Des biomarqueurs de la résistance cérébrale à l'insuline découverts dans le sang
Si le cerveau ne répond plus correctement à l'insuline (résistance à l'insuline), cela peut conduire au surpoids, au diabète et à la maladie d'Alzheimer. Des chercheurs du Centre allemand de recherche sur le diabète (DZD) de Potsdam et de Tübingen ont découvert de petites modifications chimiques du matériel génétique (changements épigénétiques*) dans le sang qui indiquent dans quelle mesure le cerveau répond à l'insuline. Ces marqueurs pourraient permettre de détecter la résistance à l'insuline dans le cerveau, au moyen d'une simple analyse de sang. Ces résultats ont été publiés dans la revue Science Translational Medicine.
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"L'insuline n'est pas seulement impliquée dans le métabolisme, elle joue également un rôle clé dans le cerveau en ce qui concerne les fonctions cognitives, la régulation de l'appétit et l'homéostasie énergétique", explique le professeur Dr Stephanie Kullmann. Stephanie Kullmann, chercheuse à l'Institut de recherche sur le diabète et les maladies métaboliques (IDM) de Helmholtz Munich à l'université de Tübingen, est le premier auteur de la présente publication. À ce jour, la détection de la résistance cérébrale à l'insuline reste coûteuse et longue, et aucun biomarqueur n'est actuellement disponible. "Notre nouvelle étude montre que nous pouvons extraire du sang des signatures épigénétiques qui indiquent très précisément si le cerveau répond encore à l'insuline - ou s'il a cessé de le faire", explique le professeur Dr Annette Schürmann de l'Institut allemand de nutrition humaine de Potsdam-Rehbruecke (DIfE).
Une classification précise grâce à l'apprentissage automatique
Afin d'identifier les marqueurs épigénétiques, l'équipe de recherche a utilisé une méthode d'apprentissage automatique pour analyser les schémas de méthylation de l'ADN (petites modifications chimiques de l'ADN) dans le sang. Ils ont étudié des personnes non atteintes de diabète de type 2 (T2D) dont la réponse cérébrale à l'insuline était différente, mais dont les valeurs de sensibilité périphérique à l'insuline étaient similaires. Les données d'imagerie, les données métaboliques et les données épigénétiques ont été intégrées dans le processus d'apprentissage automatique.
Dans une première cohorte de 167 participants, les chercheurs ont identifié 540 sites CpG présentant des schémas de méthylation permettant de distinguer de manière fiable les personnes présentant ou non une résistance à l'insuline dans le cerveau.
"Il est intéressant de noter qu'un grand nombre de ces sites de méthylation sont associés à un risque élevé de DT2", rapporte Meriem Ouni du DIfE, dernier auteur de l'étude. "Cela suggère une influence mutuelle entre la résistance à l'insuline dans le cerveau et la maladie métabolique."
Les résultats ont ensuite été confirmés dans deux cohortes de réplication indépendantes de 33 et 24 personnes - et avec un haut degré d'exactitude (83% à 94%). "Nous avons pu montrer que ces signatures sont fiables indépendamment de l'âge ou de l'IMC", souligne Schürmann.
Le sang, reflet du cerveau
Les 540 sites CpG examinés présentaient tous des profils de méthylation modifiés. Pour 98 des sites CpG identifiés, les chercheurs ont trouvé une corrélation entre la méthylation sanguine et la méthylation cérébrale dans un ensemble de données accessibles au public. Un grand nombre des gènes correspondants jouent un rôle dans le développement neuronal, la formation des synapses et la transmission des signaux. "Nos résultats suggèrent que le profil épigénétique dans le sang peut refléter des processus clés dans le cerveau", explique Ouni.
Une grande importance pour la prévention et la thérapie
Des travaux antérieurs avaient déjà montré que les personnes présentant une résistance cérébrale à l'insuline réagissaient moins bien aux interventions sur le mode de vie, stockaient davantage de graisse viscérale et éprouvaient des fringales plus fréquentes - autant de facteurs de risque pour le développement du DT2.
"À l'avenir, les marqueurs épigénétiques nouvellement identifiés pourraient servir d'instrument de dépistage afin de détecter précocement les patients à risque et de leur fournir un traitement ciblé - par exemple en intensifiant les changements de mode de vie ou en utilisant de nouvelles substances actives", déclare Ouni avec conviction. "Si nous savons qui est résistant à l'insuline dans le cerveau, nous pourrons intervenir de manière beaucoup plus ciblée et efficace. L'objectif de l'équipe est maintenant de développer un panel de tests standardisés sur la base des 540 sites CpG identifiés, qui puisse être utilisé dans la pratique clinique.
La question de savoir si les signatures épigénétiques dans le sang peuvent également être utilisées pour la détection précoce de maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer reste une question à étudier à l'avenir.
Collaboration interdisciplinaire
Les résultats de la recherche actuelle ont été rendus possibles par une étroite collaboration interdisciplinaire entre différentes institutions. L'interaction entre les deux principaux thèmes de recherche du DZD, "Le contrôle métabolique par le cerveau" (Académie du cerveau) et "L'influence de la génétique et de l'épigénétique sur le développement du diabète" (Académie de l'épigénétique), a joué un rôle clé à cet égard. Des scientifiques du Centre du cerveau, du comportement et du métabolisme (CBBM) de l'université de Lübeck et de l'hôpital universitaire d'Ulm ont également été impliqués. Cette expertise interdisciplinaire a permis d'acquérir de nouvelles connaissances sur les relations complexes entre le métabolisme, l'épigénétique et le cerveau.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Stephanie Kullmann, Amandeep Singh, Ratika Sehgal, Fabian Eichelmann, Leontine Sandforth, Britta Wilms, Markus Jähnert, Andreas Peter, Svenja Meyhöfer, Dirk Walther, Hubert Preissl, Hans-Ulrich Häring, Matthias B. Schulze, Martin Heni, Andreas L. Birkenfeld, Annette Schürmann, Meriem Ouni: Circulating Epigenetic Signatures Classifying Brain Insulin Resistance in Humans. Science Translational Medicine
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