Impact de l'inflammation à bas bruit associée à l'obésité sur l'établissement des troubles de l'humeur et de la cognition

• Auteur / Autrice : Anne-Laure Dinel
• Direction : Paul Higueret, Nathalie Castanon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Nutrition
• Date : Soutenance le 19/12/2008
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cognition

Troubles affectifs

Cytokines

Inflammation

Obésité

Mots clés libres

Obésité

Inflammation

Cytokines

Ido

Troubles de l'humeur

Cognition

Résumé

De nombreuses études menées chez l’homme ont montré que l’obésité est associée à un état inflammatoire chronique caractérisé par une augmentation de la sécrétion de nombreuses molécules dont la leptine et des cytokines inflammatoires comme le TNF-a et l’IL-6 (Clement et al., 2004). Des données récentes suggèrent que cette inflammation périphérique pourrait également présenter une composante au niveau cérébral se caractérisant notamment par une augmentation de l’expression de différentes cytokines inflammatoires (IL-6, TNF-a, IL-1ß…) et de l’activation de leurs voies de signalisation intracellulaire (augmentation de l’activité c-Jun-N-terminal kinase et de NFkB)(De Souza et al., 2005). De plus, l’intensité de la situation inflammatoire semble être liée au degré d’obésité. Ainsi, il est possible de distinguer différentes situations d’obésité : une obésité modérée qui ne s’accompagne pas forcément de pathologies comorbides et une obésité morbide associée à différents types de complications comme des maladies cardio-vasculaires, de l’hypertension artérielle ou un diabète de type 2. L’obésité s’accompagne également d’une forte prévalence de troubles de l’humeur (anxiété, dépression) et de la cognition. Notre laboratoire a été un des pionniers dans l’étude de l’expression et de l’action des cytokines au niveau central et de leurs conséquences, tant comportementales que neurobiologiques. Cette relation entre système de l'immunité innée et cerveau a particulièrement été étudiée dans le cadre du comportement de maladie regroupant un ensemble de symptômes non spécifiques (fièvre, activations neuroendocriniennes, anorexie, anhédonie, repli sur soi, perte d’intérêt pour l’environnement…) observés chez les individus malades et pouvant être reproduits chez l’animal en réponse à l’injection d’un inducteur de cytokines tel que le lipopolysaccharide (LPS)(Dantzer, 2001). Dans le cas d’une exposition prolongée ou non régulée de l’activation du réseau de cytokines, le comportement de maladie peut laisser place à de véritables troubles de l’humeur et de la cognition associés à une chute des taux circulants de tryptophane, un acide aminé essentiel servant de précurseur et de facteur limitant à la synthèse de sérotonine. Il a été montré que l'indoléamine 2,3-dioxygénase (IDO), une enzyme dégradant le tryptophane en réponse aux cytokines (Lestage et al., 2002; Moreau et al., 2005) est impliquée dans l’induction des symptômes de type dépressif observés notamment suite à production soutenue de cytokines et que cette action serait dépendante du catabolisme du tryptophane via la voie de la kynurenine (O'Connor et al., 2008). L’activation de l’IDO en situation inflammatoire aboutit à la production de dérivés neurotoxiques (3-OH-kynurénine, acide quinolinique) se comportant comme des agonistes des récepteurs glutamatergiques de type NMDA (Taylor and Feng, 1991), au dépend de la production de sérotonine. Ainsi, l’activation de l’IDO par les cytokines pourrait jouer un rôle dans l’apparition de troubles cognitifs associés aux états inflammatoires via l’altération de la neurotransmission sérotoninergique et/ou glutamatergique. Ces mêmes mécanismes pourraient également sous-tendre le développement des troubles de l’humeur et de la cognition couramment observés chez les personnes obèses. L’ensemble des études réalisées dans ce travail de thèse a donc eu pour objectif général de déterminer chez la souris si l’inflammation chronique à bas bruit qui est associée à un état d’obésité entraînait le développement de troubles de l’humeur et de la cognition [...].

Severe obesity is associated with a low grade inflammation characterized by an increased release of inflammatory markers like cytokines and leptin. It has been suggested that some of these mediators of inflammation could also be found in the brain, as manifested by the increased hypothalamic expression of inflammatory cytokines (IL-6, TNF-a, IL-1) and the activation of their intracellular pathways. Moreover, the intensity of the inflammation state seems to increase with the degree of obesity. Morbid obesity, which is accompanied by different comorbid pathologies like cardiovascular disease, hypertension, type 2 diabetes and a high prevalence of mood (anxiety, depression) and cognitive disorders, is clearly associated with peripheral inflammation. Such an association is less clear in the case of a moderate obesity which is not systematically associated with comorbid pathologies. It is clearly established that during an infection brain actions of cytokines that are released as a result of the innate immune system activation induce development of sickness behaviour. In the case of a prolonged and/or unregulated activation of the cytokine network, sickness behaviour that includes non-specific symptoms such as behavioral alterations, fever and neuroendocrine activation can lead to the development of mood and cognitive disorders. Moreover, such a development is associated with a drastic drop of circulating levels of tryptophan, the essential amino acid acting as limiting factor of the serotonin synthesis. It has been proposed that these alterations could be at least partially explained by cytokine-induced peripheral and/or central activation of the indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO), a tryptophan-catabolizing enzyme that is potently induced in monocytes, macrophages and brain microglia by cytokines. IDO activation can result in the lowering of the bioavailability of tryptophan for 5-HT synthesis and the increase of neurotoxic derivates (3-OH-kynurenine, quinolinic acid). Both consequences of cytokine-induced IDO activation may play a role in the development of the cognitive and mood disorders associated with obesity. The present study aimed therefore at studying in mice the relationship between inflammation and development of mood and cognitive disorders associated with obesity. This study was performed in two different but complementary experimental conditions reproducing 1) a moderate obesity devoid of marked pathological complications (a model of diet induced obesity) and 2) a morbid obesity associated with comorbid pathologies like type 2 diabetes (db/db mice). Our results showed that: 1) The degree of obesity is correlated with the intensity of the alterations affecting innate immune system activation. 2) Obesity exacerbates the innate immune system activation as manifested by the increase of peripheral and central cytokine production, and related neurochemical, neuroendocrine and behavioral alterations. 3) The inflammation-related alterations induced by obesity are associated with impairment of cognitive abilities and emotional reactivity, as well as development of anxiety-like symptoms, although differences in their respective time-course of appearance seem to exist. Taken together, these findings showed the key role of the inflammation associated with obesity in its related mood and cognitive disorders. This work provides therefore a first important step towards the identification of new pharmacological and/or nutritional strategies aimed at ameliorating life quality of obese subjects and preventing development of related comorbidities.