Régulation du comportement alimentaire chez le souriceau : rôle des microglies

Contexte scientifique

Le comportement alimentaire est essentiel à la survie, et sa régulation est complexe. Plusieurs régions cérébrales, telles que l’hypothalamus et le tronc cérébral, orchestrent le comportement alimentaire. Ces structures détectent des signaux périphériques (nutriments, hormones) qui renseignent sur l’état énergétique de l’organisme, et induisent une réponse comportementale adaptée. De nombreux réseaux neuronaux participent à la régulation du comportement alimentaire, mais les neurones ne sont pas les seules cellules cérébrales impliquées dans cette régulation. Notre équipe a récemment montré le rôle des cellules microgliales dans la régulation de la prise alimentaire chez le rongeur. Après un repas gras, les microglies de l’hypothalamus changent de forme, devenant hyper-ramifiées ; et modifient leur programme transcriptionnel, favorisant la modulation de la neurotransmission : c’est la réactivité microgliale postprandiale. Ce phénomène est spécifique des aliments ingérés. Il n'est pas ou peu détecté après un repas équilibré standard. Il présente une valeur physiologique adaptée car il favorise la satiété. En effet, son blocage expérimental provoque une hyperphagie. De manière intéressante, ce mécanisme homéostatique adaptatif est perdu chez des animaux génétiquement obèses ainsi que chez les animaux vieillissants.

A la naissance, un comportement alimentaire adapté doit se mettre en place pour assurer une nutrition optimale et un développement rapide du nouveau-né. Si les mécanismes sensoriels permettant d’initier l’ingestion de lait sont désormais bien documentés [1,2], les mécanismes métaboliques et neuroendocrinologiques régulant la tétée ne sont pas encore complètement élucidés. Comment le cerveau contrôle le comportement alimentaire du nouveau-né alors que les réseaux neuronaux sont encore immatures pendant les deux premières semaines de vie [3] ? Comprendre ces mécanismes pourrait améliorer la prise en charge des troubles précoces du comportement alimentaire, dont certains mettent la vie du nouveau-né en danger.

Objectifs de la thèse

La problématique de la thèse consiste à explorer la réactivité microgliale postprandiale chez le nouveau-né. Il s’agit de savoir comment se met en place ce phénomène physiologique en réponse à un repas, et à quel moment au cours du développement post-natal.

Le premier objectif sera de cartographier les microglies à l’état basal chez le souriceau nouveau-né et à différents âges jusqu’au sevrage (à 21 jours de vie). En effet la morphologie des microglies évolue avec l’âge. Cela a été démontré dans l’hippocampe [4], zone cérébrale de la mémoire. Ces informations sont manquantes concernant les régions cérébrales impliquées dans la régulation de la prise alimentaire.

Le deuxième objectif visera à caractériser la réactivité microgliale postprandiale au cours du développement. Une comparaison de la morphologie des microglies avant et après tétée sera réalisée, et ce à différents âges pour déterminer à quel moment du développement le mécanisme d’hyper-ramification des microglies en réponse à un repas apparaît. Une analyse moléculaire et fonctionnelle de cette dynamique microgliale sera menée en parallèle.

Le troisième objectif interrogera la pertinence de ce mécanisme en condition de diabète gestationnel à travers une alimentation maternelle déséquilibrée. Cette situation est largement répandue chez les femmes enceintes, mais peut passer inaperçue car les symptômes sont parfois impossibles à déceler sans une analyse métabolique poussée. Pourtant, le diabète gestationnel et l’alimentation maternelle déséquilibrée pendant la grossesse et l’allaitement altèrent le neurodéveloppement chez le fœtus et le nouveau-né [5,6], avec des répercussions à long terme sur le comportement alimentaire. L’impact sur la morphologie basale et dynamique des microglies reste cependant peu connu.

Stratégie expérimentale

Cette étude sera menée chez des souris C57BL6, mâles et femelles, afin d’évaluer un possible dimorphisme sexuel. L’étude morphologique des microglies sera réalisée par marquages immunohistochimiques sur tranches de cerveau, imagerie microscopique et reconstruction 3D pour une analyse fine de la longueur et de la complexité des prolongements microgliaux. Cette étude morphologique des microglies est maîtrisée et réalisée en routine dans notre équipe de recherche. Le paradigme expérimental pour étudier la morphologie en dynamique a déjà été mis au point, et consistera en un isolement des souriceaux (séparation de leur mère) pendant 4h pour la condition pré-prandiale avant tétée ; et un isolement de 4h suivi d’une remise en tétée de 3h (réintroduction de la mère) pour la condition post-prandiale après tétée. De cette manière, l’état nutritionnel des souriceaux sera standardisé selon deux conditions bien précises. Enfin, le diabète gestationnel sera induit par l’exposition des mères à une alimentation grasse et sucrée pendant la gestation et la lactation. Ce modèle a déjà été utilisé et caractérisé par notre équipe. Les analyses moléculaires sur microglies isolées seront réalisées après tri cellulaire. Les analyses fonctionnelles seront réalisées in vitro.

Résultats attendus

            Le mécanisme d’hyper-ramification des microglies pourrait être présent dès la naissance et constituer un système précoce de régulation de la prise alimentaire, avant même le développement et le fonctionnement de systèmes neuronaux plus complexes. Un effet de l’alimentation maternelle déséquilibrée sur la morphologie de base des microglies des souriceaux est attendu. En effet, une augmentation du nombre des microglies et de la taille de leurs corps cellulaires a déjà été rapportée chez des souriceaux nés de mères exposées à une alimentation riche en graisse [5]. Concernant l’impact sur la morphologie dynamique des microglies, l’alimentation maternelle déséquilibrée pourrait supprimer la réactivité microgliale post-prandiale, de manière similaire à ce qui est observé chez la souris adulte obèse, ou au contraire l’exacerber, rendant le mécanisme moins efficace et favorisant les troubles précoces du comportement alimentaire.

Faisabilité

Nous possédons l’infrastructure spécifique pour réaliser ce projet. Les procédures d’expérimentation animale ont déjà été validées par un comité d’éthique et par le ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche. Nous maîtrisons les techniques référencées dans ce projet (histologie, microscopie, modèle de diabète gestationnel). De plus, nous avons optimisé nos méthodes de mise en reproduction des souris pour obtenir des portées viables et robustes de souriceaux, de manière régulière et reproductible.

Université de Bourgogne Europe

Laboratoire d'accueil : CSGA

- Connaissances et compétences requises

Formations recherchées : master de physiologie, master de neuroscience, master de biologie cellulaire.

Connaissances attendues en neuroendocrinologie, neurodéveloppement, physiologie de la nutrition, neuroscience.

Compétences requises en expérimentation animale (rongeur) et histologie.