Des cellules adipeuses de couleur beige avec un "mécanisme de Sisyphe"
Une nouvelle catégorie de cellules adipeuses améliore la santé : ces cellules consomment de l'énergie et produisent de la chaleur par le biais de réactions biochimiques apparemment inutiles.
Les cellules adipeuses sont de trois couleurs : blanches, brunes et beiges. Les cellules adipeuses blanches stockent la graisse dans notre corps comme réserve d'énergie. Nous avons besoin de ces cellules, mais leur excès entraîne des problèmes de santé. Les cellules adipeuses brunes sont particulièrement actives chez les nourrissons. Elles produisent de la chaleur et maintiennent ainsi la température corporelle du bébé. Cependant, la quantité de tissu adipeux brun diminue au cours de la vie ; les adultes en ont très peu. Enfin, les cellules adipeuses beiges. Elles peuvent également produire de la chaleur, mais un peu moins bien que les cellules adipeuses brunes. Les cellules adipeuses beiges sont également présentes chez les adultes : disséminées dans le tissu adipeux blanc, en particulier dans la région du cou et des épaules, elles contribuent à l'utilisation de l'énergie excédentaire.
Aujourd'hui, une équipe internationale de chercheurs a découvert et décrit un nouveau type de cellules adipeuses beiges, différentes de celles qui étaient déjà connues. "Les cellules adipeuses de ce nouveau type beige jouent un rôle important dans le métabolisme énergétique du corps humain et ont un effet positif sur les maladies métaboliques et l'obésité", explique Anand Sharma, postdoc dans le groupe du professeur Christian Wolfrum de l'ETH et coauteur de l'étude. "C'est pourquoi il est si important de comprendre en détail comment ils fonctionnent. L'étude a été menée par l'ETH Zurich, l'université de Bâle, le centre médical de l'université de Leipzig et le Dana-Farber Cancer Institute de Boston. De nombreux autres hôpitaux et instituts de recherche du monde entier ont participé au projet.
Indépendant d'une protéine connue
Les cellules adipeuses beiges que les chercheurs connaissaient déjà génèrent de la chaleur de la même manière que les cellules adipeuses brunes : par l'intermédiaire d'une protéine appelée UCP1. Cette protéine est située à l'intérieur des deux membranes qui entourent les mitochondries, les unités structurelles souvent appelées la centrale électrique de la cellule. Dans le cadre de leur fonction normale, les mitochondries 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 conversion de l'énergie dans les cellules. Les cellules adipeuses Bown et les cellules adipeuses beiges classiques décrites précédemment possèdent la protéine UCP1. Elle forme un canal très étroit dans la membrane interne à travers lequel les protons retournent dans les mitochondries, générant ainsi de la chaleur par friction.
Ces dernières années, les scientifiques ont découvert qu'il existe également des cellules adipeuses beiges dépourvues de la protéine UCP1, qui consomment également de l'énergie et produisent donc de la chaleur. L'équipe de recherche de l'ETH Zurich et des institutions participantes a maintenant caractérisé avec précision la nouvelle classe de cellules adipeuses beiges et montré comment elles y parviennent : au moyen d'un "mécanisme de Sisyphe".
Voici comment cela fonctionne : Tous les processus biochimiques qui se déroulent dans les cellules génèrent toujours de la chaleur. La nouvelle classe de cellules adipeuses beiges en tire parti et permet à des processus individuels d'aller et venir, apparemment sans but. Il s'agit principalement de deux processus de conversion. Dans l'un d'eux, les cellules décomposent les graisses en leurs composants (acides gras) à toute vitesse, puis les assemblent en de nouvelles graisses tout aussi rapidement. Dans l'autre, elles utilisent une enzyme pour convertir des molécules de créatine en créatine phosphate, une molécule apparentée, puis la reconvertissent immédiatement en créatine. Les scientifiques appellent ces processus de va-et-vient des "cycles futiles". Ils n'ajoutent rien au budget biochimique global, mais ils consomment de l'énergie et génèrent de la chaleur.
Prévention du diabète et de l'obésité
L'équipe de chercheurs a d'abord décrit le nouveau type de cellules adipeuses beiges chez la souris. Ils ont ensuite examiné le tissu adipeux humain et ont pu montrer que ces cellules graisseuses s'y trouvent également. Alors que moins de la moitié de la population possède le type de cellules adipeuses beiges classiques connu jusqu'à présent, presque tous les humains possèdent le nouveau type de cellules à cycle futile, bien qu'en quantités différentes.
Comme les chercheurs ont pu le montrer, les personnes ayant un nombre élevé de cellules adipeuses beiges - du type connu ou de ce nouveau type - sont plus minces et ont tendance à avoir une meilleure santé métabolique. Elles sont donc moins sujettes à l'obésité et aux troubles métaboliques tels que le diabète. "Comme les cellules adipeuses beiges convertissent l'énergie en chaleur, elles aident à décomposer l'excès de graisse", explique Tongtong Wang, doctorant à l'ETH dans le groupe du professeur Wolfrum et auteur principal de l'étude.
Les chercheurs expliquent également comment ces nouvelles découvertes pourraient être utilisées à l'avenir à des fins médicales. Par exemple, il pourrait être possible de transplanter des cellules adipeuses beiges chez des personnes qui n'en possèdent que quelques-unes et qui souffrent de maladies métaboliques ou de problèmes de poids. Il serait également concevable de développer des médicaments qui activent les cellules adipeuses beiges, qui sont souvent inactives. Ces médicaments pourraient être utilisés pour traiter les personnes ayant un taux de glycémie élevé ou les personnes anciennement en surpoids qui ont réduit leur poids par la chirurgie ou d'autres moyens. "L'activation de leurs cellules adipeuses beiges pourrait les aider à maintenir leur poids inférieur à long terme", explique Sharma.page10.1016/j.cmet.2024.07.005call_made
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Publication originale
Tongtong Wang, Anand Kumar Sharma, Chunyan Wu, Claudia Irene Maushart, Adhideb Ghosh, Wu Yang, Patrik Stefanicka, Zuzana Kovanicova, Jozef Ukropec, Jing Zhang, Myrtha Arnold, Manuel Klug, Katrien De Bock, Ulrich Schneider, Cristina Popescu, Bo Zheng, Lianggong Ding, Fen Long, Revati Sumukh Dewal, et al.; "Single-nucleus transcriptomics identifies separate classes of UCP1 and futile cycle adipocytes"; Cell Metabolism
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