Faipoux, Rodolphe (2007) Caractérisation de l’effet satiétogène des protéines et mécanismes centraux impliqués. Cas particulier des protéines et peptides de levure. PhD thesis Nutrition industrielle et alimentation, Inapg, INAPG p.137.

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Abstract

The involvement of proteins in regulation of energy intake and especially their

potency in inducing satiety has been extensively studied lately. The fact that among

macronutrients proteins are the most potent in reducing energy intake is widely acknowledged

but mechanisms underlying this effect are mostly controversial or unknown. In addition, the

impact of the nature of the proteins used on this effect remains unclear. The purpose of this

work is to study in a first part the activation of brain areas known to be involved in regulation

of energy intake, after describing the bibliographic data regarding these networks. In a second

part, we studied the anorectic effect of yeast extracts developed by Bio-Springer and their

action on central nervous system. Our results show that proteins activate areas tha t regulate

short and mid-term energy intake and especially noradrenergic pathway in the nucleus of the

solitary tract and melanocortin pathway in the arcuate nucleus of the hypothalamus. This

effect would appear along with an inhibition of neuronal pathway linked to the hedonic value

of the food, and specifically the palatability. Moreover, proteins do not trigger the anterior

pyriform cortex, a brain area known to be able to detect amino acid deficiency. Regarding

yeast proteins and peptides, we showed that these extracts induce a stronger anorectic

response than other proteins both in rat and in Human, and yeast peptides reduce daily energy

intake even after habituation. This anorectic effect occurs along with a stronger activation of

melanocortin pathway in the arcuate nucleus of the hypothalamus. Despite similar anorectic

effects, yeast proteins and peptides presumably have different mechanisms of action.

Table of content

Collaborations et Remerciements - 2

Table des matières - 4

Liste des figures - 8

Liste des tableaux - 10

Liste des abbréviations - 11

Liste des publications - 13

Introduction générale - 14

A INTRODUCTION BIBLIOGRAPHIQUE - 16

I. Le contrôle central du comportement alimentaire - 17

I.1 Régulation court terme / repas : le noyau du tractus solitaire (NTS) - 18

I.1.1 Neuroanatomie et organisation du NTS - 18

I.1.2 Activation du complexe dorsal vagal lors du repas - 19

I.1.3 Facteurs modulant l’activation du NTS par les afférences vagales - 20

I.1.3.1 Paramètres généraux du repas - 20

I.1.3.2 Cholécystokinine (CCK) - 20

I.1.3.3 Glucagon-Like-Peptide-1 (GLP-1) - 21

I.1.3.4 Autres facteurs - 21

I.1.4 Implications des différents phénotypes de neurones du NTS dans la

régulation du comportement alimentaire - 22

I.1.4.1 Neurones noradrénergiques/adrénergiques - 22

I.1.4.1.1 Moelle ventro-latérale - 22

I.1.4.1.2 NTS - 23

I.1.4.2 Neurones GLP-1 - 24

I.1.4.3 Neurones POMC - 26

I.2 La région hypothalamique et le contrôle de la balance énergétique - 28

I.2.1. Le noyau arqué (ARC) - 28

I.2.1.1 Neurones POMC/CART - 28

I.2.1.1.1 Le système mélanocortique - 28

I.2.1.1.2 Activation des neurones POMC/CART au sein de l’ARC - 29

I.2.1.2 Neurones NPY/AgRP - 32

I.2.1.2.1 Tonus inhibiteur des neurones NPY sur les neurones POMC - 34

I.2.1.2.2 Action centrale des neuropeptides ou des peptides gastro-intestinaux

sur les neurones NPY - 34

I.2.1.3 Projections des neurones POMC/CART et NPY/AgRP et intégration de

l’homéostasie énergétique - 36

I.2.1.3.1 Projection vers le noyau paraventriculaire (PVH) - 37

I.2.1.3.2 Projection vers l’hypothalamus latéral (LH) - 38

I.2.1.3.4 Projection vers le noyau du tractus solitaire (NTS) et la moelle

épinière - 39

I.2.2 L’aire hypothalamique latérale (LH) - 39

I.2.3 Les noyaux ventro- et dorso-médian de l’hypothalamus (VMH et DMH) . 41

I.3 Facteurs modulant ces régulations : exemple de l’hédonisme - 42

5

I.3.1 Définitions des différents aspects de l’hédonisme : « learning », « liking » et

« wanting » - 43

I.3.2 Le noyau accumbens, pivot de la modulation hédonique de la régulation du

comportement alimentaire - 44

I.3.2.1 Liking et systèmes GABA/glutamate et opioïdes - 44

I.3.2.2 Wanting et système dopaminergique - 46

I.3.2.2.1 Action de la dopamine dans l’AccSh - 46

I.3.2.2.2 Manger : une addiction ? - 46

II. Satiété induite par les protéines : observations et hypothèses - 48

II.1 Protéines et satiété - 48

II.1.1 Effet satiétogène des régimes HP - 48

II.1.2 Satiété des charges HP - 49

II.1.2.1 Pertinence du modèle - 49

II.2.2.2 Effet des charges HP - 49

II.1.3 Effet de la nature des protéines - 50

II.2 Les différentes hypothèses expliquant la réduction de la prise alimentaire induite

par les protéines - 51

II.2.1 Aversion gustative conditionnée et palatabilité - 52

II.2.1.1 Aversion gustative conditionnée - 52

II.2.1.1.1 Qu’est ce qu’une aversion gustative conditionnée ? - 52

II.2.1.1.2 Aversion gustative conditionnée et régime HP - 53

II.2.1.2 Palatabilité - 54

II.2.2 Facteurs pré-absorptifs influençant l’action des protéines - 55

II.2.2.1 Régulation du volume gastrique - 55

II.2.2.1.1 Principes et dynamique de la vidange gastrique - 55

II.2.2.1.2 Rassasiement induit par l’estomac - 56

II.2.2.1.3 Régulation de la vidange gastrique par les protéines - 57

II.2.2.2 Digestion stomacale et intestinale : détection des nutriments dans le

duodénum - 58

II.2.3 Facteurs post-absorptifs - 59

II.2.3.1 La théorie aminostatique - 59

II.2.3.2 La théorie glucostatique - 61

II.2.4 Intégration centrale de l’action des protéines - 62

II.3 Un cas particulier : le rôle du cortex pyriforme antérieur (CPA) dans la détection

des carences en acides aminés indispensables - 63

II.3.1 Rôle du CPA chez le rat - 63

II.3.1.1 Influence des régimes déficients ou carencés en acides aminés

indispensables sur la prise alimentaire et sur les teneurs en acides aminés

centrales - 63

II.3.1.2 Implication du CPA dans cette réponse anorexigène - 64

II.3.1.3 Mécanismes de détection des AAI dans le CPA - 65

II.3.2 Le cortex pyriforme antérieur chez l’Homme ? - 65

6

B TRAVAUX PERSONNELS - 68

Objectifs des travaux personnels - 69

I. Etude de la signalisation centrale des protéines - 70

I.1 Introduction et objectifs - 70

I.2 Matériels et méthodes - 71

I.2.1 Activation de zones du système nerveux central en réponse à des repas

protéiques chez le rat - 71

I.2.2 Hypothèse du cortex pyriforme antérieur comme chimio-senseur des acides

aminés indispensables chez le rat - 72

I.3 Résultats et interprétations - 74

I.3.1 Activation de zones du système nerveux central suite à l’ingestion de repas

protéiques chez le rat - 74

I.3.2 Les lésions du CPA ne modifient pas le comportement des rats vis-à-vis des

régimes hyperprotéiques ou des régimes déficients en AAI chez le rat - 76

I.4 Discussion - 77

Les protéines activent des réseaux spécifiques du NTS et de l’hypothalamus

impliqués dans la régulation du comportement alimentaire - 78

Le profil d’activation du NTS confirme l’absence d’aversion gustative conditionnée

associée à l’ingestion des régimes hyperprotéiques - 80

Les protéines diminueraient l’activation des circuits centraux de l’hédonisme - 80

Le cortex pyriforme antérieur n’intervient pas dans la signalisation des protéines... 82

II. Effet des protéines et des peptides de levure sur la prise alimentaire chez le rat et chez

l’homme et signalisation centrale - 86

II.1 Introduction et objectifs - 86

II.2 Matériels et méthodes - 87

II.2.1 Caractérisation de l’effet satiétogène des protéines de levure chez le rat - 87

II.2.2 Effet satiétogène des peptides de levure chez le rat et chez l’Homme - 88

II.2.2.1 Détermination de l’effet de différentes fractions peptidiques - 88

II.2.2.2 Enregistrement continu de la prise alimentaire suivant l’ingestion d’un

repas contenant des peptides de levure - 89

II.2.2.3 Effet d’un repas contenant des peptides de levure après habituation chez

le rat - 90

II.2.2.4 Effet d’un en-cas contenant des peptides de levure sur la prise alimentaire

chez l’Homme - 90

II.2.2.5 Etude des régions centrales activées par un repas contenant des peptides

de levure - 91

II.3 Résultats et interprétations - 91

II.3.1 Caractérisation de l’effet satiétogène des protéines de levure chez le rat - 91

II.3.2 Effet satiétogène des peptides de levure chez le rat et chez l’Homme - 93

II.3.2.1 Description des fractions peptidiques obtenues - 93

II.3.2.2 La fraction dite « B » est plus satiétogène que les autres - 93

II.3.2.3 Le pic de l’effet satiétogène induit par les peptides de levure apparaît au

bout de 3-4 heures - 94

II.3.2.4 Les peptides de levure induisent une dépression de la prise alimentaire

chez le rat comme chez l’Homme après habituation - 95

II.3.2.5 Les peptides de levure activent les neurones POMC du noyau arqué - 95

7

II.4 Discussion - 97

Les protéines et peptides de levure induisent une sur satiété par rapport aux autres

protéines - 97

Satiété accrue des protéines de levure - 97

Intérêt industriel des peptides de levure - 98

Les peptides de levure réduisent de manière importante et durable la prise

alimentaire - 99

Mécanismes expliquant l’effet satiétogène des protéines et des peptides de levure.100

La digestion des protéines de levure génère des signaux satiétogènes - 100

Les peptides de levure activent le système mélanocortique de l’ARC - 101

Les protéines et peptides de levure présentent des mécanismes d’action

différents - 101

D CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES - 105

Conclusions - 106

Perspectives - 107

Signalisation des protéines au niveau central - 107

Perspectives d’utilisation des peptides de levure - 108

Bibliographie - 110

Annexes - 130

Annexe 1 : Présentation du Groupe LESAFFRE - 131

Annexe 2 : Résultats annexes des protéines et peptides de levure - 131

Annexe 3 : Remarque méthodologique : investigation de l’implication d’une région ou d’un

groupe de neurones dans le comportement alimentaire - 133

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