Implication de l'activité constitutive des récepteurs 5-HT4 dans la régulation de la conduite alimentaire : vers une solution thérapeutique

Implication of the constitutive activity of 5-HT4 receptors in the regulation of food intake : toward a therapeutic treatment

• Auteur / Autrice : Laetitia Laurent
• Direction : Valérie Compan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 19/12/2011
• Etablissement(s) : Montpellier 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Génomique Fonctionnelle (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Jacques Bringer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Compan, Jacques Bringer, Patricia Gaspar, Lydia Kerkerian-Le Goff, Yves Charnay, Mohamed Najimi, Joël Bockaert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patricia Gaspar, Lydia Kerkerian-Le Goff

Mots clés

Mots clés contrôlés

Boulimie

Anorexiques

Récepteurs de la sérotonine

Mots clés libres

Récepteurs 5-HT4

Prise alimentaire

Activité constitutive

Noyau accumbens

Anorexie

Boulimie

Receptors 5-HT4

Feeding disorders

Constitutive activity

Nucleus accumbens

Anorexia

Bulimia

Résumé

La conduite alimentaire n'obéit pas nécessairement au besoin physiologique de consommer des aliments (la faim) ou à la satiété suggérant qu'un système nerveux volontaire de la restriction (anorexie) et de la consommation excessive d'aliments (boulimie, « binge-type eating ») inhibe le système nerveux autonome. Ces deux anomalies affectent plus fréquemment, et souvent à la fois, la femme que l'homme. Si l'utilisation de modèles animaux permet l'étude d'une part des bases neuronales en cause, ceux possiblement responsables de l'alternance « anorexie / boulimie » restent encore à identifier. Dans ce contexte, nous avons ainsi centré nos analyses sur l'étude de l'implication de récepteurs cérébraux couplés aux protéines G ; les récepteurs 4 de la sérotonine (R5-HT4) car leur stimulation dans le noyau accumbens (NAc), une structure du système de la récompense, inhibe la faim y compris après la mise à jeun de souris, par l'action AMPc/PKA dépendante d'un peptide de l'addiction ; « cocaine- and amphetamine-regulated transcript » (CART). Nous montrons que le maintien d'une plus forte expression (ectopique ou physiologique) des R5-HT4 dans le NAc a réduit plus durablement la faim que sa seule stimulation et augmente l'activité locomotrice. En incluant dans notre raisonnement l'activité constitutive des R5-HT4 (e.g. accumulation de la forme active R*), nous montrons que l'injection d'un agoniste inverse (inhibition de l'activité constitutive : accumulation de la forme inactive, R) spécifique des R5-HT4 dans le NAc entraîne une baisse du taux d'AMPc et de CART tout en augmentant celui des ARNm codant le NPY d'autant plus que l'hyperphagie est élevée. Les effets induits par l'injection de l'agoniste inverse ne sont pas observés lorsqu'il est adjoint à un antagoniste des R5-HT4. Ces résultats suggèrent une implication physiologique de l'activité constitutive des R5-HT4 dans la régulation de la conduite alimentaire; son inhibition (agoniste inverse) dans le NAc augmente la prise et reprise alimentaire après un jeûne. L'ensemble de ces résultats rend probable que la plus forte activité des R5-HT4, à la base d'une association « anorexie /hyperactivité locomotrice », souvent décrite comme paradoxale au plan énergétique dans le syndrome de l'anorexie mentale, représente plutôt un mécanisme de compensation globale d'une valeur énergétique à perdre en conséquence d'une trop forte consommation d'aliments. Puisque la densité des R5-HT4 peut varier selon un taux variable de 5-HT après stress, lequel aggrave les anomalies alimentaires, nous avons étudié plus avant l'implication des R5-HT4 dans l'effet anorexigène du stress (immobilisation forcée) chez des souris femelles privées de leur gène : l'hypophagie induite par le stress n'a pas été observée chez les souris privées des R5-HT4 qui présentent une possible hyperactivité de l'axe hypothalamo-hypophysaire corticosurrénalien vraisemblablement compensée par un plus fort rétrocontrôle négatif. Il est donc probable que les R5-HT4 contribuent à réduire les conséquences du stress et que la modification de l'équilibre de leur activité contribue à une part de la symptomatologie de patients atteints d'anorexie / boulimie.

Feeding behavior does not necessarily obey to the physiological need to eat (hunger) or to satiety, suggesting that voluntary nervous system of the restriction (anorexia) and overeating (bulimia, binge-type eating) inhibits the autonomic nervous system. These two anomalies affecting more frequently, and often both, the woman than man. If animal models are used to study a part of neural bases involved, those possibly responsible for the oscillation of''anorexia / bulimia'' remain to be identified. In this context, we thus focused our analysis on the study of the involvement of brain receptors coupled to G proteins ; serotonin 4 receptors (5-HTR4) because their stimulation in the nucleus accumbens (NAc), a brain reward area, inhibits hunger even after a food deprivation, by the action ofcAMP / PKA, dependent of an addiction peptide, ''cocaine-and amphetamine-regulated transcript'' (CART). Weshow that maintaining a higher expression (ectopic or physiological) of 5-HTR4 in the NAc, reduced hunger more longer than the acute stimulation and increased locomotor activity. Including in our reasoning the constitutive activity of 5-HTR4 (e.i. accumulation of the active form R*), we show that injecting a specific inverse agonist of the5-HTR4 (inhibition of constitutive activity: accumulation of inactive form, R ) in the NAc induced a decrease incAMP and CART levels, while increasing NPY mRNA level, especially when binge is high. The effects induced by the injection of the inverse agonist are not observed when a 5-HTR4 antagonist was coadministrated. These results suggest a physiological involvement of the constitutive activity of 5-HTR4 in the regulation of feeding behavior ; its inhibition (inverse agonist) in the NAc increases the food intake in fed or food-deprived mice. All of these results makes it likely that the highest activity of 5-HTR4, at the base of the association ''anorexia /locomotor hyperactivity'', often described as paradoxical in terms of energy, in the syndrome of anorexia nervosa,represent rather a global compensation mechanism of energy to be lost as a result of an excessive consumption of food. Since the density of the 5-HTR4 may vary depending on a variable rate of 5-HT following stress, which aggravates the feeding disorders, we further investigated the involvement of 5-HTR4 in the appetite-suppressant effect of stress (forced immobilization) in female mice deprived of their gene: stress-induced hypophagia was not observed in mice deprived of 5-HTR4 who present a possible hyperactivity of the hypothalamic-pituitary adrenocortical axis likely offset by a stronger negative feedback. It is therefore likely that the 5-HTR4 contribute to reduce the effects of stress and that the modification of the balance of their activities contribute to a part of the symptoms of patients with anorexia / bulimia.