Étude : la graisse beige protège contre le surpoids et le diabète

Des chercheurs de l’University of California - San Francisco ont découvert une nouvelle action de la graisse beige qui protège contre le surpoids et le diabète.

Graisse brune et graisse beige

Lorsque votre corps se refroidit, les frissons musculaires peuvent être une manière de générer de la chaleur. Si le froid persiste, le corps agit autrement pour produire davantage de chaleur. On sait par exemple depuis plusieurs décennies que des cellules graisseuses spécialisées brûlent de l’énergie sous l’influence du froid pour produire de la chaleur.

On a d’abord découvert l’existence de la « graisse brune ». Alors que la « graisse blanche » est une forme de stockage d’énergie, la graisse brune veille justement à brûler l’énergie stockée pour produire de la chaleur. Les bébés ont proportionnellement beaucoup de graisse brune comme défense contre le froid. Les mammifères en hibernation, comme certains ours, disposent eux aussi de beaucoup de graisse brune. Chez les adultes humains, cette quantité est toutefois beaucoup plus faible. La graisse brune contient de nombreuses mitochondries, les centrales énergétiques des cellules. Elles contiennent beaucoup de fer, ce qui explique la couleur rouille. On sait cependant depuis une vingtaine d’années que, dans le tissu adipeux normal, certaines cellules graisseuses commencent à se comporter comme de la graisse brune dans des conditions froides.

En 2012, il a été établi qu’il s’agit d’un autre type de graisse qui présente ce comportement, la « graisse beige » [1]. La graisse beige se trouve dans le tissu adipeux et peut, sur le plan fonctionnel, passer de graisse blanche à graisse brune en réaction au froid. Des recherches ultérieures ont montré que les souris ayant plus de graisse brune étaient mieux protégées contre le diabète de type 2 et le surpoids. En brûlant plus de calories pour produire de la chaleur, les souris étaient mieux capables de se débarrasser de quantités malsaines de graisse blanche. Le processus par lequel cette conversion d’énergie en chaleur s’effectue n’était toutefois pas encore entièrement connu.

Combustion des graisses par UCP1

Ce que les chercheurs savaient déjà, c’était le rôle et le fonctionnement d’une protéine appelée uncoupling protein 1 (UCP1). Cette protéine se trouve uniquement dans les tissus adipeux brun et beige. UCP1 se trouve dans les mitochondries des cellules graisseuses brunes et offre une voie alternative à la production d’énergie sous forme d’ATP afin de produire de la chaleur. Pour cette raison, on l’appelle aussi thermogénine. L’activité d’UCP1 augmente donc lorsqu’il fait froid, mais aussi lorsque l’on mange trop. Chez les mammifères, c’est donc l’acteur le plus connu dans la production de chaleur autrement que par les frissons. Il existe toutefois certaines espèces de mammifères, comme les porcs, qui n’ont pas d’UCP1 fonctionnelle. Ils sont pourtant capables de réguler leur chaleur par températures froides. Les chercheurs du laboratoire Kajimura se sont demandé comment cela était possible sans UCP1.

Dans des études précédentes, les chercheurs avaient supprimé UCP1 chez des souris disposant pourtant de beaucoup de graisse brune et beige. Malgré l’absence d’UCP1, les souris étaient tout de même mieux protégées contre le surpoids et le diabète de type 2 grâce à la quantité de tissu adipeux brun et beige. Cela les a surpris, car UCP1 était depuis plus de 20 ans la seule protéine thermogène connue.

Existerait-il donc une deuxième manière par laquelle les cellules graisseuses brunes et beiges peuvent augmenter la température ?

Découverte de nouvelles protéines thermogènes

Les chercheurs ont trouvé cette voie alternative et deux protéines responsables de celle-ci : SERCA2b et le récepteur de la ryanodine 2 (RyR2). C’est une découverte importante, et pas seulement comme pièce manquante du puzzle. La manière dont ces protéines produisent de la chaleur est en effet très intéressante comme moyen potentiel contre l’obésité et le diabète de type 2. Leurs résultats ont été publiés la semaine dernière dans Nature Medicine [2].

Ces protéines, avec des noms qui semblent venir de Star Wars, sont normalement responsables de la disponibilité du calcium dans les cellules graisseuses. Lorsque la quantité de calcium est trop élevée, SERCA2b peut utiliser de l’énergie pour transporter le calcium supplémentaire vers des zones de stockage dans la cellule graisseuse. Lorsqu’il y a au contraire un manque, RyR2 fait en sorte que le calcium stocké soit libéré. L’équipe de Kajimura a toutefois découvert que, dans des conditions froides, les deux protéines sont activées en même temps. Par comparaison, on peut penser au fait d’appuyer simultanément sur l’accélérateur et le frein d’une voiture avec pour seul objectif de produire de la chaleur dans le moteur. Au lieu d’essence, c’est ici le glucose qui est brûlé.

Ce processus brûle même tellement de glucose que la diminution de l’activité de SERCA2b chez des souris influençait la glycémie. Ces protéines semblent donc pouvoir jouer un rôle intéressant dans la lutte contre le diabète. L’un des usual suspects du diabète est en effet une glycémie durablement élevée.

Maintenant que nous avons découvert que la graisse beige brûle du glucose grâce à SERCA2b, cela explique beaucoup de choses. C’est pourquoi les souris deviennent diabétiques lorsque nous réduisons la graisse beige, mais perturber UCP1 ne provoque pas de diabète, et c’est pourquoi les souris sont protégées contre le diabète en présence de plus de graisse beige.

-Shingo Kajimura, University of California - San Francisco

Des expériences avec des cellules graisseuses isolées d’humains et de porcs montrent que ce fonctionnement de SERCA2b ne vaut pas seulement chez les souris. On ne sait toutefois pas clairement quel processus de production de chaleur est dominant, UPC1 ou SERCA2b + RyR2.

Le fait que la graisse beige dispose de plusieurs possibilités pour générer de la chaleur ne semble pas étrange d’un point de vue évolutif. La régulation de la température corporelle est si importante que plusieurs mécanismes sont nécessaires, comme le montrent les porcs qui n’ont pas d’UCP1 fonctionnelle.

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Médicaments et/ou suppléments pour la graisse beige

Les chercheurs sont surtout enthousiasmés par les résultats, car ils indiquent la possibilité de développer des médicaments, voire des suppléments, capables d’activer SERCA2b dans la graisse beige. Ils espèrent ainsi que la glycémie pourra être mieux régulée et que le risque de surpoids et de diabète de type 2 sera réduit.

Le gingembre en est un exemple. On sait depuis longtemps que manger du gingembre augmente la température corporelle. La manière exacte dont cela se produit reste toutefois floue. Des indications suggèrent que le composant actif du gingembre, le gingerol, active les protéines SERCA. Cela fait du gingembre, et plus précisément du gingerol, des acteurs intéressants à étudier davantage pour leur effet sur l’activation de la graisse beige et donc la combustion de plus de calories.

Références

1. Wu J, Bostrom P, Sparks LM, Ye L, Choi JH, Giang AH, Khandekar M, Virtanen KA,Nuutila P, Schaart G, et al. 2012. Beige adipocytes are a distinct type of thermogenic fat cell in mouse and human. Cell 150: 366–376
2. Kenji Ikeda, Qianqian Kang, Takeshi Yoneshiro, Joao Paulo Camporez, Hiroko Maki, Mayu Homma, Kosaku Shinoda, Yong Chen, Xiaodan Lu, Pema Maretich, Kazuki Tajima, Kolapo M Ajuwon, Tomoyoshi Soga, Shingo Kajimura. UCP1-independent signaling involving SERCA2b-mediated calcium cycling regulates beige fat thermogenesis and systemic glucose homeostasis. Nature Medicine, 2017; DOI: 10.1038/nm.4429