Qu’il s’agisse de prendre des décisions irréfléchies ou de se sentir grincheux, la faim peut nous faire penser et agir différemment, voire même nous rendre « affamés ». Mais on sait peu de choses sur la façon dont les signaux de la faim dans l’intestin communiquent avec le cerveau pour modifier le comportement. Maintenant, les scientifiques de Salk utilisent des vers comme modèle pour examiner les fondements moléculaires et aider à expliquer comment la faim oblige un organisme à sacrifier son confort et à prendre des décisions risquées pour obtenir un repas.
Leurs dernières découvertes, publiées dans Génétique PLOS le 5 mai 2022, révèlent que les protéines des cellules intestinales se déplacent de manière dynamique pour transmettre des signaux sur la faim, poussant finalement les vers à franchir les barrières toxiques pour atteindre la nourriture. Des mécanismes similaires peuvent également se produire chez l’homme.
« Les animaux, qu’il s’agisse d’un humble ver ou d’un humain complexe, font tous des choix pour se nourrir pour survivre. Le mouvement sous-cellulaire des molécules pourrait être à l’origine de ces décisions et est peut-être fondamental pour toutes les espèces animales », déclare l’auteur principal Sreekanth Chalasani, professeur agrégé au laboratoire de neurobiologie moléculaire de Salk.
Chalasani et son équipe ont utilisé un petit ver appelé Caenorhabditis elegans comme modèle pour déterminer comment la faim entraîne des changements de comportement. Les chercheurs ont créé une barrière de sulfate de cuivre, qui est un anti-vers connu, entre les vers affamés et une source de nourriture. Ils ont observé que si les vers étaient privés de nourriture pendant deux à trois heures, ils étaient alors plus disposés à traverser la barrière toxique que les vers bien nourris.
À l’aide d’outils génétiques et de techniques d’imagerie, les chercheurs ont ensuite étudié les molécules intestinales susceptibles d’envoyer des signaux au cerveau. Ils ont découvert que des facteurs de transcription spécifiques, des protéines qui activent et désactivent les gènes, déplaçaient les emplacements chez les animaux affamés. Normalement, les facteurs de transcription traînent dans le cytoplasme de la cellule et ne pénètrent dans le noyau que lorsqu’ils sont activés, de la même manière que nous vivons à la maison, mais allons au bureau pour travailler.
L’équipe a été surprise de découvrir que ces facteurs de transcription, appelés MML-1 et HLH-30, retournent dans le cytoplasme lorsque le ver a faim. Lorsque les scientifiques ont supprimé ces facteurs de transcription, les vers affamés ont cessé d’essayer de franchir la barrière toxique. Cela indique un rôle central pour MML-1 et HLH-30 dans le contrôle de la façon dont la faim modifie le comportement des animaux.
Dans une expérience de suivi, les chercheurs ont également découvert qu’une protéine appelée peptide analogue à l’insuline INS-31 est sécrétée par l’intestin lorsque MML-1 et HLH-30 sont en mouvement. Les neurones du cerveau, à leur tour, fabriquent un récepteur qui pourrait détecter les sécrétions d’INS-31.
Pour résumer : Un manque de nourriture entraîne un mouvement de MML-1 et HLH-30, ce qui pourrait favoriser la sécrétion d’INS-31. Les peptides INS-31 se lient ensuite aux récepteurs sur les neurones pour relayer les informations sur la faim et conduire à un comportement de recherche de nourriture à risque.
« Les C. elegans sont plus sophistiqués que nous ne le pensons », déclare la co-première auteure Molly Matty, boursière postdoctorale dans le laboratoire de Chalasani. « Leurs intestins détectent un manque de nourriture et le signalent au cerveau. Nous pensons que ces mouvements de facteurs de transcription sont ce qui guide l’animal à prendre une décision risque-récompense, comme traverser une barrière désagréable pour se rendre à la nourriture. »
Ensuite, les scientifiques étudieront plus avant la nature dynamique de ces facteurs de transcription et des mécanismes sous-jacents. Avec d’autres travaux, ces résultats pourraient donner un aperçu de la façon dont d’autres animaux, comme les humains, donnent la priorité aux besoins de base par rapport au confort.
Parmi les autres auteurs figuraient Hiu Lau, Jessica Haley, Anupama Singh, Ahana Chakraborty, Karina Kono et Kirthi Reddy de Salk; et Malene Hansen de Sanford Burnham Prebys.
Molly A. Matty et al, la signalisation intestin-neuronale modifie les comportements à risque chez les Caenorhabditis elegans privés de nourriture, Génétique PLOS (2022). DOI : 10.1371/journal.pgen.1010178 , journal.plos.org/plosgenetics … journal.pgen.1010178