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Étude du phénotype métabolique de la privation de sommeil

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Le manque de sommeil peut conduire à l'obésité !

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Résumé

Lorsque le sommeil est modifié, l'expression des gènes de l'horloge change également, ce qui indique que ces gènes jouent un rôle dans la régulation du sommeil. Par exemple, le fait de maintenir les animaux éveillés pendant leur période normale de sommeil affecte l'expression des gènes de l'horloge dans les tissus périphériques tels que le cortex cérébral, le foie et les reins. Étant donné que l'expression des gènes de l'horloge réagit aux changements dans l'alimentation et le comportement veille-sommeil, certains suggèrent que la privation de sommeil pourrait indirectement modifier l'expression des gènes de l'horloge en augmentant la consommation de nourriture. Bien que cela semble raisonnable, le concept n'est pas aussi simple qu'il n'y paraît.

Premièrement, les effets de la privation de sommeil sur l'expression des gènes de l'horloge sont aigus, observables trois heures seulement après la privation de sommeil, ce qui contraste avec le réentraînement progressif observé sur plusieurs jours dans les expériences de restriction alimentaire. Deuxièmement, alors que les humains mangent effectivement plus et prennent du poids lorsqu'ils sont privés de sommeil, on ne sait toujours pas comment la privation de sommeil affecte gravement la prise alimentaire chez les souris. Nous avons constaté que pendant la privation de sommeil, les souris consommaient autant de nourriture que dans les conditions de base, et que les changements dans l'expression des gènes de l'horloge corticale après la privation de sommeil n'étaient pas influencés par la privation de nourriture.

En outre, malgré une consommation normale de nourriture, les souris ont perdu du poids pendant le SD et ont mangé davantage pendant la période de récupération, ce qui suggère que le SD entraîne un déséquilibre métabolique. Nous pensons que ce déséquilibre est dû au coût métabolique du maintien en éveil, ce que nous avons démontré en plaçant la prise alimentaire dans le contexte veille-sommeil.

Objectif de l'étude

Étude du phénotype métabolique de la privation de sommeil

Matériel et méthodes

Toutes les souris utilisées étaient des souris mâles C57BL/6J âgées de 10 à 16 semaines, logées individuellement sous des cycles lumière/12 heures d'obscurité à 23°C. La privation de sommeil (SD) a été réalisée entre ZT 0 (début de la lumière) et ZT6 (milieu de la phase de lumière de 12 heures), période pendant laquelle les souris passent généralement la majeure partie de leur temps à dormir. La prise alimentaire a été quantifiée à l'aide d'un système de surveillance du métabolisme énergétique dans une pièce où l'interaction humaine était limitée. Les souris ont eu un accès ad libitum à la nourriture (régime standard : 3436 Kliba Nafag, Suisse, avec 13,1 kJ/g d'énergie métabolique) et de l'eau.

Résultats Analyse 1

La privation de sommeil ne modifie pas la prise alimentaire, mais les animaux mangent plus pendant la récupération. L'idée que les changements dans la prise alimentaire contribuent aux changements d'expression des gènes de l'horloge induits par la privation de sommeil repose sur l'hypothèse que les animaux mangent plus pendant la privation de sommeil. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons analysé la prise alimentaire pendant la période de référence (5 jours avant le SD), pendant les 6 heures de SD et pendant la période de récupération (jours 2 à 5). Il n'y a pas eu de différence dans la prise alimentaire pendant le SD par rapport à la ligne de base.

Résultats Analyse 2

Pendant le SD, les souris ont mangé moins que prévu en fonction de l'heure de réveil. Ce déséquilibre énergétique peut expliquer l'augmentation de la prise alimentaire pendant la période de récupération et la perte de poids observée pendant le SD. Malgré le libre accès à la nourriture, le SD a entraîné une perte de poids de 4,8 %.

Conclusion

Même si les souris ont mangé autant pendant le SD que pendant la période de référence, elles ont tout de même perdu environ 5 % de leur poids corporel. Cela suggère que l'apport alimentaire pendant le SD est insuffisant pour couvrir la dépense énergétique nécessaire pour rester éveillé, ce qui entraîne un déficit métabolique. Contrairement aux humains, qui ont tendance à prendre du poids pendant la privation de sommeil, les souris subissent une perte de poids immédiate, ce qui met en évidence les différences entre les espèces dans les réponses métaboliques à la privation de sommeil. Ces résultats suggèrent que la privation de sommeil peut avoir des effets différents sur l'équilibre énergétique et la régulation du poids en fonction de l'espèce étudiée.

Système de surveillance du métabolisme animal Tow-Int Tech

Le système de surveillance du métabolisme énergétique se compose principalement d'une armoire environnementale, de cages d'expérimentation animale, d'un contrôleur de collecte de données, de composants d'alimentation en gaz et de filtration, d'un ordinateur hôte et d'un logiciel. Le système utilise une armoire environnementale au sol, capable d'intégrer jusqu'à 64 canaux, ce qui permet de surveiller en continu le métabolisme respiratoire, la consommation de nourriture et d'eau, l'activité spontanée et les mouvements autonomes des petits animaux dans le même lot. Il enregistre les données pertinentes pour l'analyse phénotypique.

Ce système a un large éventail d'applications, notamment dans les domaines des maladies cardiovasculaires, de la tolérance à l'insuline, du syndrome métabolique et de la relation entre le diabète et le vieillissement. Il est également utilisé dans les études sur les maladies métaboliques, les lésions nerveuses, les facteurs épigénétiques, l'utilisation d'antibiotiques, les effets de l'exposition aux toxines sur les fonctions cérébrales, l'évaluation des exigences métaboliques, les effets thermiques relatifs de divers aliments, boissons, activités et médicaments. En outre, il est utilisé dans l'analyse du phénotypage métabolique, la recherche comportementale, les études nutritionnelles, la recherche sur le bétail et la recherche sur les groupes de microbiome.

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Référence

Đukanović N, La Spada F, Emmenegger Y, Niederhäuser G, Preitner F, Franken P. Depriving Mice of Sleep also Deprives of Food. Clocks Sleep. 2022 Feb 11;4(1):37-51.