Nouvel axe « bulbe olfactif-pancréas » : caractérisation et dérégulation chez les souris obèses

Il est midi. Nous sentons des bonnes odeurs d’aliments en faisant la queue à la cantine. Sans le savoir notre corps est en préparation à la prise alimentaire qui va provoquer l’arrivée rapide dans le corps de quantités importantes d’énergie, notamment de glucose. C’est l’insuline, une hormone clé impliquée dans la régulation de la glycémie, qui permet cette anticipation. Mais par quel mécanisme est-elle libérée par le pancréas et est-ce que ce mécanisme est fonctionnel dans un organisme obèse ? Ces questions restaient ouvertes dans la communauté biomédicale.

Des scientifiques ont reproduit la scène de la cantine chez deux groupes de souris, l’un de poids normal, l’autre en situation d’obésité. Les souris ont d’abord appris à associer l’odeur de beurre de cacahuète à l’arrivée dans leur mangeoire d’un cookie au beurre de cacahuète. Puis les chercheurs ont analysé chez les mêmes souris mise à jeun pendant quelques heures le niveau d’insuline circulant en réponse à l’odeur de beurre de cacahuète présentées dans une petite boule à thé: l’odeur alimentaire induit bien à elle seule la libération de l’insuline par le pancréas. Ils ont alors ciblé dans leur étude le Glucagon Like Peptide-1 (GLP-1) une hormone initialement décrite dans l’intestin comme favorisant l’action de l’insuline et dont les analogues sont utilisés en clinique comme antidiabétiques. Cette hormone est synthétisée par les neurones du bulbe olfactif, la première structure du système olfactif codant les odeurs dans le cerveau de tous les mammifères.

Pour étudier le rôle du GLP-1 dans le bulbe olfactif dans la libération d’insuline en réponse à l’odeur de beurre de cacahuète, les chercheurs ont induit une diminution de la libération de GLP-1 dans le bulbe olfactif des souris par deux approches : l’une génétique, consiste à bloquer sur le versant présynaptique l’ARN messager issu du gène du GLP-1 par une technique génétique de ShRNA, ; l’autre pharmacologique, consiste à bloquer sur le versant postsynaptique les récepteurs sensibles au GLP-1 par une molécule antagoniste, l’exendine 9. Dans les deux conditions, ils ont observé une absence de libération d’insuline en réponse à l’odeur alimentaire. Le nerf vague étant le principal régulateur cholinergique des cellules bêta pancréatiques qui synthétient et libèrent l’insuline, les scientifiques ont postulé qu’il est responsable de ce lien entre bulbe olfactif et pancréas. Ils ont induit un blocage des récepteurs cholinergiques de type M3, exprimés par les cellules bêta, ce qui a eu comme conséquence d’éteindre la libération d’insuline par l’activation du système GLP-1 dans le bulbe olfactif.

Enfin, les chercheurs ont analysé le comportement olfactif de recherche d’un cookie aromatisé au beurre de cacahuète caché sous la litière de la cage de souris mises à jeun. Les souris témoins trouvent très rapidement le cookie, leur odorat fonctionne correctement. En empêchant la transmission de l’information par le GLP-1 dans le bulbe olfactif, les chercheurs ont montré que ces souris n’arrivent plus à trouver le cookie.

Une fois le rôle du GLP-1 dans le bulbe olfactif des souris témoins normopondérées dans la libération d’insuline par le pancréas caractérisé, les scientifiques ont montré que ce lien cerveau-pancréas n’est pas fonctionnel chez les souris obèses, qui ne présentent pas de pic d’insuline à jeun en réponse à une odeur alimentaire. De plus, les souris obèses ne trouvent pas le cookie enfoui dans le test olfactif, sauf si les chercheurs activent pharmacologiquement les récepteurs du GLP-1 dans le bulbe olfactif par l’exendine 4.

Cette étude montre l’importance cruciale du GLP-1 dans le bulbe olfactif, non seulement pour réguler la libération d’insuline à jeun, mais aussi dans l’efficacité de la recherche de nourriture en cherchant des indices olfactifs à jeun. Si on extrapole à l’humain, à midi, le GLP-1 dans le bulbe serait impliqué dans la recherche olfactive de nourriture, par exemple pour s’orienter vers la cantine par l’odeur des frites, tout en préparant l’organisme, grâce au pic d’insuline préprandiale, à anticiper l’arrivée du repas riche en énergie.

Cette étude publiée dans Molecular Metabolism est une première démonstration de l’implication des mécanismes olfactifs et du GLP-1 cérébral dans le dialogue entre cerveau et pancréas, un axe odorat-insuline perturbé chez les organismes obèses, qui pourrait être une future cible clinique intéressante dans le cadre des maladies métaboliques.

En savoir plus :
The local GLP-1 system in the olfactory bulb is required for odor-evoked cephalic phase of insulin release in mice. Mireia Montaner, Jessica Denom, Wanqing Jiang, Christophe Magnan, Stefan Trapp, Hirac Gurden. Publié le 13/05/2023, Molecular Metabolism.