Le lien entre l'obésité et la barrière hémato-encéphalique
La barrière hémato-encéphalique (BHE) est une formation physiologique importante chargée de protéger le cerveau de plusieurs produits chimiques susceptibles de circuler dans notre circulation sanguine. Le BBB empêche l'échange et le mouvement de la plupart des molécules, cellules et protéines à l'intérieur et à l'extérieur du système nerveux central (SNC). Cela aide à garder le cerveau «frais» et à ne pas être affecté par tout ce que nous mangeons et le type d'infections que nous rencontrons.
Le BBB est formé par les vaisseaux sanguins du SNC qui sont tapissés de cellules endothéliales. C'est une structure complexe qui assure le maintien de l'homéostasie métabolique et immunorégulatrice dans le SNC. Dans un cerveau sain, la barrière empêche la plupart des molécules de liquide céphalo-rachidien (LCR) de circuler à la périphérie et la plupart des molécules périphériques de se diffuser dans le LCR.
Cependant, même dans les cerveaux sains, le BBB n'est pas complètement imperméable. Le noyau arqué de l'hypothalamus a une BBB incomplète, permettant aux hormones en circulation d'agir sur les systèmes de régulation de cette partie du cerveau. Plusieurs troubles neurologiques sont caractérisés par une BBB compromise, y compris un accident vasculaire cérébral, des infections du SNC et des maladies neurodégénératives.
Obésité et BBB
Il a été démontré que la surconsommation d'aliments riches en graisses saturées et en sucres simples dégrade l'intégrité de la BHE et pourrait entraîner de graves dommages aux régions cérébrales vulnérables telles que l'hippocampe. De plus, l’obésité entraîne des modifications pathologiques de la BHE qui peuvent aggraver l’état de santé général et entraîner des modifications pathologiques supplémentaires du SNC, telles que la neuroinflammation et le déclin cognitif. L'obésité entraîne également des modifications du nombre de types de cellules dans une unité neurovasculaire qui altère l'intégrité de la BBB.
Cependant, chez la plupart des personnes en surpoids, l'excès de poids corporel ne stimule pas de processus pathologiques graves. L'obésité n'est pas exactement un trouble qui endommage le cerveau et l'intégrité du BBB n'est pas compromise par un excès de poids corporel. Cependant, il existe un lien remarquable entre l'obésité et la BHE, et ce lien existe en raison du fonctionnement normal du cerveau.
Systèmes cérébraux régulant le comportement alimentaire
Les systèmes impliqués dans le développement de l'obésité sont complexes et encore mal compris. Cependant, on pense qu'une homéostasie énergétique perturbée pourrait être à l'origine du problème. Le comportement alimentaire est régulé par des facteurs métaboliques, autonomes, endocriniens et environnementaux. Bien qu'elle soit influencée par de nombreux éléments chez chaque individu, «l'homéostasie énergétique» joue un rôle important en créant un équilibre entre l'apport et la dépense énergétiques.
L'hypothalamus est l'une des zones du cerveau qui a été reconnue comme un régulateur de l'apport alimentaire, du poids corporel, de l'énergie et de l'homéostasie du glucose. Il reçoit et traite le signal métabolique de la périphérie, ainsi que la récompense et les entrées sensorielles du cortex. À son tour, il envoie des signaux de sortie aux parties du système nerveux central régulant le comportement alimentaire et le poids corporel.
Hormones alimentaires et rôle de la leptine
L'hypothalamus est impliqué dans la régulation de l'appétit par une voie de signalisation stimulant l'appétit et une voie de suppression de l'appétit. Ces voies impliquent des hormones et des neuropeptides spécifiques, qui peuvent être trouvés soit dans le sang, soit dans le LCR. Pour que ces hormones fonctionnent correctement, elles doivent traverser la BHE vasculaire via des systèmes de transport spécialisés. De nombreuses hormones régulant le comportement alimentaire sont perturbées dans l'obésité, notamment l'insuline, la leptine, l'adiponectine et la ghréline.
L'une des hormones clés dans le développement de l'obésité est la leptine. La leptine participe à l'homéostasie énergétique et à la régulation du métabolisme. Il répond aux signaux de satiété produits lors de la consommation alimentaire. La leptine est sécrétée par le tissu adipeux et sa sécrétion est positivement corrélée à la quantité de graisse corporelle. Sa sécrétion envoie des signaux au cerveau pour supprimer l'appétit et augmenter la thermogenèse, dans le but de réduire l'adiposité. À mesure que la graisse corporelle augmente, les niveaux de leptine sanguine augmentent. Pendant les périodes de jeûne lorsque le poids corporel diminue, la sécrétion de leptine est diminuée. En général, il a été démontré que la concentration sanguine de leptine est significativement plus élevée chez les personnes obèses que chez les personnes plus maigres, et ce niveau élevé est diminué lorsque les personnes obèses perdent du poids. Il serait logique de supposer qu'avec un taux élevé de leptine dans le sang, les personnes obèses devraient se sentir rassasiées. Cependant, ce n'est pas le cas. Les niveaux de leptine dans le sang ne reflètent pas les niveaux de leptine dans le LCR. Il a été montré que le rapport entre les taux de leptine dans le LCR et le sérum était quatre fois plus faible chez les personnes obèses.
Résistance à la leptine
Cette corrélation non linéaire entre la concentration de leptine dans le sang et le LCR pourrait être due à la résistance dite centrale à l'action de la leptine. La théorie de la résistance centrale de la leptine suggère que l’obésité pourrait être causée par l’accès restreint de la leptine au cerveau. Cela contraste avec les anciennes suggestions selon lesquelles l'obésité pourrait être causée par une production inadéquate de leptine.
Un facteur important à considérer est que le transport de la leptine de la circulation sanguine vers le cerveau via le BBB est réalisé via des protéines de transport spécialisées qui sont sujettes à la saturation. Cela signifie que le niveau de transporteurs n'est pas assez élevé pour transporter suffisamment de molécules de leptine dans le cerveau. Il s'agit d'une situation classique d '«embouteillage»: seule une certaine quantité de voitures peut franchir le goulot d'étranglement de la route, quel que soit le nombre de voitures dans la file d'attente. En conséquence, le cerveau ne «ressent» pas la concentration réelle de leptine dans le sang. En raison de la saturation de ce transport à travers le BBB, les taux circulants de leptine ne correspondent pas toujours à la concentration de leptine dans le LCR. Il a été suggéré que ce système de transport fonctionne de manière similaire chez les individus maigres avec des concentrations normales de leptine et que les niveaux plus élevés de leptine n'ont aucun effet biologique une fois que le système est déjà saturé. Les cerveaux des sujets hyperleptinémiques obèses ne sont même pas exposés aux niveaux élevés de leptine.
Le BBB peut-il causer l'obésité?
Le fait que le système de transport soit également saturé chez les individus maigres montre que le système de transport de la leptine du BBB a évolué pour ne fonctionner correctement qu’à une adiposité et un poids corporel inférieurs. De faibles niveaux de leptine sérique informent le cerveau que les réserves adipeuses sont suffisantes pour dépenser des calories sur des fonctions autres que l'alimentation, telles que la reproduction et le renforcement du système immunitaire. Mais lorsque le niveau de graisse dans le corps dépasse un certain niveau, la signalisation de la leptine ne fonctionne tout simplement pas correctement, contribuant ainsi à un gain de poids supplémentaire.
Références
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Cet article invité a été initialement publié sur le blog primé sur la santé et la science et sur la communauté sur le thème du cerveau, BrainBlogger: Obesity and the Blood-Brain Barrier: What is the Connection?.
