Etude des altérations périphériques et centrales induites par des régimes hyper-sucrés (glucose, fructose)

par Melissa Ochoa Frias

Thèse de doctorat en Biologie et agronomie

Sous la direction de David Val-Laillet et de Charles-Henri Malbert.

Soutenue en 2014

à Rennes, Agrocampus Ouest , dans le cadre de École doctorale Vie-Agro-Santé (Rennes) .

mots clés

• Phénotype
• Animaux -- Comportement alimentaire

Résumé

Les études présentées dans cette thèse ont exploré des altérations comportementales, métaboliques et neurologiques induites par la consommation chronique des régimes hyper-lipidiques de composition variable uniquement dans leur source de glucides : amidon (A), glucose (G) ou fructose (F), et nourris à un même niveau d’ingestion chez le minipoc adulte Yucatan. La première étude a exploré les préférences alimentaires en triple choix simultané, la microstructure du repas et motivation alimentaire pour un repas dans un test de ratio progressive pour l’un des trois repas contenant de l’A, G ou F, avant et après 8 semaines d’exposition alimentaire. Nous avons décrit une préference initiale et motivation pour le G chez tous les animaux et démontré que la consommation prolongée du F induit une forte préference et motivation pour ce sucre, tandis que la consommation prolongée des régimes A ou G n’a pas induit, ou augmenté la préference et motivation pour ces régimes, respectivement. Dans la deuxième étude, l’objectif a été de déterminer si la consommation des régimes hyper-sucrés, en particulier le F, pouvait induire des altérations au niveau du phénotype métabolique. L’exposition aux trois régimes pendant 8 semaines a induit une augmentation marquée de poids corporel, adiposité corporelle, adiposité et volume hépatiques, concentrations d’insuline, triglycérides et d’acides gras libres indépendamment de la source de carbohydrate. Ces données ont démontré que les changements métaboliques observés après la consommation prolongée des régimes hyper-lipidiques différant dans leur source de carbohydrates ne sont pas dus au type de carbohydrate per se, mais à l’excès d’énergie ingerée et prise de poids et adiposité. Dans la dernière étude nous avons exploré l’activité cérébrale basale mesurée par tomographie à émission de positons (PET) en utilisant du 18-fluorodesoxyglucose (18FDG) suite à la consommation des régimes expérimentaux pendant 7 mois. Tous les animaux ont présenté la même évolution du poids corporel au cours de l’expérience La consommation chronique des régimes G et F a induit des modifications d’activité cérébrale basale dans des régions impliquées dans la récompense, comparé au group A, ce qui a suggéré que les sucres rapides pourraient contribuer au development d’anomalies cérébrales de manière similaire de ce qui est observé dans l’addiction aux drogues et l’obésité.

Résumé

The present studies explored behavioral, metabolic, and neurological alterations induced by prolonged exposure to high-fat diets differing in their source of carbohydrates: starch (S), glucose (G) or fructose (F) and fed at the same level of intake in adult Yucatan minipigs. The first study examined three-feed choice preferences, the eating microstructure of a single meal, and the feed motivation in a progressive ratio schedule for one of three diets containing S, G or F, before and after 8 weeks of dietary exposure. We described an initial preference and motivation for G in all animals and demonstrated that prolonged exposure to the fructose-containing diet induced a strong preference and motivation for F, whereas prolonged intake of starch- or glucose-containing diets did not induce or increase, the preference and motivation for these diets, respectively. In the second study we aimed at determining whether sugar-containing diets, especially F, could induce alterations on the metabolic phenotype (i. E. Plasma concentrations of insulin, metabolites and inflammation markers). We found substantial increases in body weight (BW), body adiposity, liver adiposity, liver volume, plasma insulin, triacylglycerol and non-esterified fatty acids after 8 weeks of dietary exposure regardless of the carbohydrate type. These data demonstrated that the metabolic changes observed following prolonged consumption of high-fat diets differing in their source of carbohydrate are not due to the carbohydrate type per se, but to the total excessive energy intake and increased body weight and adiposity. In our first study about the effects of chronic consumption of three carbohydrate-containing diets on eating behavior, we demonstrated the development of a strong fructose preference and motivation induced by prolonged consumption of fructose diet. We attributed this specific fructose-induced fructose preference to the sweeter taste of fructose compared to glucose and starch, to a fructose habituation leading to an increase of fructose palatability, as well as to effects on brain reward-related regions. In order to explore a possible association between modifications on eating behavior by sugars and and effects on brain reward-related regions we explored basal brain activity using positron emission tomography (PET) with 18- fluorodeoxyglucose (18FDG) following 7 months of dietary exposure. All animals had the same weight gain evolution throughout the experiment regardless of the carbohydrate ingested indicating that the observed differences in brain activity measured by PET-18FDG are not related to differences in body weight. F and G diets induced substantial changes in basal metabolic activity of several brain-reward related regions when compared to the starch-fed group, which might suggest that these sugars