19 Oct Vous prenez du poids ? Vous avez un problème avec le calcium

Des scientifiques de l’Institut Weizmann ont découvert un gène susceptible de provoquer une prise de poids chez les personnes âgées, indépendamment de leur régime alimentaire.

Lorsque les régimes échouent, les gens accusent souvent leurs gènes. Aujourd’hui, des scientifiques donnent du poids à cette notion, en montrant que les gènes peuvent effectivement jouer un rôle dans la prise de poids chez les personnes âgées. Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l’Institut Weizmann des Sciences ont découvert qu’un gène qui régule le calcium dans les cellules pourrait contribuer à un phénomène courant chez les personnes âgées : l’augmentation frustrante de la masse graisseuse et la perte correspondante de muscles qui se produisent souvent avec l’âge, même lorsque les personnes ne modifient pas leur régime alimentaire.

Pour maintenir cette fonction (réguler le calcium), une cellule doit reconstituer ses réserves de calcium à chaque fois que le minéral est libéré. Un système à deux unités à l’intérieur des cellules en régule le réapprovisionnement : le premier est un capteur qui surveille la quantité de calcium en stock ; le second est un canal à sens unique dans la membrane de la cellule qui permet au calcium de traverser cette membrane. Le canal est normalement fermé à la circulation et ne s’ouvre pour permettre le passage des ions calcium que lorsque le capteur détecte un épuisement des réserves.

(de gauche à droite) Dr Yael Kuperman, Dr Inbal Biton, Prof. Eitan Reuveny, Dr Diana Gataulin et Dr Izhar Karbat

Les scientifiques du groupe de recherche du professeur Eitan Reuveny des Départements des Sciences Biomoléculaires et des Neurosciences Moléculaires de Weizmann ont pensé que ce mécanisme de régulation – qui maintient les niveaux de calcium des cellules dans la plage appropriée – pourrait être impliqué dans les changements métaboliques qui se produisent dans le corps humain au fur et à mesure qu’il vieillit. Les chercheurs ont commencé à étudier ce mécanisme en 2012, lorsqu’ils ont découvert une protéine nommée SARAF qui peut limiter l’entrée de calcium dans la cellule en se fixant sur le capteur de calcium lorsque les réservoirs sont pleins, coupant ainsi sa communication avec le canal.

Dans la nouvelle étude, dirigée par le Dr Diana Gataulin du groupe de recherche du Prof.  Reuveny, les scientifiques ont cherché à déterminer le rôle régulateur plus large qu’ils pensaient que cette protéine pouvait jouer dans l’organisme. À cette fin, ils ont comparé des souris normales à des souris génétiquement modifiées chez lesquelles le gène de production de SARAF avait été supprimé.

L’effet le plus visible de cette suppression a été le ralentissement du métabolisme des souris et l’augmentation de leur masse graisseuse. À l’âge de trois mois, ces souris pesaient déjà 10 % de plus que les souris non modifiées. Le ralentissement du métabolisme s’est aggravé avec le temps, de sorte qu’à l’âge d’un an, les souris dépourvues de l’activité du gène SARAF pesaient 20 % de plus que les souris témoins.

Les gènes de la graisse : À l’âge d’un an, une souris dépourvue de l’activité du gène SARAF (à gauche) pesait 20 % de plus qu’une souris saine (à droite).

Les souris sont des animaux nocturnes, extrêmement actifs dans des conditions de faible luminosité, mais les souris obèses se déplaçaient moins que la normale pendant la nuit. La composition de leurs tissus s’est progressivement modifiée, une plus grande partie de leur corps se transformant en graisse et une moins grande en muscles. Un scanner a montré que la graisse s’accumulait principalement dans l’abdomen – de la même manière que la graisse a tendance à s’accumuler chez les personnes âgées – et que les gouttelettes de graisse à l’intérieur des cellules augmentaient de manière significative. Les chercheurs ont également constaté que les souris dépourvues du gène SARAF présentaient des niveaux plus élevés de graisse blanche, le type de graisse lié à l’obésité, qui s’accumulait au détriment de la graisse brune, le type de graisse qui est bénéfique pour un métabolisme sain et la production de chaleur.

Lorsque les souris ont atteint l’âge d’un an (âge adulte pour une souris), la graisse blanche s’est également accumulée dans leur foie, provoquant une maladie dite « du foie gras ». Cette maladie augmente le risque de cirrhose du foie et de cancer. Ces souris souffraient également d’hypothyroïdie, qui ralentit le métabolisme et contribue à l’obésité. Les souris génétiquement modifiées ont subi tous ces changements alors qu’elles avaient le même régime alimentaire et la même glycémie que les souris témoins.

Échantillons de tissus d’une souris saine (rangée du haut) et d’une souris dépourvue du gène SARAF (rangée du bas). Les souris dépourvues du gène présentaient (de gauche à droite) plus de graisse au niveau de l’aine et autour des organes internes, moins de graisse brune et des signes de stéatose hépatique.

Ensuite, les scientifiques ont exploré le mécanisme potentiel par lequel le SARAF affecte le métabolisme. Ils se sont d’abord intéressés à l’hormone vasopressine, qui est sécrétée par l’hypophyse en réponse à un signal du cerveau indiquant que le corps a besoin d’un regain d’énergie. La vasopressine déclenche rapidement une libération de messagers calciques à partir des réservoirs cellulaires, indiquant à l’organisme d’accélérer la production d’énergie. Lorsque les scientifiques ont ajouté de la vasopressine à des cellules hépatiques de souris dépourvues de SARAF, le calcium a été libéré plus lentement qu’il n’aurait dû l’être. Cela signifie qu’au lieu d’atteindre son maximum lorsque l’organisme a besoin d’un afflux d’énergie, le calcium dans ces cellules a atteint ses niveaux les plus élevés beaucoup plus tard. En d’autres termes, les cellules hépatiques ont mis du temps à répondre au signal de la vasopressine, produisant finalement trop d’énergie, trop tard.

L’énergie non utilisée étant stockée sous forme de graisse, ces résultats révèlent un mécanisme moléculaire possible à l’origine de ce que l’on appelle l’obésité sarcopénique, un terme qui décrit la prise de poids liée à l’âge qui n’est pas liée à l’alimentation et qui s’accompagne d’une perte musculaire et d’une augmentation disproportionnée de la graisse corporelle. « Nos résultats suggèrent que l’altération de l’activité du SARAF est une cause possible de l’obésité sarcopénique », explique le Dr. Gataulin.

Un scanner a révélé que la graisse s’accumulait principalement dans l’abdomen des souris dépourvues du gène SARAF (à droite) par rapport aux souris saines (à gauche).

« L’obésité est une épidémie mondiale qui représente un risque pour la santé de centaines de millions de personnes », déclare le Prof. Reuveny. « La découverte d’un gène jouant un rôle clé dans l’obésité liée à l’âge ouvre la voie à la mise au point de traitements médicaux pour cette maladie. »

Le Prof. Reuveny note cependant que l’effet des gènes sur la prise de poids liée à l’âge n’est pas figé. « Lorsque nous avons soumis les souris obèses génétiquement modifiées à un programme d’entraînement strict, elles ont réussi à perdre du poids », explique-t-il. « L’activité physique peut être particulièrement importante avec l’âge, compte tenu de la prédisposition génétique à l’obésité qui peut se développer plus tard dans la vie.

Les données recueillies par la Fondation Américaine pour les Instituts Nationaux de la Santé suggèrent que la prévalence de l’obésité sarcopénique atteint son maximum à l’âge de 80 ans, touchant 48 % des femmes et environ 28 % des hommes de cet âge.