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Application des systèmes de surveillance du métabolisme énergétique dans les modèles de souris à foie gras

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Metabolism System peut être utilisé dans des modèles murins de stéatose hépatique.

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La maladie du foie gras et son association avec l'obésité

Le foie gras est étroitement associé à l'obésité et s'accompagne souvent de troubles métaboliques tels que la résistance à l'insuline et la dyslipidémie. L'obésité, en particulier l'obésité viscérale, est l'un des principaux facteurs de risque de la maladie du foie gras associée à un dysfonctionnement métabolique (MAFLD). Il est donc essentiel d'établir des modèles animaux appropriés de stéatose hépatique pour mener des études approfondies sur la pathogenèse de la MAFLD et explorer des stratégies thérapeutiques potentielles.

Différences de métabolisme énergétique dans les modèles de souris pour la stéatose hépatique

Les modèles murins de stéatose hépatique (généralement induits par des régimes riches en graisses), les modèles murins obèses et les souris témoins normales présentent des différences significatives au niveau du métabolisme énergétique. Ces différences se reflètent principalement dans la consommation d'oxygène (VO₂), la production de dioxyde de carbone (VCO₂), le rapport d'échange respiratoire (RER), la dépense énergétique (EE) et les niveaux d'activité. Les sections suivantes détaillent chacun de ces paramètres :

1. Consommation d'oxygène (VO₂) et production de dioxyde de carbone (VCO₂)

Souris modèle foie gras/obèse vs. groupe témoin : Les souris modèles à foie gras et obèses présentent généralement une VO₂ et une VCO₂ plus faibles. Par exemple, une étude a révélé que la suppression du gène Foxp1 entraînait une activité accrue du tissu adipeux brun, une dépense énergétique élevée et une résistance à l'obésité induite par un régime riche en graisses (Liu et al., 2019). Comme le montre la figure 1, les souris knock-out Foxp1 (Foxp1-/-) présentaient une consommation d'oxygène plus élevée que les souris Foxp1⁺/⁺ (Liu et al., 2019).

L'alimentation riche en graisses à long terme altère la fonction mitochondriale et le métabolisme énergétique, ce qui réduit la consommation d'oxygène. Des études montrent que les régimes riches en graisses altèrent la fonction respiratoire et affectent les rythmes circadiens chez les souris (Wu et al., 2024).

La spexine module le métabolisme énergétique en augmentant la consommation d'oxygène. Une étude a démontré que la spexine améliore le brunissement du tissu adipeux blanc via la voie JAK2-STAT3, améliorant ainsi les troubles métaboliques liés à l'obésité (Zeng et al., 2024).

2. Rapport d'échange respiratoire (RER)

Définition :
Le RER est le rapport entre la production de dioxyde de carbone et la consommation d'oxygène et reflète le type de substrat métabolisé. Un RER proche de 1 indique une utilisation des glucides, tandis qu'un RER proche de 0,7 suggère une utilisation des graisses.

Souris du modèle foie gras/obèse par rapport au groupe témoin : Ces souris ont généralement un RER plus faible, ce qui indique une plus grande dépendance aux graisses comme source d'énergie (Liu et al., 2019). Dans la même étude, la figure 1 montre que les valeurs de RER chez les souris déficientes en Foxp1 sont plus faibles que chez les témoins, ce qui suggère un métabolisme lipidique amélioré en raison de la délétion de Foxp1.

3. Dépense énergétique (EE)

Souris du modèle foie gras/obèse vs. groupe témoin : Bien que ces modèles présentent des RER plus faibles, leur EE n'est pas nécessairement réduite et dépend de plusieurs facteurs, notamment le niveau d'activité, l'apport alimentaire et l'adaptation métabolique.

Effet de la température :
La température de l'environnement influence de manière significative l'EE. Des études montrent que les souris consomment plus d'énergie pour maintenir leur température corporelle à la température ambiante standard (John et al., 2022).

4. Niveau d'activité

Souris du modèle foie gras/obèse par rapport au groupe témoin : Les souris à foie gras et obèses ont généralement un niveau d'activité plus faible, probablement en raison de la prise de poids, de la résistance à l'insuline et de l'inflammation.

L'exercice volontaire peut moduler les phénotypes immunitaires hépatiques et améliorer les paramètres métaboliques (Gehrke et al., 2019).

5. Résumé

En résumé, les modèles de foie gras et de souris obèses présentent généralement une consommation d'oxygène plus faible, un RER plus faible, une dépense énergétique variable et une activité physique réduite. Cependant, ces indices sont influencés par de multiples facteurs tels que la composition du régime alimentaire, le bagage génétique, la température ambiante et les conditions expérimentales. Par exemple, chez les souris C57BL/6J, la durée de l'intervention alimentaire est cruciale. Marvyn et al. (2016) ont rapporté que l'alimentation riche en graisses à court terme (3 jours) augmente l'oxydation des graisses, tandis que l'alimentation à long terme conduit à des résultats métaboliques différents.

Par conséquent, lors de la comparaison du métabolisme énergétique entre différents groupes, il est important de prendre en compte toutes ces variables et d'appliquer une analyse statistique rigoureuse.

Signification plus large du système métabolique

Outre l'élucidation des caractéristiques métaboliques de la stéatose hépatique, les systèmes de métabolisme énergétique chez les animaux sont précieux pour les raisons suivantes :

Évaluation de la progression de la stéatose hépatique

Détection précoce : Les altérations métaboliques précèdent souvent les modifications histologiques du foie. La surveillance du métabolisme énergétique peut permettre une détection précoce et une intervention opportune.
Suivi de la maladie : Le suivi continu des paramètres métaboliques peut révéler la progression ou l'amélioration de la maladie, ce qui permet d'orienter les ajustements thérapeutiques.

Comprendre la pathogenèse

Troubles du métabolisme du glucose et des lipides : En analysant les données métaboliques, les chercheurs peuvent étudier les rôles de la résistance à l'insuline, de la synthèse des lipides et de la lipolyse dans la pathogenèse de la stéatose hépatique.
Stress oxydatif et inflammation : La stéatose hépatique s'accompagne souvent d'un stress oxydatif et d'une inflammation. La combinaison des données métaboliques avec d'autres données biochimiques peut aider à clarifier leurs interrelations.

Évaluation des stratégies thérapeutiques

Efficacité des médicaments : Les systèmes métaboliques permettent d'évaluer la manière dont les médicaments affectent le métabolisme énergétique dans les modèles animaux. Par exemple, les changements dans le RER et l'EE peuvent indiquer si un médicament améliore la fonction métabolique.
Interventions nutritionnelles : Les études sur les différents régimes alimentaires (par exemple, riche en graisses ou pauvre en glucides) et leurs effets sur le métabolisme permettent d'élaborer des stratégies nutritionnelles fondées sur des données probantes.

Prévision du risque de maladie et du pronostic

Évaluation du risque : Les marqueurs métaboliques tels que l'élévation du RER peuvent signaler un risque accru de stéatose hépatique, ce qui permet d'identifier rapidement les personnes à risque.
Évaluation du pronostic : Des perturbations métaboliques persistantes peuvent prédire la progression de la maladie et des résultats médiocres.
Enregistrement et analyse synchronisés des données pour garantir la précision et la sécurité des données

Faire progresser la recherche fondamentale et translationnelle

Perspectives mécanistes : Les études animales sur le métabolisme énergétique permettent de mieux comprendre la pathologie de la stéatose hépatique et de formuler des hypothèses cliniques.
Applications translationnelles : Les résultats obtenus à partir de modèles animaux peuvent être intégrés dans la recherche clinique, ce qui accélère le développement de nouveaux outils de diagnostic et de nouvelles thérapies.
Le respect des règles d'éthique et de sécurité garantit le bien-être des animaux et des participants humains
Système de surveillance du métabolisme énergétique des animaux

L'une des caractéristiques fondamentales de la vie est le métabolisme énergétique actif, c'est-à-dire l'apport et la consommation constants d'énergie. Chez les mammifères, la majeure partie de l'énergie provient de l'oxydation de trois macronutriments : les glucides, les lipides et les protéines.

Le système de surveillance du métabolisme énergétique des animaux, développé indépendamment par Tawang Technology, estime la production d'énergie en analysant l'échange oxygène-dioxyde de carbone au cours du métabolisme. En évaluant la consommation d'oxygène (O₂) et la production de dioxyde de carbone (CO₂), le système détermine le contenu énergétique des aliments consommés. Il prend également en charge la surveillance de plusieurs paramètres et l'intégration de diverses fonctions optionnelles.

Références :
[1]Liu P, Huang S, Ling S, et al. Foxp1 contrôle la différenciation des adipocytes bruns/beiges et la thermogenèse en régulant la désensibilisation β3-AR[J]. Nature communications, 2019, 10(1) : 5070.[2] Zeng B, Shen Q, Wang B, et al. Spexin ameliorated obesity-related metabolic disorders through promoting white adipose browning mediated by JAK2-STAT3 pathway[J]. Nutrition & Metabolism, 2024, 21(1) : 22.

[3] Gehrke N, Biedenbach J, Huber Y, et al. L'exercice volontaire chez les souris nourries avec un régime obésogène modifie le phénotype immunitaire hépatique et améliore les paramètres métaboliques - un modèle animal d'intervention sur le style de vie dans la NAFLD[J]. Scientific reports, 2019, 9(1) : 4007.

[4] Marvyn P M, Bradley R M, Mardian E B, et al. Data on oxygen consumption rate, respiratory exchange ratio, and movement in C57BL/6J female mice on the third day of consuming a high fat diet[J]. Data in brief, 2016, 7 : 472-475.

[5]John L M, Petersen N, Gerstenberg M K, et al. L'apport énergétique révélé par la température du logement contrebalance la dépense énergétique chez les souris mâles de poids normal, mais pas chez les obèses induits par le régime alimentaire[J]. Communications biology, 2022, 5(1) : 946.

[Wu Y, Yang M, Wu S, et al. Zinc finger BED-type containing 3 promotes hepatic steatosis by interacting with polypyrimidine tract-binding protein 1[J]. Diabetologia, 2024, 67(10) : 2346-2366.