l'hypertriglycéridémie postprandiale favorise la satiété via l'activation de l'inflammasome des cellules microgliales

postprandial hypertriglyceridemia promotes satiety via activation of the microglial cell inflammasome

• Auteur / Autrice : Juliette Salvi
• Direction : Alexandre Benani, Doriane Trompier
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physiologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2020
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CSGA - Centre des Sciences du Gout et de l'Alimentation
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)

Mots clés

Mots clés libres

Microglies

Plasticité

Inflammation

Prise alimentaire

Postprandial

Hypertriglycéridémie

Microglia

Plasticity

Inflammation

Food intake

Postprandial

Hypertriglyceridemia

Résumé

Contexte. La consommation régulière d'aliments riches en graisses induit une réponse inflammatoire systémique et favorise les troubles métaboliques comme l'obésité. Des études récentes ont montré que cette réponse inflammatoire se produit aussi dans le cerveau et qu'elle est détectée à l'échelle du repas. Cependant, la valeur physiologique de la réponse inflammatoire postprandiale (PIR) dans le cerveau est totalement inconnue. Objectifs. Ils consistaient à caractériser la PIR dans l'hypothalamus, une structure cérébrale sensible aux signaux métaboliques postprandiaux et qui coordonne les réponses physiologiques pour maintenir l'homéostasie énergétique, et explorer les conséquences de la PIR. Le modèle souris était adapté à la physiologie intégrée et à l'utilisation d'approches multidisciplinaires (analyses moléculaires, comportementales, neuroanatomiques) combinées à des approches génétique et pharmacologique ciblées. Résultats. En utilisant l'immunomarquage, la reconstruction 3D et l'analyse morphométrique, nous avons démontré que les microglies, cellules immunitaires résidentes du cerveau, changent de forme rapidement après un repas. Cette réponse postprandiale aiguë se développe avec un repas gras uniquement (3h-HFD). La réactivité des microglies se traduit par une augmentation de la longueur des ramifications, du nombre d'embranchement et de la complexité des cellules. L'hypertriglycéridémie postprandiale est suffisante pour induire l'hyper-ramification microgliale. La réactivité microgliale est réversible, régiosélective et n'apparaît que chez les mâles. Elle ne s'accompagne pas d'un changement du nombre de cellules microgliales, ni d'une infiltration de cellules immunitaires périphériques dans l'hypothalamus, ce qui suggère une absence de gliose. Par ailleurs, le tri cellulaire des microglies hypothalamiques révèle une augmentation spécifique de l'expression relative d'IL-1β dans ces cellules, suggérant qu'un repas gras implique une réponse inflammatoire microgliale aiguë. La réponse microgliale postprandiale dépendante du HFD ne se produit pas chez les souris génétiquement obèses. Pour mieux comprendre le rôle des microglies dans la PIR, nous avons généré un nouveau modèle de souris transgénique appelé AscMgKO dans lequel le gène Asc, un composant essentiel de l'inflammasome intracellulaire, est spécifiquement supprimé dans les microglies. Les souris AscMgKO ne présentent pas de déficiences de croissance, métabolique ou immunitaire. La réponse morphologique postprandiale dépendante du HFD des microglies ne se produit pas chez les souris AscMgKO après un repas gras, ce qui suggère un couplage entre la morphologie et la fonction des cellules. De plus, les souris AscMgKO mangent normalement sous régime équilibré, mais elles deviennent hyperphagiques sous un régime riche en graisses. Elles présentent également une avidité pour les graisses dans les paradigmes de double choix alimentaire et de gustométrie. Cela suggère que la réponse inflammatoire microgliale postprandiale a une action positive, stimulant la satiété. Le comportement alimentaire aberrant observé chez les souris AscMgKO n'est pas présent chez les femelles, indiquant un dimorphisme sexuel dans cette réponse physiologique. Pour réévaluer la fonction d'ASC microglial, nous avons effectué une approche alternative par perte de fonction basée sur l'inhibition pharmacologique de l'inflammasome. L'administration systémique et centrale de MCC950 révèle que l'inhibition pharmacologique de l'inflammasome altère la réponse alimentaire homéostatique sous régime gras, rendant les souris intolérantes aux graisses alimentaires. Conclusion. Ainsi, la PIR apparaît dans l'hypothalamus après un repas gras. Elle est caractérisée par la réactivité et potentiellement le phénotype proinflammatoire des microglies de souris mâles. La PIR cérébrale est un mécanisme plastique qui a une valeur physiologique adaptative, limitant la prise alimentaire sous pression calorique à court terme.

Context. Overfeeding causes significant cellular stress in all organisms, linking nutrition and inflammation. Indeed, regular consumption of high fat food triggers a systemic immunological response, and promotes metabolic disorders such as obesity. Recent studies have shown that this inflammatory response also occurs in the brain. Moreover, the food-related brain inflammatory response can be detected at the time scale of a meal. However, the physiological value of the postprandial inflammatory response (PIR) in the brain is totally unknown. Aim. The objectives of the study were to 1) characterize the PIR in the hypothalamus, a brain structure that is highly sensitive to postprandial metabolic signals and coordinates physiological responses to maintain body energy homeostasis, and 2) explore consequences of the PIR. This research program has been carried out in Mouse, a model in which we performed integrative physiology and used multidisciplinary approaches combining molecular, behavioral and neuroanatomical analyses coupled with cell-specific genetics and pharmacology. Results. Using immunostaining, 3D reconstruction and morphometric analysis, we showed that microglia, resident immune cells in the brain, can change their shape rapidly after a meal. This acute postprandial response is dependent on ingested food as it develops with a fatty meal only (3h-HFD). Microglia reactivity results in a morphological change characterized by an increase in cell process length, number of branches and cell complexity. Postprandial hypertriglyceridemia is sufficient to induce microglial hyper-ramification. Moreover, microglial reactivity is reversible, regioselective, and appears in male mice only. It is not accompanied by a change in microglial cell number, a variation of microglial markers expression, or an infiltration of peripheric immune cells in the hypothalamus, suggesting an absence of gliosis. In addition, cell sorting of hypothalamic microglia reveals a specific increase in IL-1β mRNA expression in these cells, indicating that a fatty meal may imply an acute microglial inflammatory response. HFD-dependent postprandial microglial response does not occur in genetically obese mice in spite of a higher fat load. To better understand the role of reactive microglia in the PIR, we generated a new transgenic mouse model called AscMgKO in which the Asc gene, an essential component of the intracellular inflammasome, is specifically deleted in microglia. AscMgKO mice do not exhibit growth, metabolic or immune deficiencies. Interestingly, HFD-dependent postprandial morphological response of microglial cells does not occur in AscMgKO mice after a fatty meal, suggesting a coupling between morphology and function. Moreover, AscMgKO mice have no phenotype and eat normally on a standard diet, but they become hyperphagic on a high-fat diet. AscMgKO mice also exhibit greed for fat in 2-food choice and gustometer paradigms. This suggests that the postprandial microglial inflammatory response that appears during overfeeding has a positive impact, stimulating satiety and maintaining energy balance. The aberrant feeding behaviour found in AscMgKO mice is not present in female mice, indicating sexual dimorphism in this physiological response. To reassess the important function of microglial ASC, we carried out an alternative loss-of-function approach based on pharmacological inhibition of the inflammasome using the compound MCC950. Both systemic and central administration of MCC950 reveal that pharmacological inhibition of inflammasome impairs the homeostatic feeding response to HFD only, making mice intolerant to dietary fat. Conclusion. Thus, the PIR appears in the hypothalamus after a fatty meal. It is characterized by the reactivity and potentially pro-inflammatory phenotype of microglia which is found in males only. The brain PIR is a plasticity-related mechanism that has an adaptive physiological value, limiting food intake under caloric pressure.