Système endocannabinoïde et pathologies métaboliques chez l’Homme

The endocannabinoid system and metabolic diseases in humans

• Auteur / Autrice : Blandine Gatta-Chérifi
• Direction : Daniela Cota
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences, technologie, santé. Neurosciences
• Date : Soutenance le 31/05/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Jury : Président / Présidente : Sophie Laye
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Mithieux, Pier Vincenzo Piazza
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno Estour, Pierre Gourdy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Court-circuit gastrique

Obésité

Métabolisme -- Régulation

Cannabinoïdes

Mots clés libres

Système endocannabinoïde

Obésité

Insulinorésistance

Court-circuit gastrique

Salive

Endocannabinoid system

Obesity

Insulin resistance

Gastric bypass

Saliva

Résumé

Le système endocannabinoïde (SEC) est un système clé de la régulation de la balance énergétique. Les rares études réalisées chez l’Homme concluent à une augmentation des concentrations plasmatiques des endocannabinoïdes, anandamide (AEA) et 2-arachidonoylglycerol (2-AG), chez les sujets obèses ou diabétiques de type 2. Cependant plusieurs questions restent posées et cette thèse s’est spécifiquement intéressée : i) à l’existence d’une cinétique prandiale et au rôle des endocannabinoïdes circulants par rapport à la prise alimentaire, ii) aux effets d’une perte de poids obtenue par court-circuit gastrique sur ces concentrations et iii) aux liens physiopathologiques entre insulinorésistance et SEC. Enfin, nous avons tenté de développer un outil non invasif pour faciliter l’étude du SEC chez l’Homme. Dans la 1ère étude, nous avons mis en évidence pour la première fois une augmentation préprandiale de l’AEA indépendante du poids. Ceci suggère que l’AEA plasmatique pourrait jouer un rôle dans l’initiation de la prise alimentaire chez l’Homme. De façon intéressante, la réduction post prandiale de l’AEA est émoussée chez les sujets obèses insulinorésistants, ce qui peut créer un cercle vicieux vis à vis de l’obésité. Dans la 2ème étude, des résultats préliminaires montrent qu’une même perte de poids obtenue par court-circuit gastrique ou par règles hygiéno-diététiques modifie différemment les concentrations plasmatiques d’AEA qui tendent à augmenter après court-circuit gastrique alors qu’elles ne sont pas modifiées après règles hygiéno-diététiques. Ainsi, le court-circuit gastrique pourrait directement affecter le fonctionnement du SEC localisé au niveau du tractus gastro-intestinal. Dans la 3ème étude, 72 heures de régime hypoglucidique permettent de diminuer significativement la glycémie à jeun et la résistance à l’insuline de 8 sujets diabétiques de type 2, mais pas les concentrations plasmatiques d’endocannabinoïdes, qui ne sont par ailleurs pas modifiées chez ces sujets en fonction du statut nutritionnel. Enfin, nous avons pu déterminer les concentrations des endocannabinoïdes dans la salive humaine, qui sont plus élevées chez les sujets obèses par rapport aux normopondéraux, avec une diminution de l’AEA salivaire associée à la perte de poids, mais sans variation en fonction de la prise alimentaire. La salive pourrait donc constituer un outil non invasif pour l’étude du SEC chez l’Homme.Ainsi, notre travail confirme les liens entre SEC et pathologies métaboliques chez l’Homme. Nos résultats suggèrent en particulier un rôle physiologique de l’AEA dans la prise alimentaire ainsi que l’importance potentielle du SEC du tractus gastro-intestinal. Nous confirmons la dérégulation statique et dynamique du SEC dans la situation de diabète de type 2. Enfin nous développons un nouvel outil pour l’exploration du SEC chez l’Homme. Nos résultats sont importants car la meilleure connaissance des systèmes impliqués dans la régulation de la balance énergétique est nécessaire pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques efficaces contre l’obésité et ses pathologies associées.

The endocannabinoid system (ECS) is a key system for the regulation of energy balance. Only few studies have been so far carried out in humans but they all lead to conclude that obese subjects have higher plasma fasting levels of the 2 major endocannabinoids, anandamide (AEA) and 2-arachidonoylglycerol (2-AG). However, many questions concerning the role of the ECS in the physiopathology of obesity in humans remain still unanswered. This thesis has therefore attempted to address some of these questions by investigating i) the changes of plasma endocannabinoids in response to food intake, ii) the effect of weight loss induced by gastric bypass or lifestyle intervention on these plasma levels and iii) the potential link between insulin resistance and circulating endocannabinoids. Lastly, we have also tested the possibility to develop a non-invasive tool to ease the investigation of the ECS in humans. In the 1st study, we have described for the first time the existence of a pre-prandial peak in plasma AEA, which is independent of body weight. This evidence suggests that circulating AEA levels might work as a meal initiator factor in humans. Importantly, the AEA postprandial decrease is blunted in obese insulin resistant subjects and might therefore favor the persistence of the obese phenotype. In our 2nd study, preliminary results suggest that the same body weight loss obtained through gastric-bypass or lifestyle intervention differently affects plasma AEA levels. In particular, while AEA tend to increase in subjects who have undergone gastric bypass, no changes are observed after a comparable weight loss induced by lifestyle intervention. Thus, a possibility is that the bypass might directly affect the function of the ECS localized within the gastrointestinal tract. In our 3rd study, which was carried out on 8 type 2 diabetic patients, we have shown that 72 hours of a low carbohydrate diet significantly decreases glycaemia and insulin resistance, without affecting the levels and the kinetic of circulating endocannabinoids. Lastly, we demonstrated that endocannabinoids are reliably measured in saliva. Salivary endocannabinoids are higher in obese as compared to normal weight subjects. Body weight loss significantly decreases salivary AEA, while the consumption of a meal does not influence salivary endocannabinoids levels. Altogether our studies confirm the association between ECS deregulation and metabolic disease in humans. In particular, we have demonstrated that plasma AEA might have a physiological role in the regulation of human feeding behavior, and have hinted the potential relevance of the gastro-intestinal ECS in our studies on gastric-bypass patients. We have also shown that in type 2 diabetes, there is a flattening of the kinetics of circulating endocannabinoids. Finally, we have shown that measurement of salivary endocannabinoids is reliable and might be of clinical value. These findings extend our knowledge on one of the systems majorly implicated in energy balance regulation. Such knowledge is a necessary step towards the development of novel therapeutic strategies needed to halt obesity and metabolic disease.