L’inflammation chronique à bas bruit et ses relations avec la fatigue et les altérations cognitives chez les patients souffrant de troubles métaboliques

Relationship of chronic low-grade inflammation with fatigue and cognitive alterations in patients suffering from metabolic disorders

• Auteur / Autrice : Julie Lasselin
• Direction : Lucile Capuron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences, technologie, santé. Neurosciences
• Date : Soutenance le 12/12/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Barat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christine Poitou, Henri Gin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Robert Dantzer, Silla Consoli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fatigue

Cytokines

Troubles du métabolisme

Maladies chroniques

Mots clés libres

Inflammation chronique à bas bruit

Cytokines

CRP

Adiposité

Obésité

Diabète

Tissu adipeux

Fatigue

MFI

Cognition

Attention

Planification spatiale

CANTAB

Chronic low-grade inflammation

Cytokines

CRP

Adiposity

Obesity

Diabetes

Adipose tissue

Fatigue

MFI

Cognition

Attention

Spatial planning

CANTAB

Résumé

Les cytokines, produites lors de l’activation du système immunitaire, ont la capacité d’agir au niveau du système nerveux central et d’induire diverses altérations comportementales. Lorsque l’activation du système de l’immunité innée devient chronique, ces altérations comportementales peuvent évoluer en véritables symptômes neuropsychiatriques. La physiopathologie des symptômes neuropsychiatriques qui se développent dans un contexte d’inflammation chronique à bas bruit, c’est-à-dire caractérisé par une activation chronique des processus immunitaires mais à un niveau relativement faible, est peu connue et reste à déterminer. L’implication de l’inflammation chronique à bas bruit dans les symptômes de fatigue et les altérations cognitives constitue l’élément d’étude principal de ce travail de thèse. Les troubles métaboliques, tels que l’obésité et le diabète de type 2, sont de bons modèles pour une telle étude. Ces deux pathologies sont en effet caractérisées par une inflammation chronique à bas bruit qui proviendrait, au moins en partie, du tissu adipeux. De plus, la fatigue et les altérations cognitives sont fréquentes chez les patients souffrant de troubles métaboliques. Compte tenu du rôle connu de l’inflammation dans la physiopathologie de ces altérations comportementales, leur développement dans des contextes de troubles métaboliques pourrait également être lié à l’activation chronique à bas bruit de processus inflammatoires. Différents objectifs ont été définis pour tester cette hypothèse : 1) caractériser et spécifier les symptômes de fatigue et les altérations cognitives chez des patients diabétiques ou obèses ; 2) évaluer la relation entre inflammation systémique et état inflammatoire du tissu adipeux ; 3) étudier l’association de l’inflammation chronique à bas bruit avec les symptômes de fatigue et les altérations cognitives des patients souffrant de troubles métaboliques. Nos résultats indiquent que la fatigue, en particulier la fatigue générale et physique, représente une caractéristique fondamentale des troubles métaboliques. Des perturbations cognitives, se traduisant par un ralentissement psychomoteur dans un test de temps de réaction ainsi qu’une altération de performance dans une tâche de planification spatiale, ont également été décelées chez les patients diabétiques de type 2, particulièrement ceux sous insulinothérapie, et chez les patients obèses. Des altérations mineures étaient également mesurées dans une tâche d’empan spatial rétrograde chez les patients obèses. En ce qui concerne les données biologiques, nos résultats indiquent diverses associations entre l’inflammation systémique et l’expression des marqueurs inflammatoires (cytokines inflammatoires, dont le MCP1, et marqueurs des cellules T) dans le tissu adipeux viscéral des patients obèses. De façon intéressante, l’inflammation systémique à bas bruit était associée aux dimensions de fatigue (générale, mentale, réduction des activités et de la motivation) et aux altérations de performance dans les tests ciblant les fonctions exécutives. Dans l’ensemble, ces résultats supportent l’hypothèse de l’implication des macrophages et des lymphocytes T du tissu adipeux dans l’état inflammatoire systémique associé à l’obésité. Il suggère en outre que l’inflammation systémique à bas bruit pourrait participer au développement de la fatigue et des altérations cognitives chez les patients souffrant de troubles métaboliques. Ce travail de thèse offre une caractérisation précise des symptômes de fatigue et des altérations cognitives associées aux troubles métaboliques. En outre, ce travail apporte d’importantes informations sur les relations de l’inflammation chronique à bas bruit avec ces symptômes, et permet d’affiner les hypothèses relatives à l’implication de processus inflammatoires dans la physiopathologie de ces altérations.

Cytokines produced during the activation of the immune system have the ability to act within the central nervous system and to induce a large number of behavioral alterations. When the activation of immune system becomes chronic and unregulated, these behavioral alterations may lead to the development of neuropsychiatric symptoms. The pathophysiology of neuropsychiatric symptoms that develop in conditions of chronic low-grade inflammation context (i.e., characterized by a chronic but low activation of inflammatory processes), remains unknown. The main aim of this thesis was to investigate the involvement of low-grade inflammation in the development of fatigue symptoms and cognitive alterations in patients with metabolic disorders including obesity and type 2 diabetes. These conditions are characterized by a chronic low-grade inflammatory state, manifesting by higher blood concentrations of inflammatory factors. This inflammatory state would originate, at least partially, from the adipose tissue. Moreover, fatigue symptoms and cognitive alterations are common in metabolic disorders. Given the role of inflammation in the physiopathology of these symptoms, their development could also rely on chronic low-grade inflammatory processes. Several objectives were defined to test this hypothesis: 1) to characterize fatigue symptoms and cognitive alterations in obese and diabetic patients; 2) to assess the relationship of systemic inflammation with the inflammatory state of the adipose tissue; and 3) to investigate the association of low-grade inflammation with fatigue symptoms and cognitive alterations in patients with metabolic disorders. Fatigue symptoms and cognitive function were respectively assessed using the multidimensional fatigue inventory (MFI) and the neuropsychological tests automated battery CANTAB in diabetic patients (type 1 and type 2) and in obese patients before and after bariatric surgery. A control group was included for each model (obesity and type 2 diabetes). Circulating concentrations of inflammatory markers, as well as expression of inflammatory markers in the visceral adipose tissue of obese patients, were measured. Our results indicate that fatigue symptoms, especially in the dimensions of general and physical fatigue, represent fundamental characteristics of patients suffering from metabolic disorders. In addition, cognitive alterations (psychomotor slowing and alterations in spatial planning performance) were measured in type 2 diabetic patients, more particularly those under insulin treatment, and in obese patients. Slight alterations in the test of backward spatial span were measured in obese patients. With respect to biological data, our results indicate significant relationships between systemic inflammation and inflammatory markers (inflammatory cytokines, including MCP1, and T-cell markers) in the visceral adipose tissue of obese patients. Interestingly, chronic low-grade inflammation was associated with fatigue symptoms (general fatigue, mental fatigue, reduced activity and motivation) and performance alterations in tests assessing executive functions. Altogether, these data support the hypothesis of the involvement of the adipose macrophages and T lymphocytes in the systemic inflammatory state associated with obesity. Moreover, these results suggest that systemic low-grade inflammation associated with metabolic disorders may contribute to the physiopathology of fatigue and cognitive alterations in these conditions. In conclusion, these studies provide a precise characterization of fatigue symptoms and cognitive alterations associated with metabolic disorders, such as obesity or type 2 diabetes. In addition, this thesis work gives interesting information about the relationships of chronic low-grade inflammation and fatigue and cognitive symptoms, and refines hypotheses regarding the involvement of inflammatory processes in the physiopathology of these symptoms in patients with diabetes or obesity.