Ces dernières années, la graisse brune a attiré l’attention en tant que soi-disant bonne graisse qui peut protéger contre l’obésité et ses risques pour la santé associés, comme les maladies cardiovasculaires et le diabète. Deux études majeures distinctes, l’une dirigée par Liangyou Rui, Ph.D. et l’autre par Ling Qi, Ph. D., toutes deux avec le département de physiologie intégrative moléculaire &, aident à expliquer les propriétés de la graisse brune.,
La graisse brune et le cerveau
Situés dans de petites poches dans tout le corps, la plupart des mammifères utilisent la graisse brune (et sa cousine étroitement apparentée la graisse beige) pour rester au chaud. « Chez la souris et l’homme, si vous avez plus de graisse brune ou beige, vous êtes plus protégé contre les maladies métaboliques”, explique Rui, professeur de physiologie au Collège Louis G. D’Alecy à l’École de médecine U-M, dont le laboratoire étudie les mécanismes moléculaires et physiologiques de l’obésité, du diabète et de la stéatose hépatique. Dans une nouvelle étude publiée dans Nature Communications, Rui, premier auteur Lin Jiang, Ph. D.,, et leurs collègues révèlent une voie par laquelle l’hormone leptine contribue à la perte de poids.
La leptine régule le poids corporel en contrôlant l’appétit et la dépense énergétique, mais exactement comment a été un mystère. Ce qui est connu, dit Rui, c’est que la leptine active la graisse brune et beige. La nouvelle étude élucide un accélérateur moléculaire de l’action de la leptine dans le cerveau appelé Sh2b1. Son équipe a découvert que Sh2b1 dans l’hypothalamus, une région importante du cerveau contrôlant la température corporelle et la faim entre autres fonctions, favorise la stimulation du système nerveux sympathique., Le système nerveux sympathique envoie des signaux à la graisse brune et beige pour l’activer, maintenant ainsi le poids corporel et le métabolisme.
L’équipe a démontré cette preuve de principe en créant deux modèles de souris. Les souris qui n’avaient pas le gène Sh2b1 dans les neurones récepteurs de la leptine » avaient un entraînement sympathique incroyablement réduit à la graisse brune et beige et une capacité réduite à promouvoir la dépense énergétique”, explique Rui. Cela a réduit la capacité de la graisse brune à être métabolisée en chaleur, abaissant la température corporelle centrale des souris., De plus, les souris ont également développé une obésité, une résistance à l’insuline et un foie gras. En revanche, les souris ayant une expression supplémentaire de Sh2b1 dans leur cerveau étaient protégées de l’obésité.
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« Personne ne savait que Sh2b1 dans le cerveau contrôle le système nerveux sympathique ou était nécessaire pour que la leptine active la graisse brune pour augmenter la dépense énergétique”, note Rui., Quant à la façon dont cette découverte pourrait être appliquée aux humains, il dit que l’espoir est de trouver éventuellement un moyen d’augmenter l’expression de Sh2b1 ou sa capacité à améliorer la signalisation de la leptine et la combustion des graisses.
D’autres auteurs de l’U-M ont contribué à cet article: Haoran Su, Xiaoyin Wu, Hong Shen, Min-Hyun Kim, Yuan Li, Martin G. Myers Jr et Chung Owyang.
La graisse brune et la cellule
La graisse brune tire sa couleur de grandes quantités de mitochondries contenant du fer, contrairement à la graisse blanche standard liée à l’obésité., Une équipe dirigée par Qi, professeur de & physiologie intégrative et médecine interne à l’U-M Medical School, a étudié comment les mitochondries, la centrale électrique de la cellule et une autre structure cellulaire appelée réticulum endoplasmique (ER), impliquée dans la production de protéines et de lipides, interagissent à l’intérieur des cellules adipeuses brunes.
En particulier, ils ont étudié le rôle d’un complexe protéique impliqué dans un processus appelé dégradation des protéines associées à l’ER, ou ERAD., En termes simples, ERAD est le processus d’élimination et de destruction des protéines mal repliées, comme sortir les déchets des URGENCES.
« Tout le monde pensait que l’ERAD ne faisait que partie de la réponse cellulaire générale lorsque les cellules subissent un stress ER”, explique Qi. « Nous avons montré au cours des six dernières années qu’il joue un rôle fondamental dans la santé et la maladie. »
Dans une nouvelle étude, publiée dans Science, Qi avec les premiers auteurs Zhangsen Zhou, Ph.D., Mauricio Torres, Ph. D., et leurs collègues démontrent comment un complexe protéique ERAD affecte le bon fonctionnement des mitochondries.,
Typiquement, l’ER et les mitochondries ont une interaction continue aux points de contact appelés membranes associées aux mitochondries. Ces points de contact marquent les zones de division des mitochondries pour la production de nouvelles mitochondries et pour l’échange d’autres molécules telles que les lipides et le calcium. L’ER forme des tubules qui entourent les mitochondries pour les préparer à la division.
En utilisant l’imagerie 3D de pointe, les chercheurs ont découvert ce qui arrive aux mitochondries dans la graisse brune qui manquent une partie d’un complexe protéique ERAD, appelé Sel1L-Hrd1, lorsqu’ils sont exposés au froid.,
« Lorsque vous supprimez ce complexe dans les adipocytes bruns, les mitochondries deviennent allongées et élargies”, explique Qi. L’image 3D leur a permis de voir une interaction auparavant non reconnue entre les mitochondries et les ER, les mitochondries s’enroulant en U autour des tubules des ER.
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Lorsque les souris ont été placées dans un environnement froid, les extrémités de la membrane externe des mitochondries se sont repliées sur elles-mêmes, fusionnant et enveloppant complètement les tubules ER., Le résultat, dit Qi, sont des mitochondries anormalement grandes, difformes et dysfonctionnelles.
« Nous avons montré que ces mitochondries ne fonctionnent pas normalement et que les souris deviennent sensibles au froid, leur température corporelle chutant très rapidement”, explique Qi. En d’autres termes, sans ce complexe protéique ERAD, la graisse brune n’est pas utilisée pour générer de la chaleur. Au microscope, cette graisse brune dysfonctionnelle avait de plus grosses gouttelettes de lipides que la graisse brune provenant de souris dont le complexe protéique était intact.
« C’est très inattendu., Les résultats ici changent fondamentalement notre compréhension de la communication ER-mitochondriale et démontrent davantage l’importance d’un complexe de dégradation ER en biologie cellulaire. »
Cet article comprend également des contributions des auteurs U-M suivants: Christopher Halbrook, Françoise Van den Bergh, Rachel B. Reinert, Siwen Wang, Yingying Luo, Allen H. Hunter, Thomas H. Sanderson, Aaron Taylor, Costas A. Lyssiotis, Jun Wu et Daniel A. Beard.,
Articles cités:
« Le neurone Sh2b1 exprimant les récepteurs de la leptine soutient le système nerveux sympathique et protège contre l’obésité et les maladies métaboliques, Nature Communications, DOI: 10.1038 / s41467-020-15328-3
« Endoplasmic reticulum–associated degradation regulates mitochondrial dynamics in brown adipocytes”, Science, DOI: 10.1126/science.aay2494