Effet d’un régime hyperénergétique sur la dysfonction mitochondriale des cellules épithéliales intestinales chez la souris.

Le surpoids et l’obésité sont des conditions de santé induisant une inflammation faible mais chronique à l’origine de maladies comme le diabète de type 2 ou certains types de cancer. Ces maladies auraient comme origine des modifications des capacités de défense de l’intestin liées à une alimentation trop riche en gras ou en sucre. Dans une étude précédente, il a été démontré chez la souris qu’une alimentation riche en gras induisait un certain nombre d’altérations au niveau de l’intestin grêle. Le présent projet se situe dans la continuité de cette étude, en cherchant à mieux caractériser l’origine de ces altérations d’une part et les moyens de les Réduire d’autre part. Le microbiote intestinal est central dans le maintien des fonctions de défense de l’intestin. Il a récemment été montré qu’un microbiote altéré était retrouvé dans l’intestin grêle d’individus en situation de surpoids ou d’obésité. Cependant, aucun lien entre cette modification du microbiote de l’intestin grêle et les altérations des défenses intestinales que nous avons observées n’a été encore établi. De plus, l’étude précédente n’a pas caractérisé l’effet à long-terme de ces altérations des défenses intestinales, même après retour à un régime normal. En effet, les recommandations de santé suggèrent une perte de poids via des mesures hygiéno-diététiques afin d’améliorer l’état de santé. Cependant, il n’a pas encore été démontré à ce jour l’impact fonctionnel d’une perte de poids liée à un changement de régime alimentaire sur les fonctions de défense de l’intestin. Enfin, nos données in vitro ont montré des effets prometteurs d’une molécule extraite d’algues sur certains aspects des altérations des défenses intestinales liées à un excès de graisse. Cette molécule pourrait donc être un moyen simple de prévenir les altérations de l’intestin. Cependant une validation in vivo reste à montrer. Les objectifs de ce projet sont donc triples : une première partie du projet concernera l’étude du rôle du microbiote de l’intestin grêle dans les altérations de l’intestin induites par un régime riche en lipides, une deuxième partie s’attachera à caractériser l’effet à long-terme des modifications des défenses intestinales induites par un régime riche en gras lors d’une perte de poids et la troisième partie visera à évaluer les effets de la molécule extraite des algues sur l’apparition des altérations intestinales et les maladies associées à l’obésité.

Ce projet s’inscrit dans le cadre du développement des connaissances sur la physiopathalogie des maladies associées à l’obésité et au surpoids, problèmes de santé publique majeurs puisque près de 50% de la population française est maintenant en surpoids ou obèse. Notamment, une connaissance accrue sur le microbiote de l’intestin grêle permettrait de cibler des probiotiques ou prébiotiques à proposer à des personnes souffrant de surpoids ou d’obésité afin de restaurer la fonction intestinale. De même, connaître l’effet à long-terme de l’obésité sur l’intestin et les conséquences métaboliques qui en découlent contribuera à évaluer la capacité de l’intestin à revenir à un état fonctionnel optimal après arrêt du régime riche en gras. Enfin, les connaissances sur les effets de l’extrait d’algue sur l’intestin pourront contribuer au développement de composés nutraceutiques permettant de prévenir l’apparition des troubles métaboliques associés à l’obésité et au surpoids.

Le test de tolérance au glucose sera mené sur des animaux vigiles, une seule fois ou 3 fois par animal. Un gavage intra-gastrique avec une solution de glucose sera réalisé. Cette intervention prendra de 10 à 15 secondes par animal. Sept prélèvements de sang au niveau de la queue seront réalisés par ponction de la veine caudale afin de recueillir une goutte de sang par prélèvement. La durée de l’intervention (contention, ponction, prélèvement) sera de 30 secondes par animal. Les prélèvements s’étaleront sur deux heures. 264 souris seront concernées par cette intervention. Un gavage (solution de fucoxanthine ou de PBS) quotidien pendant 12 semaines sera mené sur des animaux vigiles, ce qui représente 84 interventions par souris. Le gavage prendra de 10 à 15 secondes par animal. 96 souris sont concernées.

Les effets indésirables qui pourraient survenir durant cette étude sont : 1) Du stress et de la douleur lors des tests de tolérance au glucose nécessitant une étape de gavage et une ponction de la veine caudale à l’aide d’une aiguille pour prélever du sang. 2) La perte de poids prévue durant l’une des procédures du projet est inévitable car elle fait partie des objectifs de la procédure, mais cela ne devrait pas entrainer d’effet indésirables chez les animaux. 3) Du stress lors des gavages quotidiens des souris avec la molécule extraite d’algue ou une solution saline. Les autres procédures ne devraient pas entrainer d’autres souffrances ni d’angoisse.

Tous les animaux seront euthanasiés pour récupérer les tissus biologiques, indispensables pour mener les expérimentations en lien avec les questions de recherche du projet.

Dans ce projet, nous cherchons à évaluer les interations entre l’alimentation, le microbiote et l’intestin, ainsi que les impacts sur le métabolisme de l’individu. Ces interactions sont, à l’heure actuelle, impossibles à modéliser in vitro ou in silico. Le recours à des animaux nous parait donc nécessaire pour intégrer l’ensemble des données sur la composition du microbiote intestinal et/ou l’ensemble des données biologiques obtenues in vivo (poids corporel, test de tolerance au glucose) ou à partir des tissus prélevés chez l’animal.

Le nombre de souris par groupe (n=24, 12 femelles et 12 mâles) a été déterminé afin de pouvoir comparer les paramètres étudiés soit à l’aide de tests paramétriques si la distribution des données le permet, soit de tests non paramétriques le cas échéant. Ce nombre a été calculé à partir de la variabilité des paramètres étudiés, notamment de la fonction mitochondriale (données issues d’une étude précédente au laboratoire) ainsi que la variabilité éventuelle entre les sexes.

Les souris seront logées en groupe de 4 par sexe, dans des cages enrichies offrant des zones où elles pourront se dissimuler. De même, les souris seront habituées au gavage et à la contention avant le test de tolérance au glucose ou d’administration de la molécule extraite d’algue ou de solution saline. Les souris seront pesées régulièrement, et elles seront toutes observées chaque jour afin de prévenir la survenue d’un potentiel problème. Des analgésiques seront utilisés pour prévenir la douleur (crème anesthésiante avant ponction de la veine caudale, analgésique avant le prélèvement intra-cardiaque). De même, une anesthésie à l’isoflurane et une analgésie seront pratiquées avant le prélèvement sanguin intracardiaque suivi de l’euthanasie des souris. Des points limites stricts et spécifiques au projet seront appliqués, comme la perte de poids >20% du poids sur une semaine.

Le modèle souris est largement utilisé pour les recherches sur l’obésité en raison de ses réponses reproductibles permettant une reproductibilité des résultats. L’abondance des données dans la littérature sur ce modèle permet le Raffinement des méthodes (outils analytiques disponibles, évitant la mise au point de certaines méthodes sur des animaux supplémentaires). De même, les précédentes études menées au laboratoire sur ce modèle souris nous permettent de disposer de nombreuses données et méthodes (notamment en ce qui concerne les méthodes d’analyse à partir des tissus prélevés) qui serviront dans ce projet. Nous avons choisi de travailler sur des animaux en croissance de 6 semaines d’âge afin de travailler sur des animaux adultes ayant un microbiote stabilisé.