Cas d'application du système de surveillance du métabolisme animal

Une consommation excessive à long terme d'acides aminés à chaîne ramifiée (BCAA) peut entraîner une prise de poids et raccourcir l'espérance de vie !

Résumé

Des niveaux élevés d'acides aminés à chaîne ramifiée (BCAA) sont associés à l'obésité et à la résistance à l'insuline. Cependant, les effets à long terme d'un régime riche en BCAA sur la santé et la durée de vie ne sont pas clairs. Cette étude révèle que, dans le cadre d'un régime à calories fixes et à macronutriments égaux, la consommation à long terme d'un régime riche en BCAA entraîne une suralimentation, une obésité et une réduction de la durée de vie. Ces effets ne sont pas directement causés par des niveaux élevés de BCAA ou par l'activation de la cible hépatique de la rapamycine (mTOR), mais par des changements dans le rapport relatif entre les BCAA et les autres acides aminés (en particulier le tryptophane et la thréonine) dans le régime alimentaire. Une augmentation du rapport entre les BCAA et ces acides aminés favorise la suralimentation et est liée à une diminution des niveaux de sérotonine centrale. La prévention de la suralimentation par la restriction de l'apport calorique ou l'alimentation en couple peut atténuer les risques pour la santé associés à un régime riche en BCAA. Nos données soulignent l'importance de l'équilibre des acides aminés dans la régulation énergétique et suggèrent que les problèmes de santé causés par un apport élevé en BCAA ne proviennent pas d'une toxicité inhérente, mais d'un déséquilibre des acides aminés entraînant une suralimentation.

Objectif de l'étude

Cette étude vise à découvrir les mécanismes à l'origine des effets d'un régime riche en BCAA sur la santé et la durée de vie des souris.

Matériel et méthodes

Quatre régimes isocaloriques (18% de protéines totales, 64% de glucides, 18% de lipides et 14,3 kcal/g d'énergie) ont été utilisés pour nourrir 312 souris C57BL/6J mâles et femelles. La teneur en protéines et les niveaux de BCAA variaient : BCAA200 (200%), BCAA100 (teneur standard en BCAA), BCAA50 (50%) et BCAA20 (20%). Le rapport entre les BCAA et les autres acides aminés a varié, mais la teneur totale en protéines est restée constante. Le système de métabolisme énergétique animal a été utilisé pour surveiller les souris, en mesurant la consommation d'oxygène (VO2), la production de dioxyde de carbone (VCO2) et la prise alimentaire. Le taux d'échange respiratoire et la dépense énergétique (EE) ont été calculés à l'aide d'un logiciel standard.

Analyse des résultats 1

L'étude a montré que les souris BCAA200 présentaient une suralimentation, consommant environ 20 % d'énergie en plus que les autres groupes (Fig. 1a). Lors du calcul de l'apport énergétique hors BCAA, tous les groupes, à l'exception du groupe BCAA200, présentaient un apport hors BCAA constant, ce qui indique que les souris ont surconsommé de la nourriture pour atteindre leur objectif d'apport hors BCAA en raison du déséquilibre alimentaire (Fig. 1b). Cette consommation compensatoire a entraîné une prise de poids significative (Fig. 1c-d). La durée de vie médiane des souris BCAA200 était environ 10 % plus courte que celle des autres groupes, probablement en raison de la suralimentation et de l'obésité (Fig. n). Les résultats suggèrent qu'un déséquilibre en acides aminés entraîne une suralimentation et une durée de vie plus courte.

Analyse des résultats 2

Il n'y a pas eu de différences significatives dans la dépense énergétique entre les groupes. Le taux d'échange respiratoire (RER) du groupe BCAA20 a augmenté, ce qui indique que les souris utilisent principalement les glucides comme source d'énergie. Des études antérieures ont montré que les souris nourries à 200 % de BCAA souffrent de boulimie, d'obésité, d'inflammation du foie et d'une durée de vie réduite, ce qui suggère qu'un apport approprié en BCAA a un impact positif sur la santé et la longévité.

Conclusion

Des études cliniques ont noté que des niveaux élevés de BCAA circulants peuvent être des marqueurs de l'obésité, de l'inflammation du foie, de la résistance à l'insuline et du diabète de type 2. Cette étude a montré qu'un régime riche en BCAA entraîne une suralimentation, une obésité et une réduction de la durée de vie. Ces résultats ne sont pas directement causés par les BCAA eux-mêmes, mais sont principalement dus à la suralimentation. Des niveaux élevés de BCAA circulants ont été observés à la fois chez des souris métaboliquement saines et chez des souris en mauvaise santé, ce qui indique qu'un niveau élevé de BCAA ne peut à lui seul prédire un dysfonctionnement métabolique.

Dispositif expérimental

Pour déterminer le taux métabolique, l'utilisation des substrats et l'activité, 12-16 souris C57BL/6J mâles et femelles ont été logées individuellement selon leur régime alimentaire et évaluées à l'âge de 15 mois à l'aide d'un système de surveillance du métabolisme énergétique des petits animaux. La calorimétrie indirecte a été utilisée après une période d'adaptation de 8 heures pour mesurer la VO2 et la VCO2 pendant 48 heures sous un cycle lumière-obscurité de 12:12 à ~22°C. La dépense énergétique a été exprimée en kcal/h.

Système de surveillance du métabolisme animal Tow-Int Tech

Le système de contrôle du métabolisme énergétique se compose d'une armoire environnementale, de cages expérimentales pour les animaux, de contrôleurs de collecte de données, d'une source de gaz et de composants de filtration, d'un ordinateur et d'un logiciel. Il est doté d'une armoire environnementale au sol avec une intégration maximale de 64 canaux, ce qui permet de surveiller en continu le métabolisme respiratoire des petits animaux. Il suit également la consommation de nourriture et d'eau, l'activité spontanée et les mouvements, et enregistre les données correspondantes pour analyse. Le système est largement utilisé dans la recherche sur les maladies cardiovasculaires, la résistance à l'insuline, le syndrome métabolique et la relation entre le vieillissement et le diabète ; les maladies métaboliques ; les changements de la fonction cérébrale dus aux dommages neurologiques, aux facteurs épigénétiques, à l'utilisation d'antibiotiques et à l'exposition aux toxines ; l'évaluation de la demande métabolique ; les effets thermogéniques de différents aliments, boissons, activités et médicaments ; l'analyse du phénotype métabolique ; les études comportementales ; la recherche sur la nutrition ; les études sur le bétail ; et la recherche sur le microbiome.

Références

Stephen J. Simpson, et al. Les acides aminés à chaîne ramifiée ont un impact indirect sur la santé et la durée de vie via l'équilibre des acides aminés et le contrôle de l'appétit. Nature Metabolism, 2019, 1532-545.