Les cellules adipeuses beiges au mécanisme de Sisyphe

Blanc, brun, beige. Ce sont les couleurs des cellules adipeuses. Les cellules adipeuses blanches stockent la graisse dans notre corps comme réserve d'énergie. Nous avons besoin de ces cellules. Mais pour des raisons de santé, nous ne voulons pas en avoir trop. Les cellules adipeuses brunes sont surtout actives chez les nourrissons. Elles produisent de la chaleur et maintiennent ainsi la température corporelle des bébés. Le tissu adipeux brun diminue toutefois au cours de la vie ; les adultes n'en ont plus que très peu. Enfin, les cellules adipeuses beiges peuvent également produire de la chaleur, bien qu'un peu moins bien que les cellules adipeuses brunes. On les trouve également chez les adultes, disséminées dans le tissu adipeux blanc, surtout au niveau de la nuque et des épaules. Elles contribuent à consommer l'énergie excédentaire.

Une équipe de recherche internationale vient de découvrir et de décrire un nouveau type de cellules adipeuses beiges. Celles-ci se distinguent des cellules adipeuses beiges connues jusqu'à présent. "Les nouvelles cellules adipeuses beiges jouent un rôle important dans le métabolisme énergétique du corps humain. Elles ont un effet positif contre les maladies métaboliques et l'obésité", explique Anand Sharma, postdoctorant dans le groupe du professeur de l'ETH Christian Wolfrum et coauteur de l'étude. "C'est pourquoi il est si important de comprendre en détail comment ils fonctionnent". L'étude a été dirigée par l'ETH Zurich, l'Université de Bâle, la clinique universitaire de Leipzig et le Dana-Farber Cancer Institute de Boston.

Indépendant de la protéine connue

Les cellules adipeuses beiges connues jusqu'à présent produisent de la chaleur de la même manière que les cellules adipeuses brunes : via la protéine UCP1. Elle se trouve à l'intérieur de deux membranes qui entourent les mitochondries. Les mitochondries sont des unités structurelles dans les cellules ; elles sont également appelées les centrales électriques des cellules. Dans le cadre de leur fonctionnement normal, elles pompent des protons dans l'espace entre les deux membranes. Les protons sont des particules élémentaires chargées électriquement qui jouent généralement un rôle important dans les processus de transformation de l'énergie dans les cellules. Les cellules adipeuses brunes et les cellules adipeuses beiges classiques, déjà décrites précédemment, possèdent la protéine UCP1. Elle forme un canal très étroit dans la membrane interne, par lequel les protons retournent à l'intérieur des mitochondries. Il en résulte une chaleur de friction.

Au cours des dernières années, les scientifiques ont remarqué qu'il existait également des cellules adipeuses beiges sans la protéine UCP1 et qu'elles consommaient également de l'énergie et produisaient ainsi de la chaleur. L'équipe de recherche de l'ETH Zurich et des institutions participantes a maintenant caractérisé précisément la nouvelle classe de cellules adipeuses beiges et montré comment elles le font : via un mécanisme de Sisyphe.

Il fonctionne ainsi : Tous les processus biochimiques qui se déroulent dans les cellules produisent toujours un peu de chaleur. La nouvelle classe de cellules adipeuses beiges en tire parti et fait aller et venir des processus individuels apparemment sans raison. Les cellules utilisent pour cela principalement deux processus de transformation : Elles transforment à grande vitesse les graisses en leurs composants, les acides gras, et en fabriquent tout aussi rapidement de nouvelles. Elles procèdent de la même manière avec la molécule de créatine. A l'aide d'une enzyme, elles la transforment en une molécule apparentée, la créatine phosphate, pour la retransformer aussitôt en créatine. Les scientifiques appellent ces processus des "cycles futiles", c'est-à-dire des cycles métaboliques inutiles. Dans l'équilibre biochimique, ils n'apportent rien en somme, mais ils consomment de l'énergie et produisent de la chaleur.

Prévenir le diabète et l'obésité

L'équipe de recherche a d'abord décrit le nouveau type de cellules adipeuses beiges chez la souris. Ils ont ensuite étudié le tissu adipeux des humains et ont pu montrer que ces cellules graisseuses y étaient également présentes. Alors que moins de la moitié des humains seulement possèdent les cellules adipeuses beiges connues jusqu'à présent, les nouvelles cellules adipeuses à cycle futile sont présentes chez presque tous les humains. Cependant, toutes les personnes n'en ont pas le même nombre.

Comme les chercheurs ont pu le montrer, les personnes ayant beaucoup de cellules adipeuses beiges sont plus minces et ont tendance à avoir une meilleure santé métabolique : elles sont moins sujettes à l'obésité et aux troubles métaboliques comme le diabète. Cela vaut aussi bien pour la forme connue que pour la nouvelle forme de cellules adipeuses beiges. "En convertissant l'énergie en chaleur, les adipocytes beiges éliminent l'excès de graisse", explique Tongtong Wang, doctorante dans le groupe du professeur Wolfrum de l'ETH et premier auteur de l'étude.

Les chercheurs expliquent également comment les nouvelles connaissances pourraient être utilisées à l'avenir dans le domaine médical : Il serait par exemple envisageable de transplanter des cellules adipeuses beiges chez des personnes qui n'en ont que peu et qui souffrent de maladies métaboliques ou de problèmes de poids. Il serait également envisageable de développer des médicaments qui activent les cellules adipeuses beiges - souvent inactives. Cela permettrait de traiter les personnes présentant un taux de glycémie élevé ou les anciens obèses qui ont réduit leur poids par le biais d'une opération ou d'une autre manière. "L'activation des cellules adipeuses beiges pourrait les aider à maintenir leur faible poids corporel à long terme", explique Sharma.

De nombreux autres hôpitaux et instituts de recherche du monde entier ont participé à cette étude, dont l'hôpital cantonal de Baden.