Comment l’organisme adapte la croissance cellulaire à son régime alimentaire

Aguilar V., et al. Cell Metabolism 2007, 5: 476-87

La nutrition a d’importants effets sur la croissance du muscle squelettique et du tissu adipeux. Au cours de leur évolution, les organismes pluricellulaires ont développé un grand nombre de comportements afin de s’adapter au manque de nourriture. Dans de telles situations,certaines fonctions vitales ,notamment celle de garantir l’alimentation du cerveau en nutriments, deviennent une priorité pour l’organisme. L’une des stratégies mises en place consiste alors à ajuster la croissance des tissus musculaires et adipeux à l’apport alimentaire. En d’autres termes, un régime pauvre en calories entraîne une atrophie des tissus, tandis qu’un régime alimentaire riche déclenche leur augmentation ainsi que le stockage des nutriments. Selon plusieurs études, de mauvais fonctionnements dans ces processus pourraient jouer un rôle crucial dans le développement de l’obésité et du diabète de type 2.

L’équipe de Mario Pende, de l’unité Inserm 845 (Paris), avait précédemment montré que les protéines codées par les gènes mTOR et S6K1 déclenchaient un accroissement de la masse musculaire lorsqu’elles étaient activées par des nutriments tels que le glucose ou les acides aminés .En revanche, des souris chez lesquelles le gène S6K1 est inactivé restent de petite taille, et le volume de leurs cellules musculaires ne varie jamais, quelque soit leur régime calorique. Ces souris mutantes ont également d’autres caractéristiques, normalement retrouvées en situation de carences nutritionnelles : modifications du tissu adipeux, diminution de la sécrétion d’insuline dans les cellules β du pancréas, utilisation préférentielle des lipides, au lieu du glucose, pour les besoins énergétiques des muscles. Ces caractéristiques particulières ne sont pas liées à des différences d’apport alimentaire ou de capture des nutriments au niveau cellulaire.

Ces observations ont conduit l’équipe à mettre en évidence une altération dans le renouvellement de l’adénosine triphosphate (ATP), une molécule utilisée pour le stockage et le transport de l’énergie vers les cellules. Dans une situation normale, l’ATP est sans cesse renouvelée grâce à l’apport des nutriments, sources d’énergie ; à l’opposé, lorsque le gène S6K1 est inactivé, cette source d’énergie est dépensée sans être efficacement resynthétisée. Ce déséquilibre déclenche l’activation de l’AMPK (adénosine monophosphate kinase), un événement que l’organisme interprète comme un signal de carence nutritionnelle et qui induit l’atrophie cellulaire. Si, en revanche, le processus métabolique provoqué par l’AMPK est inhibé, la taille des cellules et leur sensibilité aux nutriments sont rétablies. C’est donc la balance entre l’activité de S6K1 et celle de l’AMPK qui détermine la « décision » prise par le métabolisme : stocker les nutriments et croître, ou brûler les réserves énergétiques. Un des médicaments antidiabétiques les plus couramment utilisés pour traiter le diabète de type 2, la metformine (Glucophage ®), est un puissant activateur de l’AMPK. Or, les résultats présentés ici suggèrent l’existence d’autres moyens pour activer l’AMPK. La connaissance plus fine de ce processus métabolique pourrait permettre le développement de nouveaux médicaments contre le diabète et l’obésité, à côté de la nécessaire mise en place de protocoles d’intervention efficaces, impliquant l’exercice et un régime alimentaire.