La glycémie doit être maintenue dans une fourchette relativement étroite : elle ne peut pas être trop élevée, car elle entraîne alors le développement du diabète et ne peut pas être trop basse, car c’est l’hypoglycémie, avec le risque de perte de connaissance et parfois de décès. Cette équipe de nutritionnistes, de diabétologues et de biologistes du Baylor College of Medicine décrit ici, pour la première fois, un système intrinsèque capteur de faible taux de glucose dans le cerveau, qui contrôle l'équilibre de la glycémie. Ces travaux, publiés dans le Journal of Clinical Investigation, confirment pour la première fois, le rôle actif du cerveau dans la régulation de la glycémie.
L’un des auteurs principaux, le Dr Yong Xu, professeur de pédiatrie, de nutrition, de biologie moléculaire et cellulaire et de médecine au Baylor, commente ces résultats : « il existe bien de nombreux neurones sensibles au glucose dans le cerveau, censés participer activement à la détection de petits changements de taux de glucose dans le corps, puis déclencher des réponses en conséquence pour ramener le niveau à une plage saine. Ce mécanisme fait débat depuis longtemps ».
Un gène clé dans les neurones régulateurs de glycémie
Les niveaux de glucose dans le sang sont étroitement contrôlés aux niveaux d’hormones sécrétées dans le pancréas, telles que l'insuline et le glucagon. Certains scientifiques se sont donc demandé si les neurones qui détectent le glucose dans le cerveau jouent vraiment un rôle dans la régulation du taux de glucose dans le corps.
L’étude répond à cette question de longue date, en examinant chez des animaux modèles, le rôle d'un groupe particulier de neurones sensibles au glucose dans le maintien de l'équilibre glycémique. Les scientifiques observent que les neurones sensibles au glucose peuvent être divisés en 2 groupes selon la façon dont ils réagissent aux fluctuations du glucose :
- un groupe, des neurones excités par le glucose, un mécanisme attendu car le glucose est un carburant pour la plupart des cellules, y compris les neurones ; plus de carburant disponible soutient une activité cellulaire accrue ;
- un autre groupe, constitué par les neurones inhibés par le glucose, c’est-à-dire qui s’activent au contraire, lorsque les niveaux de glucose sont bas.
La recherche se concentre sur ce groupe, moins étudié, des neurones inhibés par le glucose, les neurones gastro-intestinaux, situés dans le noyau hypothalamique ventromédian. Les chercheurs identifient les canaux ioniques sur ces neurones gastro-intestinaux qui médient la détection d'un faible taux de glucose. Les canaux ioniques sont des protéines à la surface des neurones qui permettent aux ions chargés d'entrer et de sortir de la cellule. Ce processus est nécessaire pour l'activation ou le déclenchement neuronal.
- un canal ionique appelé anoctamine 4 (ano4) est nécessaire à l'activation des neurones gastro-intestinaux en réponse à un faible taux de glucose ;
- ano4 est même un marqueur des neurones gastro-intestinaux.
Neurones gastro-intestinaux et diabète de type 1 : chez la souris modèle murin de diabète de type 1, l’privée de cellules bêta pancréatiques productrices d'insuline, donc privée d'insuline, l’augmentation de la glycémie déclenche rapidement un diabète. Mais l’élimination du gène ano4 dans ces neurones permet de normaliser la glycémie. En effet, les neurones inhibés par le glucose ne « font plus remonter » la glycémie.
En conclusion, l’étude suggère que les neurones sensibles au glucose dans le cerveau jouent un rôle clé dans la régulation du glucose dans tout le corps. En particulier, les neurones gastro-intestinaux ont une fonction importante pendant le diabète, lorsque les cellules bêta pancréatiques ne produisent pas suffisamment d'insuline pour contrôler la glycémie. Et les niveaux de glucose sanguin pourraient être manipulés assez efficacement en supprimant un seul gène dans les neurones gastro-intestinaux, un petit groupe de cellules du cerveau.
Il reste à voir si l'inhibition pharmacologique d'ano4 pourrait permettre de contrôler la glycémie chez les humains souffrant de diabète de type 1 et de type 2.
Source: Journal of Clinical Investigation 1 June, 2023 DOI: 10.1172/JCI163391 Anoctamin 4 channel currents activate glucose-inhibited neurons in the mouse ventromedial hypothalamus during hypoglycemia
