ALICE: Alimentation-Intestin-Cerveau

Responsables d’équipe: David Val-Laillet (DR INRA) & Gaëlle Boudry (CR INRA)

 

alimentation comportement

 
L’équipe mène des projets de recherche intégrative et multidisciplinaire sur les adaptations de l’axe intestin – cerveau à l’environnement nutritionnel actuel qui est incriminé dans le développement du surpoids, de l’obésité et des troubles métaboliques et comportementaux associés. Deux approches complémentaires orientent l’activité de recherche :
i ) une approche transversale intégrant l’impact de la nutrition sur les relations entre le système digestif et le système nerveux central, notamment les structures impliquées dans la régulation des comportements alimentaires et
ii) une approche longitudinale prenant en compte la dynamique d’altération de ces fonctions afin d’appréhender les mécanismes sous-jacents de perte d’homéostasie et d’apparition de comportements à risque , afin de les prévenir et éventuellement les corriger.
 
 Intestin

 

 Contexte scientifique

Le syndrome métabolique et l’obésité sont associés à des modifications des comportements alimentaires liés au plaisir et à la motivation, comme l’hyperphagie, le snacking, les compulsions alimentaires voire les comportements de type addictifs (Val-Laillet et al. 2015). Les comportements alimentaires sont étroitement régulés au niveau central par deux boucles centrales travaillant en interaction (Berthoud 2002 Berthoud & Morrison, 2008): la boucle homéostatique, incluant le bulbe rachidien et l’hypothalamus, qui intègre les signaux de diverses origines périphériques et le circuit de la récompense, composé notamment des zones cortico-striatales dopaminergiques, qui sont particulièrement sensibles aux aliments riches en sucres et en gras (aliments dits palatables). Ces interactions complexes entre les processus de régulation homéostatique et hédonique et l’intégration des signaux extero- et intéroceptifs sont altérées dans le syndrome métabolique ou les troubles du comportement alimentaire (Ziauddeen et al. 2015). Cependant, les mécanismes exacts à l’origine de ce déséquilibre entre régulation homéostatique versus hédonisme dans ces pathologies ainsi que les facteurs de prédisposition ne sont pas encore complètement compris.

 
cerveau
 

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L’intestin est le premier organe en contact avec l’aliment. Il est doté de nombreuses fonctions lui permettant de ‘dialoguer’ avec les organes impliqués dans l’homéostasie métabolique et le comportement, tels que le cerveau. Ces signaux intéroceptifs renseignent continuellement de l’état interne de l’individu, en particulier de son état nutritionnel. De nombreuses travaux suggèrent que les signaux intestinaux impliqués dans la régulation homéostatique des comportements alimentaires, ou leur intégration au niveau central, sont altérés dans des modèles animaux d’obésité induite par l’alimentation (de Lartigue et al., 2012). Le microbiote intestinal, qui peut être modulé par l’alimentation, semble moduler la physiologie, le métabolisme et le comportement de l’hôte via sa composition ou ses métabolites, agissant au niveau local ou à distance de l’intestin. Des travaux récents soulignent le rôle du microbiote intestinal dans les processus émotionnels (anxiété, dépression) qui impliquent les mêmes systèmes de le récompense que ceux qui régissent les comportements alimentaires liés à l’hédonisme et le plaisir (Frost et al., 2014, Cryan et Dinan, 2012). Cependant, le rôle de l’intestin, via des modifications de sa physiologie, de son écologie ou des mécanismes de signalisation, dans la régulation hédonique de la consommation alimentaire n’est pas encore établi.

 

Organigramme ALICE frObjectifs

Nous avons émis l’hypothèse que les altérations des comportements alimentaires, notamment de la balance entre homéostasie et hédonisme, lors de l’exposition chronique à un environnement nutritionnel délétère est en partie due à une signalisation aberrante de l’intestin et / ou une intégration aberrante au niveau central.
Pour tester cette hypothèse, nos objectifs sont: 1) de décrire la nature exacte et le timing des modifications neurocomportementales survenant lors de l’exposition chronique à un environnement nutritionnel délétère et inversement, identifier quelles anomalies neurocomportementales (ou facteurs de vulnérabilité) favorisent les habitudes alimentaires à risque face à un environnement nutritionnel délétère, 2) d’étudier comment et quand un environnement nutritionnel délétère altère les fonctions intestinales impliquées dans le dialogue entre l’intestin et les autres organes (fonction de barrière intestinale, cellules entéro-endocrines, système nerveux entérique, cellules immunitaires intestinales), en prenant en compte le rôle potentiel du microbiote intestinal et son métabolome et 3) d’évaluer les conséquences en terme de dialogue intestin – cerveau.

Stratégie

L’équipe est composée de 7 scientifiques (ETP) avec des expertises complémentaires: en physiologie digestive d’une part avec des personnes étudiant l’intestin, le pancréas, ou le système immunitaire (et leurs relations avec le microbiote et ses métabolites) et le comportement et les neurosciences d’autre part (éthologie, psychologie de la santé, addictologie, neurobiologie et imagerie du cerveau). Dans une première approche de recherche fondamentale, les dynamiques temporelles des altérations intestinales et neurocomportementales lors de l’exposition chronique à un environnement nutritionnel délétère sont évaluées dans divers modèles animaux (porcs et rongeurs). Ces études comprennent à la fois des changements nutritionnels survenant à l’âge adulte mais aussi en période périnatale. Les relations entre l’intestin et le cerveau sont évaluées d’abord sur une base temporelle afin d’établir des relations séquentielles. Les mécanismes causaux sont évalués par des approches in vitro ou de gain-perte de fonction. Notre but est de valider nos résultats dans des cohortes humaines en utilisant des approches non ou minimalement invasives. Cette approche longitudinale nous permettra également de proposer des stratégies de prévention ajustées en termes de temps et de cible et qui pourraient être initiées avant l’apparition de troubles pathologiques dans la population générale et chez les sujets à risque présentant des facteurs de prédisposition.
Dans l’approche clinique, des cohortes de patients hospitalisés pour différentes pathologies liées aux habitudes alimentaires problématiques (surpoids, obésité, troubles alimentaires, alcoolisme) seront mises en place pour recueillir des données multifactorielles (questionnaires alimentaires, évaluations psychologiques, échantillons biologiques, imagerie cérébrale fonctionnelle, etc.) et concevoir des interventions pertinentes et efficaces pour les populations cibles. L’objectif à terme est d’utiliser les mêmes indicateurs que ceux identifiés dans la première approche afin de prédire les trajectoires individuelles et d’orienter l’approche thérapeutique (avec l’objectif à long terme de la médecine individualisée), et de confirmer l’efficacité de l’intervention.

Thématiques:

1- Impact de la consommation chronique d’aliments palatables à différents âges, avec ou sans variation de poids, sur le shift homéostasie/hédonisme, les réponses endocrines et les signaux intestinaux dans des modèles animaux et chez l’Homme
2- Impact de la colonisation bactérienne sur le développement de l’axe intestin-cerveau chez l’enfant et conséquences à long terme sur l’homéostasie intestinale et métabolique chez l’adulte obèse ou avec un syndrome métabolique
3- Promotion de la santé et reduction des dommages liés à l’alcool chez des patients en surpoids ou obèses.

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