsque les rats sont à satiété, la libération d'orexine, l'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) des réponses neuronales, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) comme la motivation (La motivation est, dans un organisme vivant, la composante ou le processus qui règle son engagement dans une action ou expérience. Elle en détermine...) de l'animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il se...) à appuyer sur le levier, sont réduites.

Comprendre comment les informations sensorielles sont triées et intégrées pour guider une réponse motrice adéquate est un défi majeur en neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et médicales qui étudient tous les aspects, tant normaux que pathologiques, des neurones et du système nerveux.). Le noyau accumbens (NAc), joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert...) un rôle central dans ce processus. Il reçoit diverses entrées sensorielles extéroceptives informant de la présence de nourriture dans l'environnement. Cependant, un aspect essentiel réside dans la nécessité d'un contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) inhibiteur du comportement, afin de prendre en compte les informations intéroceptives relatives aux besoins physiologiques de l'individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).), tels que la satiété. De par leur capacité à détecter ces signaux périphériques, les neurones à orexine de l'hypothalamus latéral jouent un rôle majeur dans la prise alimentaire et le maintien de l'homéostasie. Les neurones glutamatergiques du noyau paraventriculaire du thalamus (PVT) reçoivent de fortes afférences de neurones à orexine et projettent fortement au NAc.

En combinant des approches de pharmacologie, électrophysiologie et optogénétique réalisées sur le rat (Le mot « rat » désigne en français, dans le langage vernaculaire certains mammifères rongeurs, le plus souvent du genre Rattus ou au moins de la famille des muridés. Mais certains...) vigile en accord avec la réglementation européenne relative au bien-être (Le bien-être ou bienêtre est un état qui touche à la santé, au plaisir, à la réalisation de soi, à l'harmonie avec soi et...) animal, les chercheurs ont mis en évidence un circuit impliquant les neurones à orexine de l'hypothalamus, le PVT et le NAc, dans l'intégration à la fois de l'état métabolique de l'animal et des informations portées par des stimuli prédisant la disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on obtient en divisant la durée durant laquelle ledit équipement...) de nourriture dans l'environnement. Les chercheurs ont enregistré l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) électrique des neurones du PVT et du NAc pendant que des stimuli prédictifs de nourriture étaient présentés aux animaux tout d'abord en état de restriction alimentaire, puis après avoir été nourri à volonté. Ils ont ainsi montré que les stimuli excitaient les neurones du PVT avant ceux du NAc et que l'amplitude de ces réponses était, tout comme la motivation de l'animal, réduite par la satiété. Les chercheurs ont par la suite démontré que l'effet de la faim (La faim désigne la sensation, apparaissant après un certain temps sans manger, qui pousse un être vivant à rechercher de la nourriture.) sur les réponses neuronales du NAc et sur la motivation de l'animal à rechercher de la nourriture pouvait être mimé, chez des rats pourtant à satiété, par une stimulation (Une stimulation est un événement physique ou chimique qui active une ou plusieurs cellules réceptrices de l'organisme. La cellule traduit la stimulation par un potentiel d'action,...) expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique. En science, il s'agit d'approches de recherche basées sur...) du PVT par optogénétique ou par injection (Le mot injection peut avoir plusieurs significations :) locale d'orexine.

Ces travaux de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) mettent en avant le fait que des signaux sensoriels extéroceptifs très précoces dans la chaine de traitement de l'information (20ms dans le PVT) intègrent déjà des informations sur l'état métabolique de l'individu. La mise en évidence de ce circuit, permettant in fine de contrôler le niveau de motivation à rechercher de la nourriture en fonction des besoins physiologiques, ouvre de nouvelles perspectives pour de futures recherches conduites dans des conditions pathologiques.

Pour en savoir plus:
Orexin in the Posterior Paraventricular Thalamus Mediates Hunger-Related Signals in the Nucleus Accumbens Core.
Meffre J, Sicre M, Diarra M, Marchessaux F, Paleressompoulle D, Ambroggi F.
Curr Biol. 2019 Oct 7;29(19):3298-3306.e4. DOI: 10.1016/j.cub.2019.07.069. Epub 2019 Sep 19.
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