Femmes et sciences, Israël : Yaarit Adamovich (Weizmann) montre que changer les heures des repas peut éviter l'obésité
[:fr]De nouveaux résultats obtenus sur des souris suggèrent que le simple fait de changer les heures des repas pourrait avoir un effet notable sur le taux de triglycérides dans le foie. Les résultats de cette recherche menée à l’Institut Weizmann ont d’importantes implications pour le traitement potentiel de maladies métaboliques, et de plus ils pourraient avoir une influence sur la plupart des domaines de recherches dans les sciences de la vie.
Un grand nombre de processus biologiques suivent un horaire précis, avec des taux d’activité qui s’élèvent ou s’abaissent à certaines heures de la journée. Ces fluctuations, connues sous le nom de rythmes circadiens, sont dirigées par les horloges biologiques basées sur une période d’environ 24 heures, synchronisées par les cycles lumière / obscurité et par d’autres signaux présents dans l’environnement d’un organisme. La perturbation de ce système optimal de timing aussi bien chez les modèles animaux que chez l’homme peut provoquer un déséquilibre, et par la suite des perturbations comme l’obésité, des syndromes métaboliques et l’agrandissement du foie (dit « foie gras »). On sait que les gens qui travaillent la nuit, par exemple, sont plus sujets que d’autres à ces maladies.
En étudiant le rôle du rythme circadien dans l’accumulation de lipides dans le foie, la postdoctorante Yaarit Adamovich et le groupe travaillant dans le laboratoire du docteur Gad Asher du département de Chimie biologique à l’Institut Weizmann, en collaboration avec des chercheurs du laboratoire du docteur Xianlin Han au Sanford-Burnham Medical Research Institute, à Orlando (Etats-Unis), ont quantifié des centaines de lipides différents présents dans le foie des souris. Ils ont découvert qu’un groupe de lipides, les triglycérides (également appelés TAG) montre un comportement circadien, avec des taux atteignant leur pic environ huit heures après le lever du soleil. Or les chercheurs ont été stupéfaits de découvrir que les fluctuations quotidiennes de ce groupe de lipides subsistent aussi chez les souris dont l’horloge biologique n’est pas fonctionnelle, même si les niveaux n’atteignent leur maximum qu’à des heures complètement différentes, avec un retard de 12 heures sur le programme naturel. Selon la docteur Adamovich, ces résultats ont été une grande surprise pour les chercheurs qui s’attendaient à ce que, si le mécanisme inhérent à l’horloge était « mort », les TAG ne puissent plus s’accumuler de manière dépendante du temps. Mais qui donne le rythme aux fluctuations des niveaux de lipides si ce n’est une horloge ? Une des choses qui viennent à l’esprit est que, du fait que la nourriture est une source majeure de lipides – et en particulier de TAG – les habitudes nutritives de ces souris pourraient jouer un rôle. En général, les souris consomment 20 % de leur nourriture durant la journée, et 80 % durant la nuit. Cependant, le groupe a remarqué que les souris dont d’horloge n’est pas fonctionnelle, absorbent la nourriture sans interruption tout le long de la journée. Cette observation exclut la possibilité que la nourriture soit responsable du modèle de fluctuations observées dans les taux de TAG de ces souris.
Lorsque les chercheurs ont examiné l’effet d’un régime alimentaire imposé sur des souris de type sauvage, ils ont eu une autre surprise : après leur avoir donné la même quantité de nourriture, mais en leur donnant les 100 % des repas pendant la nuit, le groupe a observé une diminution de 50 % des niveaux globaux de TAG dans le foie.
Ces résultats suggèrent que le moment auquel se fait l’accumulation de TAG, ainsi que ses niveaux, sont déterminés autant par les horloges que par les horaires des repas. Il reste à découvrir les détails du mécanisme qui dirige effectivement ce comportement variable.
Le docteur Asher explique : « L’effet étonnant constaté lorsque toute la nourriture est donnée pendant la nuit, c’est-à-dire la baisse du taux de TAG dans le foie au cours d’une brève période de dix jours pour les souris, a une grande importance clinique. L’hyperlipidémie et l’hypertriglycéridémie sont des maladies courantes caractérisées par des taux anormalement élevés de lipides dans les cellules sanguines et dans les cellules hépatiques ; elles provoquent l’agrandissement du foie qui se remplit de graisse, et causent aussi d’autres maladies métaboliques. Pour le moment il n’y a sur le marché aucun médicament ayant démontré la capacité de changer l’accumulation de lipides de manière aussi efficace et drastique que le simple fait de modifier les horaires des repas, sans oublier que de tels produits pourraient avoir des effets secondaires. » Naturellement, les souris étant des animaux nocturnes, pour adapter ces résultats à l’homme, il sera nécessaire d’inverser les horaires.
Le temps est un élément essentiel pour tous les systèmes biologiques, et par conséquent ces découvertes peuvent avoir une influence sur l’ensemble des recherches biologiques : les mécanismes de l’horloge circadienne fonctionnent même dans les cellules de culture, et donc les résultats des recherches pourraient varier selon les heures auxquelles les échantillons seraient analysés, ou, en ce qui concerne les animaux, les régimes alimentaires pourraient sensiblement affecter les résultats des expériences. En d’autres termes, quand il s’agira de mettre au point les expériences, les chercheurs devront avoir présent à l’esprit qu’il faut « tirer du temps le meilleur parti possible. »
La recherche du docteur Gad Asher est financée par : Willner Family Leadership Institute; Yeda-Sela Center for Basic Research; Adelis Foundation; Abisch Frenkel Foundation for the Promotion of Life Sciences; Samuel M. Soref & Helene K. Soref Foundation; la défunte Rudolfine Steindling; et la succession de Dorothy Geller.[:en]New findings in mice suggest that merely changing meal times could have a significant effect on the levels of triglycerides in the liver. The results of this Weizmann Institute of Science study, recently published in Cell Metabolism, not only have important implications for the potential treatment of metabolic diseases, they may also have broader implications for most research areas in the life sciences.
Many biological processes follow a set timetable, with levels of activity rising and dipping at certain times of the day. Such fluctuations, known as circadian rhythms, are driven by internal “body clocks” based on an approximately 24-hour period – synchronized to light-dark cycles and other cues in an organism’s environment. Disruption to this optimum timing system in both animal models and in humans can cause imbalances, leading to such diseases as obesity, metabolic syndrome and fatty liver. Night-shift workers, for example, have been shown to have higher incidence of these diseases.
In studying the role of circadian rhythm in the accumulation of lipids in the liver, postdoctoral fellow Yaarit Adamovich and the team in the lab of Dr. Gad Asher of the Weizmann Institute’s Biological Chemistry Department, together with scientists from Dr. Xianlin Han’s lab in the Sanford-Burnham Medical Research Institute, Orlando, US, quantified hundreds of different lipids present in the mouse liver. They discovered that a certain group of lipids, namely the triglycerides (TAG), exhibit circadian behavior, with levels peaking about eight hours after sunrise. The scientists were astonished to find, however, that daily fluctuations in this group of lipids persist even in mice lacking a functional biological clock, albeit with levels cresting at a completely different time – 12 hours later than the natural schedule. “These results came as a complete surprise: One would expect that if the inherent clock mechanism is ‘dead,’ TAG could not accumulate in a time-dependent fashion,” says Adamovich. So what was making the fluctuating lipid levels “tick” if not the clocks? “One thing that came to mind was that, since food is a major source of lipids – particularly TAG – the eating habits of these mice might play a role.” Usually, mice consume 20% of their food during the day and 80% at night. However, in mice lacking a functional clock, the team noted that they ingest food constantly throughout the day. This observation excluded the possibility that food is responsible for the fluctuating patterns seen in TAG levels in these mice.
When the scientists proceeded to check the effect of an imposed feeding regimen upon wild type mice, however, they were in for another surprise: After they provided the same amount of food – but restricted 100% of the feeding to nighttime hours – the team observed a dramatic 50% decrease in overall liver TAG levels.
These results suggest that the time at which TAG accumulation occurs, as well as its levels, are determined by the clocks together with timing of meals. The details of the mechanism that drives the actual fluctuating behavior are yet to be discovered.
Asher: “The striking outcome of restricted nighttime feeding – lowering liver TAG levels in the very short time period of 10 days in the mice – is of clinical importance. Hyperlipidemia and hypertriglyceridemia are common diseases characterized by abnormally elevated levels of lipids in blood and liver cells, which lead to fatty liver and other metabolic diseases. Yet no currently available drugs have been shown to change lipid accumulation as efficiently and drastically as simply adjusting meal time – not to mention the possible side effects that may be associated with such drugs.” Of course, mice are nocturnal animals, so in order to construe these results for humans, the timetable would need to be reversed.
Time is a crucial element in all biological systems, so these findings are likely to impact biological research in general: Circadian clock mechanisms function even in cultured cells, so research results could vary depending on the time at which samples are analyzed, or, with animals, their feeding regimen might significantly affect the experimental outcomes. In other words, when it comes to designing experiments, scientists should be aware that “timing is everything.”
Dr. Gad Asher’s research is supported by the Willner Family Leadership Institute; the Yeda-Sela Center for Basic Research; the Adelis Foundation; the Abisch Frenkel Foundation for the Promotion of Life Sciences; the Samuel M. Soref & Helene K. Soref Foundation; the late Rudolfine Steindling; and the Estate of Dorothy Geller.
The Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel, is one of the world’s top-ranking multidisciplinary research institutions. Noted for its wide-ranging exploration of the natural and exact sciences, the Institute is home to scientists, students, technicians and supporting staff. Institute research efforts include the search for new ways of fighting disease and hunger, examining leading questions in mathematics and computer science, probing the physics of matter and the universe, creating novel materials and developing new strategies for protecting the environment.
http://wis-wander.weizmann.ac.il/, and are also available at http://www.eurekalert.org/[:]
