Au cours d'un exercice modéré, l'hypothalamus libère une hormone qui confère une résistance à l'obésité et améliore le métabolisme, révèle cette équipe de l’University of Southern California (USC). Cette hormone mitochondriale « MOTS-c », exprimée par des cellules situées au plus profond du cerveau et codée par les mitochondries, interagit avec le génome nucléaire pour installer un stress mitochondrial de bas grade propice au métabolisme cellulaire ou «mitohormesis ». Ce processus décrypté dans la revue Cell Metabolism, confirme le rôle clé des mitochondries, dans la santé et le vieillissement et ouvre la voie de médicaments mimétiques de l’exercice.
Cette collaboration entre des experts de la Leonard Davis School of Gerontology de l’USC et des scientifiques de Corée du Sud, décrypte ainsi le processus par lequel un exercice modéré incite les cellules de l'hypothalamus à libérer l’hormone MOTS-c qui fournit les instructions nécessaires à réguler le métabolisme cellulaire et les réponses au stress.
Au centre de la recherche, « Mitohormesis » (mito hormèse), un phénomène d’équilibre où l’installation d’un stress de bas grade dans les mitochondries, qui peut favoriser la santé et la longévité : alors que des niveaux élevés d'un facteur de stress tel qu'une toxine, peuvent causer des dommages majeurs à la cellule, une petite quantité d'un facteur de stress renforce la fonction mitochondriale.
Vers des mimétiques de l'exercice ?
Pour examiner les effets du stress mitochondrial sur le métabolisme, l’équipe a examiné des souris développées pour être totalement ou partiellement déficientes en un seul gène dans un type spécifique de cellules cérébrales, les neurones hypothalamiques proopiomélanocortine (POMC). Le gène manquant, Crif1, contrôle la manière dont les cellules POMC utilisent les protéines codées par les mitochondries, dont MOTS-c.
- Les souris homodéficientes en Crif1 ont subi un stress mitochondrial sévère et ont développé des problèmes métaboliques à l'âge adulte, dont une prise de poids et une baisse de la dépense énergétique ; Ces souris ont développé également une résistance à l'insuline et une glycémie élevée, soit les marqueurs d’un diabète de type 2 chez l'Homme.
- les souris hétérodéficientes du gène Crif1 (pouvant partiellement exprimer le gène, mais pas autant que les souris normales) ont subi un léger stress mitochondrial et bénéficié d’une certaine protection contre l'obésité et contre la résistance à l'insuline. Nourries avec un régime riche en graisses, ces souris manquant d’une partie de la fonction Crif1 ont pris
moins de poids que des souris normales
suivant le même régime. Une étude plus approfondie révèle que :
- leurs neurones affectés exprimaient à la fois plus de MOTS-c et plus de bêta-endorphine (β-END), une molécule anti-douleur généralement libérée pendant l'exercice.
- Leurs tissus adipeux sont modifiés, avec plus de « graisse brune » et une thermogenèse plus active (capacité à brûler de l’énergie). La graisse brune apparaît brune en raison de la présence de plus de mitochondries.
L’administration de MOTS-c au cerveau et l’exercice apportent des avantages similaires :
- D’autres expériences montrent que l’administration directe de l’hormone MOTS-c au cerveau des souris, expériences ultérieures, permet d’apporter ces mêmes changements, soit l'augmentation de la graisse brune et de la thermogenèse, chez des souris normales ;
- incitées à pratiquer un exercice modéré, les souris présentent également ces mêmes changements.
Cela suggère que l’hormone MOTS-c médie les effets métaboliques bénéfiques de l’exercice. Mais « surtout » que cette « installation » d’un stress mitochondrial léger ou mitohormesis pourrait être un élément clé de la raison pour laquelle l'exercice améliore le métabolisme.
« Notre cerveau est un centre de contrôle de nombreuses fonctions physiologiques », explique l’auteur principal, Changhan David Lee : « Il s'agit d'un nouveau mécanisme de physiologie de l'exercice qui ouvre de nouvelles voies pour le développement de mimétiques de l'exercice ».
Source: Cell Metabolism Feb. 2, 2021 Mitohormesis in hypothalamic POMC neurons mediates regular exercise-induced high-turnover Metabolism (In Press) vi Eurekalert (AAAS) 2-Feb-2021 Body and mind: hormones in the brain may explain how exercise improves metabolism
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