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L’échange d’informations précis et opportun entre cerveau et organes est vital. Ces échanges dirigent plusieurs fonctions corporelles comme le maintien d’un équilibre entre la dépense énergétique (par exemple l’activité physique) et l’apport énergétique provenant de l’alimentation. Lorsque cette voie de communication se dégrade, des maladies métaboliques telles que le diabète de type 2 et l’obésité peuvent apparaître.
«Une dégradation de la communication entre le cerveau et le reste du corps se traduit aussi par des troubles comme la maladie d’Alzheimer», explique Vincent Prévot de l’Inserm, un des trois principaux chercheurs du projet WATCH. «Ces troubles surviennent souvent avec l’âge.»
Comprendre précisément le mécanisme de régulation des fonctions corporelles par le cerveau s’avère essentiel pour lutter contre les troubles métaboliques et les maladies neurodégénératives. La prévalence de ces maladies augmente partout du fait des changements du mode de vie (hausse de la consommation de restauration rapide, par exemple) et du vieillissement de la population.
Comprendre le comportement neuronal
Le projet WATCH prévu sur sept ans, financé par l’UE et soutenu par le Conseil européen de la recherche, relève ce défi en se focalisant sur le comportement de certaines fonctions neuronales.
«Nous savons que les cellules nerveuses (neurones et cellules gliales) présentes dans l’hypothalamus, une petite région très spécialisée du cerveau, maintiennent l’équilibre énergétique du corps.», déclare Markus Schwaninger, co-chercheur principal de l’Université de Lübeck, en Allemagne. «Ces cellules détectent le glucose ou les hormones contrôlant la faim ou la satiété et adaptent la réponse cérébrale en conséquence.»
Ces messages et facteurs hormonaux peuvent traverser la barrière hématoencéphalique, une paroi très étanche de capillaires sanguins protégeant le cerveau des intrusions indésirables.
«C’est là que les tanycytes entrent en jeu.», ajoute Vincent Prévot. «Les tanycytes, cellules gliales hypothalamiques très particulières, “transportent” les messages vers le cerveau en contournant les barrières.» Cela leur permet d’atteindre les neurones qui régulent l’apport alimentaire et d’autres fonctions corporelles essentielles.
En quelques années, le projet WATCH a été à l’origine de nombreuses découvertes révolutionnaires. L’équipe a démontré comment les tanycytes «transportent» la leptine, une hormone produite par les adipocytes hypothalamiques et que bloquer le «transport» de cette hormone induit non seulement une obésité mais aussi un diabète par interférence avec la fonction pancréatique.
En outre, les tanycytes convertissent le glucose sanguin en une autre molécule pouvant être «reconnue» par les neurones contrôlant l’appétit. L’équipe a aussi montré que pour certaines pathologies, la perte de poids est modérée par les tanycytes via NFkB, une molécule de l’inflammation.
«Depuis le début de la pandémie, nous avons réattribué une partie de nos fonds à l’étude de l’impact du virus SARS-CoV-2», déclare Ruben Nogueiras, co-chercheur principal de l’Université de Saint-Jacques-de-Compostelle, en Espagne.
«Nous avons notamment montré que le virus dégrade la paroi des vaisseaux sanguins cérébraux. De plus, le foie des obèses produit des molécules fixant le virus. D’où leur vulnérabilité particulière quand ils présentent des formes sévères de la maladie.»
Lutter contre les maladies neurologiques
Le projet est prévu jusqu’à 2026 mais déjà, les découvertes sont très prometteuses. «Certaines vont être brevetées et nous espérons qu’à l’avenir, elles seront utilisées à bon escient, qu’il s’agisse d’améliorer la vie des gens souffrant de maladies métaboliques ou de COVID-19.», déclarent les principaux chercheurs.
«En fait, on pourrait dire que nous réécrivons presque l’histoire. Bien qu’une partie de nos découvertes soit originale, nous remettons aussi en question des dogmes dans le domaine, des hypothèses posées depuis des années, voire des décennies, sans aucune preuve.»
Cela est surtout dû à l’implication de l’équipe, y compris des doctorants et des post-doctorants. «Hormis pendant le confinement, nos jeunes scientifiques n’ont cessé d’apprendre ailleurs de nouvelles techniques, de résoudre d’autres problèmes ou d’échanger leurs idées avec des chercheurs d’autres domaines», déclare Sowmyalakshmi Rasika, coordinateur scientifique des trois laboratoires.
«Notre souhait est d’aboutir à des traitements fondés sur des données probantes ou des changements de comportement capables de limiter les maladies neurologiques ou psychiatriques lors du vieillissement rapide de nos populations vulnérables», concluent les chercheurs.