Le cerveau décompose le processus alimentaire en différentes phases
Au niveau des neurones, la prise alimentaire semble être organisée de la même manière qu'une course de relais : Au cours du processus d'alimentation, le relais est passé entre différentes équipes de neurones, jusqu'à ce que nous ayons finalement reçu la quantité d'énergie appropriée. C'est la conclusion à laquelle sont parvenus des chercheurs de l'université Friedrich-Alexander d'Erlangen-Nuremberg (FAU) dans une étude récente. Grâce à ce mécanisme complexe, le cerveau s'assure probablement que nous ne consommons ni trop ni trop peu de nourriture. S'il ne fonctionne pas correctement, des troubles alimentaires comme l'anorexie ou l'hyperphagie peuvent en être la conséquence.
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Les résultats paraissent dans le Journal of Neuroscience.
Pour survivre, nous devons nous alimenter régulièrement en énergie sous forme de nourriture. Ce processus est coordonné par l'hypothalamus, un centre de contrôle important dans le cerveau. Il reçoit en permanence des informations importantes de notre corps et de notre environnement, par exemple s'il fait jour ou nuit ou si notre taux de glycémie est au plus bas. Sur la base de ces données, il déclenche ensuite certains comportements innés - nous allons nous coucher quand il fait nuit, nous allons au réfrigérateur quand nous avons faim.
Mais comment le cerveau s'assure-t-il que nous n'arrêtons pas directement de manger lorsque la première envie est passée et que les récepteurs de dilatation de l'estomac signalent que de la nourriture est arrivée ? "Lorsque nous mangeons, nous passons très rapidement d'un comportement que nous appelons appétitif à un comportement de consommation", explique le professeur Alexey Ponomarenko, directeur de la chaire de neurophysiologie systémique à l'Institut de physiologie et de pathophysiologie de la FAU. "Nous savons peu de choses sur la manière dont le cerveau contrôle la durée de cette phase de consommation. Elle ne doit être ni trop longue ni trop courte pour que nous consommions la bonne quantité d'énergie".
Sous la direction du professeur Ponomarenko, l'équipe de la FAU a étudié, en collaboration avec des collègues de la clinique universitaire de Cologne, ce qui se passe dans le cerveau lors du processus alimentaire. Pour ce faire, les chercheurs se sont penchés sur l'hypothalamus de la souris. Car celui-ci est en principe structuré de manière très similaire à celui de l'homme. "Nous avons analysé l'activité électrique d'une région spécifique de l'hypothalamus à l'aide d'un procédé d'intelligence artificielle", explique la mathématicienne Mahsa Altafi, co-auteur principal de l'étude interdisciplinaire, qui travaille également à la chaire de neurophysiologie systémique. "Nous avons ainsi pu déterminer quelles cellules nerveuses s'activent, c'est-à-dire génèrent des impulsions électriques, et à quels moments lors de la prise alimentaire".
Quatre équipes de neurones successivement actives
La scientifique a ainsi pu identifier quatre équipes différentes de neurones qui s'activent successivement lors du processus alimentaire. Les réseaux de neurones travaillent donc ensemble de la même manière que les coureurs d'un relais, qui entrent en action à différentes phases de la course. "Nous supposons que ces équipes pondèrent différemment les informations qu'elles reçoivent du corps - sur le taux de glycémie, sur la quantité d'hormones de la faim, sur le niveau de remplissage de l'estomac", explique le professeur Ponomarenko. La quatrième équipe accorde alors par exemple plus d'attention que la première aux capteurs d'étirement. "Ainsi, l'hypothalamus pourrait s'assurer que nous ne mangeons ni trop ni trop peu".
Les scientifiques ont également étudié la manière dont les neurones se parlent dans les différentes équipes. On sait depuis longtemps que les neurones ont un rythme d'activité : Il y a des périodes où elles sont particulièrement faciles à exciter et d'autres où elles ne s'activent guère. Ces phases se succèdent régulièrement - souvent dix fois par seconde, voire plus souvent encore. Pour communiquer entre eux, les neurones doivent vibrer au même rythme. C'est un peu comme un talkie-walkie : les deux appareils doivent être réglés sur la même fréquence, sinon on n'entend que des parasites.
"Nous avons maintenant pu montrer que les équipes impliquées dans la prise alimentaire émettent toutes sur les mêmes fréquences", explique le professeur Ponomarenko. "En revanche, les réseaux de neurones responsables d'autres comportements - comme l'exploration de l'environnement ou la prise de contact avec des congénères - communiquent de préférence sur un autre canal". Cela devrait permettre aux neurones responsables du comportement alimentaire d'échanger plus facilement des informations et de terminer le processus d'alimentation au moment approprié. Il est possible que cette découverte recèle également un potentiel thérapeutique : il est déjà possible aujourd'hui d'influencer le rythme des cellules nerveuses de l'extérieur, par exemple par des champs magnétiques oscillants. Cela permettrait peut-être d'améliorer la communication entre les "équipes de nutrition". Si cela fonctionne, cela permettrait éventuellement d'atténuer les troubles alimentaires - c'est du moins l'espoir à long terme.
"Chez les souris, le comportement oscillatoire des neurones peut être influencé de manière encore plus directe par des manipulations optogénétiques", explique le scientifique de la FAU. "Nous voulons maintenant étudier dans une étude de suivi les effets que cela a sur leur comportement alimentaire".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
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