CM2: LA PRISE ALIMENTAIRE

La prise alimentaire

• Qu’est-ce que la prise alimentaire et quels états psychophysiologiques la pilotent ?

• Quelles sont les origines des signaux qui déclenchent/inhibent l’ingestion et quelle structure cérébrale les intègre ?

• En quoi la prise alimentaire est-elle un comportement volontaire et que peut-on moduler consciemment ?

• La prise alimentaire est un comportement complexe, périodique permettant d’obtenir les ressources nutritionnelles nécessaires à la survie ; elle est pilotée par les états de faim (déclenche) et de satiété (inhibe).

• Les signaux proviennent du tube digestif (estomac/intestin), du sang (nutriments, hormones) et sont intégrés par le cerveau (notamment hypothalamus), qui décide d’activer ou non l’ingestion.

• C’est un comportement volontaire motivé par les besoins énergétiques internes, mais il peut être régulé consciemment (choix, contrôle, report du repas) malgré les signaux de faim/satiété.

Les différents acteurs de la prise alimentaire

• Quels sont les principaux acteurs nerveux et périphériques impliqués dans la régulation de la prise alimentaire ?

• Quel est le rôle du système nerveux parasympathique et du nerf vague dans le contrôle digestif ?

• Quelles sont les principales fonctions physiologiques activées par la signalisation cholinergique parasympathique ?

Les acteurs principaux de la prise alimentaire sont :

• L’hypothalamus, centre intégrateur des signaux de faim et de satiété.

• Le tronc cérébral (Nucleus Tractus Solitarius), relais sensoriel viscéral recevant les informations digestives.

• Le nerf vague, voie de communication bidirectionnelle entre cerveau et viscères.

• La muqueuse intestinale, qui libère des hormones entéroendocrines (CCK, GLP-1, PYY…) et reçoit l’influence du microbiote.

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Le système nerveux parasympathique, via le nerf vague, module les fonctions digestives :

• Il relaie les signaux périphériques de distension gastrique et de libération hormonale vers le cerveau.

• Il active les organes digestifs pendant la phase de repos et de digestion, favorisant l’absorption et la motilité intestinale.
  → C’est une boucle intestino-cérébrale essentielle à la coordination de la faim et de la satiété.

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La signalisation cholinergique parasympathique (acétylcholine comme neurotransmetteur) provoque :

• Le ralentissement de la fréquence cardiaque.

• La contraction des muscles lisses du tube digestif (péristaltisme).

• La stimulation des sécrétions digestives (salive, sucs gastriques et pancréatiques).

• Le rétrécissement des bronches pour concentrer l’activité sur les organes viscéraux.
  → Elle favorise globalement la digestion et la conservation énergétique.

Rôle central de l'hypothalamus

1. Quels types de signaux l’hypothalamus intègre pour contrôler la prise alimentaire et par quelles voies arrivent-ils ?

2. Quels sont les deux ensembles neuronaux du noyau arqué (ARC) et leurs neuropeptides respectifs ? Quel est leur effet sur la prise alimentaire ?

3. Quel noyau effecteur relaie la décision hypothalamique, et via quels récepteurs s’exercent les effets anorexigènes et orexigènes ?

• Il intègre des signaux nerveux viscéraux (via nerf vague → tronc cérébral/NTS) et des signaux métaboliques/endocriniens (ghréline, leptine, insuline, nutriments) provenant de la circulation et perçus grâce à une BHE plus poreuse au niveau hypothalamique.

• ARC :

  • Neurones POMC/CART → libèrent α-MSH → anorexigènes (↓ prise alimentaire).

  • Neurones AgRP/NPY → libèrent NPY et AgRP → orexigènes (↑ prise alimentaire).

• La sortie passe par le noyau paraventriculaire (PVN).

  • α-MSH → récepteur MC4R (PVN & réseaux associés) → inhibition de la prise alimentaire.

  • NPY → récepteurs NPY-R (+ AgRP antagonise MC4R) → stimulation de la prise alimentaire.

POMC (Proopiomélanocortine)

1. Qu’est-ce que la POMC et où est-elle produite ?

2. Quels sont ses principaux peptides dérivés et leurs rôles ?

3. Quel est le lien POMC → contrôle de la prise alimentaire ?

• POMC = pré-prohormone clivée par les convertases (PC1/3, PC2) en plusieurs peptides. Produite notamment par les neurones POMC de l’ARC (hypothalamus) et par les corticotrophes hypophysaires.

• Dérivés majeurs et fonctions :

  • ACTH → réponse au stress (axe corticotrope; effet hyperglycémiant).

  • α-MSH (et β/γ-MSH) → mélanocortines; α-MSH = anorexigène.

  • β-Lipotropine → précurseur β-endorphine; action lipolytique ; β-endorphine = analgésie/modulation.

  • CLIP, γ-lipotropine (rôles plus secondaires).

• Les neurones POMC libèrent α-MSH qui active les récepteurs MC4R (PVN & circuits associés) ⇒ inhibition de la prise alimentaire et augmentation de la dépense énergétique. AgRP (neurones orexigènes) antagonise MC4R, levant cet effet.

NEUROPEPTIDE Y (famille)

• Quels sont les trois peptides de la famille NPY et où sont-ils produits ?

• Quels sont leurs effets clés sur la prise alimentaire et la digestion (NPY vs PYY vs PP) ?

• Par quels récepteurs Y passent principalement ces effets ?

• NPY (neurones AgRP/NPY de l’ARC hypothalamique), PYY (peptide YY, sécrété par les cellules entéroendocrines iléo-coliques, surtout sous forme PYY₃₋₃₆ après repas), PP (polypeptide pancréatique, sécrété par les îlots de Langerhans, cellules PP/F).

• NPY → orexigène : stimule l’appétit au niveau PVN et réduit la dépense énergétique.
  PYY₃₋₃₆ → anorexigène : augmente la satiété, ralentit la vidange gastrique et la motilité intestinale.
  PP → module la sécrétion pancréatique, la vidange gastrique et le métabolisme hépatique (glycogène).

• Récepteurs Y (GPCR) :

  • NPY : surtout Y1 / Y5 (stimulation prise alimentaire).

  • PYY₃₋₃₆ : surtout Y2 présynaptique (inhibe les neurones NPY/AgRP → satiété).

  • PP : surtout Y4 (effets vagaux/pancréatiques).

La prise alimentaire Intégration des signaux périphériques par l'hypothalamus

• Quels sont les types de signaux périphériques intégrés par l’hypothalamus et quelles structures les détectent ?

• Comment ces signaux atteignent-ils les neurones hypothalamiques impliqués dans la prise alimentaire ?

• Quels sont les neurones cibles et leurs effets respectifs sur la prise alimentaire ?

• Deux grands types :

  • Signaux nerveux : issus des mécanorécepteurs (distension gastrique) et chimiorécepteurs intestinaux, véhiculés via le nerf vague et relayés par le nucleus tractus solitarius (NTS).

  • Signaux endocrino-métaboliques : hormones (ghréline, leptine, insuline, PYY…) et métabolites (glucose, acides gras) provenant de la circulation.

• Ces signaux convergent vers l’hypothalamus, principalement le noyau arqué (ARC), où ils modulent l’activité des neurones POMC (anorexigènes) et AgRP/NPY (orexigènes).
  Les projections se font ensuite vers le PVN (noyau paraventriculaire), le noyau accumbens, et d’autres centres de contrôle de la satiété et du comportement alimentaire.

• Neurones POMC → α-MSH → MC4R (PVN) → inhibition de la prise alimentaire.

• Neurones AgRP/NPY → NPY-R + inhibition MC4R → stimulation de la prise alimentaire.
  → L’hypothalamus agit donc comme un centre intégrateur équilibrant signaux de faim et de satiété.

Intégration des signaux périphériques par l'hypothalamus : SIGNAUX MÉTABOLIQUES

• Qu’est-ce qui caractérise la barrière hémato-encéphalique (BHE) au niveau de l’hypothalamus impliqué dans la régulation de la prise alimentaire ?

• Quel est le rôle des tanycytes et où se situent-ils ?

• Comment les signaux métaboliques et hormonaux périphériques sont-ils perçus et intégrés par l’hypothalamus ?

1. La BHE est poreuse dans certaines régions hypothalamiques, notamment autour du système porte hypothalamo-hypophysaire. Ces zones (comme l’éminence médiane) possèdent des capillaires fenestrés, permettant le passage de molécules circulantes (hormones, métabolites) vers les neurones hypothalamiques.

2. Les tanycytes sont des cellules épendymaires spécialisées bordant le 3e ventricule. Ils assurent une interface entre le LCR, le sang et les neurones hypothalamiques.

   • Les α-tanycytes (α1/α2) se trouvent au niveau du ventromédian et arqué.

   • Les β-tanycytes (β1/β2) tapissent l’éminence médiane et participent au transport des hormones périphériques vers les neurones de l’ARC.

3. Les hormones périphériques (leptine, insuline, ghréline, PYY, etc.) et les métabolites (glucose, acides gras) traversent la BHE fenestrée ou sont relayés par les tanycytes pour moduler l’activité des neurones POMC (anorexigènes) et AgRP/NPY (orexigènes) de l’ARC, assurant ainsi le contrôle de la balance énergétique.

Intégration des signaux périphériques par l'hypothalamus: SIGNAUX ENDOCRINIENS

• Quelles hormones périphériques majeures modulent la prise alimentaire et d’où proviennent-elles ?

• Pour chacune (ghréline, leptine, insuline, CCK/GLP-1/PYY), quels neurones hypothalamiques (POMC vs AgRP/NPY) sont activés/inhibés et quel est l’effet sur la prise alimentaire ?

• Par quelles voies ces hormones agissent-elles (directes vs vagales), et quel est le message métabolique porté par leptine et insuline ?

• Ghréline (estomac, pré-prandiale).

• Leptine (tissu adipeux blanc).

• Insuline (pancréas, cellules β).

• CCK, GLP-1, PYY (cellules entéroendocrines intestinales).

• Ghréline → active AgRP/NPY et inhibe POMC ⇒ orexigène (↑ prise alimentaire).

• Leptine → active POMC et inhibe AgRP/NPY ⇒ anorexigène (↓ prise alimentaire).

• Insuline → profil anorexigène semblable à la leptine (↑ POMC, ↓ AgRP/NPY).

• CCK/GLP-1/PYY → anorexigènes (satiété rapide, ralentissent vidange/motilité) ; PYY3-36 inhibe AgRP/NPY via Y2.

• CCK, GLP-1, PYY : action directe sur ARC et indirecte via le nerf vague/NTS.

• Ghréline : récepteurs hypothalamiques (GHS-R) + voie vagale.

• Leptine & Insuline : signaux trophiques de l’état énergétique (réserves/adiposité et bilan glucidique) agissant directement sur ARC (et via tanycytes/BHE poreuse).

La prise alimentaire Les acteurs ENDOCRINIENS

• Quelles sont les hormones intestinales anorexigènes et quelles sont leurs cellules sécrétrices et stimuli principaux ?

• Quelle est la fonction et la dynamique de sécrétion de la ghréline ?

• Quels rôles jouent la leptine et l’insuline dans la régulation de la prise alimentaire ?

• GLP-1 (Glucagon-Like Peptide 1) : sécrété par les cellules L intestinales en réponse au glucose ; favorise la satiété et stimule la sécrétion d’insuline (incrétine).

• PYY (Peptide YY) : sécrété par les cellules L en réponse aux protéines ; inhibe la vidange gastrique et diminue la prise alimentaire via les neurones AgRP/NPY.

• CCK (Cholécystokinine) : sécrétée par les cellules I du duodénum en réponse aux lipides et protéines ; stimule les sécrétions pancréatiques et induit la satiété par voie vagale.

• Ghréline : hormone orexigène produite par l’estomac ; sa concentration augmente en phase interprandiale (à jeun) et chute après le repas.
  ➜ Elle stimule la faim, active les neurones AgRP/NPY, et favorise l’acidification gastrique pour préparer la digestion.

• Leptine : sécrétée par le tissu adipeux blanc, sa concentration est proportionnelle à la masse grasse. Elle active les neurones POMC (anorexigènes) et inhibe les neurones AgRP/NPY, signalant un état énergétique suffisant.

• Insuline : sécrétée post-prandialement par les cellules β du pancréas ; elle exerce un effet anorexigène central semblable à celui de la leptine et indique une disponibilité en glucose.

Intégration des signaux périphériques par l'hypothalamus

• Quelle est la chaîne anatomique qui transmet les signaux mécano/chimio-sensoriels du tube digestif vers l’hypothalamus ?

• Quels neurones de l’ARC reçoivent ces signaux et via quels neurotransmetteurs clés ?

• Quelles sont les cibles en aval (PVN, MC4R, etc.) et l’effet sur la prise alimentaire ?

1. Intestin/estomac → nerf vague → NTS (nucleus tractus solitarius) → projections vers l’ARC de l’hypothalamus.

2. Signaux acheminés (majoritairement glutamatergiques) modulent :

   • Neurones POMC (anorexigènes)

   • Neurones AgRP/NPY (orexigènes)
     Autres médiateurs locaux : GABA, dopamine, noradrénaline, NO (NOS1) selon les voies.

3. Les neurones ARC projettent vers le PVN et activent/inhibent les neurones MC4R ; d’autres boucles engagent le tronc cérébral/moelle et le noyau accumbens.

   • POMC → α-MSH → MC4R ⇒ ↓ prise alimentaire

   • AgRP/NPY → Y1/Y5 + antagonisme MC4R ⇒ ↑ prise alimentaire

Les acteurs NEURONAUX

Contrôle via le NTS du tronc cérébral

• Quelle voie sensorielle conduit les informations viscérales au NTS et quels stimuli détecte-t-elle ?

• Comment le NTS module les neurones de l’ARC (POMC vs AgRP/NPY) et quel est l’effet sur la prise alimentaire ?

• Quelles hormones/mediators intestinaux agissent via le nerf vague → NTS et quel est leur sens d’action (anorexigène vs orexigène) ?

• Afférences vagales depuis l’intestin/estomac vers le NTS. Stimuli : distension (mécanorécepteurs) et signaux chimiques (glucose, AA, acides gras, pH, 5-HT des cellules entérochromaffines, AGCC microbiote, LPS).

• Le NTS (principalement glutamatergique) projette vers l’hypothalamus : active POMC et inhibe AgRP/NPY (via PVN/MC4R) → satiété. À l’inverse, le tonus vagal réduit/ghréline favorise AgRP/NPY → faim.

• CCK, GLP-1, PYY ↑ activité vagale → anorexigènes (↑ POMC, ↓ AgRP). Ghréline (estomac, jeûne) a l’effet orexigène (↑ AgRP/NPY, ↓ POMC), en partie via le vague/NTS.

Intégration des signaux périphériques par l'hypothalamus

• Quel est le rôle du noyau paraventriculaire (PVN) dans la régulation de la prise alimentaire ?

• Quels neurotransmetteurs et cibles participent à la modulation du comportement alimentaire et énergétique depuis le PVN ?

• Quelle est la conséquence de l’activation des neurones MC4R du PVN sur la balance énergétique et la prise alimentaire ?

• Le PVN (noyau paraventriculaire) est le centre hypothalamique de sortie principal de la régulation de la prise alimentaire. Il reçoit les signaux intégrés des neurones POMC (anorexigènes) et AgRP (orexigènes) de l’ARC. Son activation inhibe la prise alimentaire via des projections descendantes et endocrines.

• Les neurones du PVN utilisent des neurotransmetteurs comme glutamate (Glu), GABA, adrénaline (adré) et dopamine (dopa).

  • Vers le noyau accumbens : Glu → inhibition du centre hédoniste, donc diminution de la motivation alimentaire.

  • Vers le tronc cérébral/moelle : activation de Nos1 (NO synthase 1) → inhibition de la prise alimentaire et augmentation de la dépense énergétique.

  • Activation des neurones CRH (Corticotropin-Releasing Hormone) dans le PVN contribue aussi à réduire la prise alimentaire et stimuler la dépense métabolique.

• L’activation des neurones MC4R du PVN (par α-MSH issu des neurones POMC) entraîne :

  • Inhibition de la prise alimentaire (effet anorexigène)

  • Augmentation de la thermogenèse et de la dépense énergétique

  • Suppression des circuits orexigènes (AgRP/NPY) et des voies de récompense (noyau accumbens).

La prise alimentaire Aperçu du circuit "conscient"

• Quels sont les deux types de prise alimentaire consciente et quelles structures cérébrales y participent ?

• Quelle est la fonction du noyau accumbens dans la régulation consciente de la prise alimentaire ?

• Comment ces circuits “conscients” peuvent-ils moduler les signaux hypothalamiques classiques (POMC/AgRP) ?

• On distingue :

  • La prise alimentaire anxiolytique, contrôlée par les autres noyaux du PVN et associée à une réduction du stress par ingestion alimentaire.

  • La prise alimentaire hédoniste, liée au noyau accumbens, centre de la récompense dopaminergique, qui déclenche la consommation par plaisir plutôt que par besoin énergétique.

• Le noyau accumbens est une structure du système mésolimbique qui intègre les signaux dopaminergiques, glutamatergiques et opioïdes.
  Il favorise la prise alimentaire hédoniste en inhibant les signaux anorexigènes issus du PVN et de l’ARC, augmentant l’appétit pour les aliments sucrés et gras.

• Ces circuits “conscients” exercent un contrôle descendant sur l’hypothalamus :

  • Ils levèrent les inhibitions exercées par les neurones POMC (anorexigènes).

  • Ils renforcent les circuits AgRP/NPY (orexigènes).
    Ainsi, même en état de satiété physiologique, la motivation hédoniste ou émotionnelle peut déclencher la prise alimentaire.

La prise alimentaire: IMPORTANCE DU MICROBIOTE

• Quels sont les principaux rôles physiologiques du microbiote intestinal dans le contrôle de la prise alimentaire ?

• Comment le microbiote influence-t-il la signalisation nerveuse et hormonale liée à la satiété et à la faim ?

• Quelles molécules produites par le microbiote participent à la régulation des neurones hypothalamiques POMC et AgRP ?

• Le microbiote intestinal joue plusieurs rôles majeurs :

  • Régulation du péristaltisme (inhibition ou stimulation des contractions digestives)

  • Maintien de l’intégrité épithéliale : il soutient la santé des entérocytes et la barrière intestinale

  • Métabolisation de certains aliments (fibres, acides biliaires, acides gras, etc.)
    Ces actions influencent l’absorption énergétique et les signaux métaboliques dirigés vers le cerveau.

• Le microbiote agit via le nerf vague et le Nucleus Tractus Solitarius (NTS) :

  • Les AGCC (acides gras à chaîne courte), le pH, la sérotonine (5-HT) libérée par les cellules entérochromaffines, et les LPS (lipopolysaccharides) stimulent les afférences vagales.

  • Ces signaux atteignent le NTS, qui active les neurones POMC (anorexigènes) et inhibe les neurones AgRP (orexigènes) de l’hypothalamus, contribuant à la satiété.

• Les AGCC (acétate, propionate, butyrate) et la sérotonine (5-HT) sont les principaux médiateurs microbiens :

  • Ils activent les voies anorexigènes (POMC) via le NTS et modulent la production intestinale d’hormones comme PYY et GLP-1.

  • En parallèle, une dysbiose (déséquilibre du microbiote) peut stimuler les voies orexigènes (AgRP/NPY) et perturber la régulation de la prise alimentaire.