Obésité et maladies métaboliques : des maladies complexes et fréquentes

Obésité et maladies métaboliques : des maladies complexes et fréquentes

L’obésité se définie par une accumulation anormale ou excessive de graisse corporelle qui peut nuire à la santé . Elle est, aujourd’hui, considérée comme une pandémie. Depuis 1997, l’obésité est reconnue par l’Organisation mondiale de la santé (OMS) comme étant une maladie en raison de ses répercussions sanitaires et économiques et de son incidence mondiale. Elle concerne aujourd’hui la quasi totalité de la planète, y compris de nombreux pays émergents : selon l’OMS, 35 % des adultes dans le monde sont atteints d’obésité ou de surpoids. Les complications associées, en particulier le diabète et les maladies cardiovasculaires, entraînent le décès d’au moins 2,8 millions de personnes chaque année. En France, l’obésité concerne 17 % des adultes, contre seulement 6,1 % en 1980 (OBEPI-Roche). Lors du Congrès européen sur l’obésité à Prague en 2015, l’OMS a rendu publics les chiffres prédictifs de l’obésité de l’adulte, en Europe, en 2030. Il est estimé que l’obésité concernera 28 % des femmes et 24 % des hommes en France. Ces chiffres sont la conséquence de l’épidémie d’obésité infantile observée entre 1980 et 2000. L’obésité est devenue la première maladie non infectieuse de l’Histoire. C’est une véritable épidémie qui frappe aussi bien les pays industrialisés que les pays en voie de développement. L’Organisation Mondiale de la Santé place actuellement sa prévention et sa prise en charge comme une priorité dans le domaine de la pathologie nutritionnelle.

Les deux grands facteurs – « the Big Two » – traditionnellement impliqués dans le développement de l’obésité sont la consommation alimentaire et la dépense énergétique :

– L’apport énergétique quotidien est la somme des calories apportées par les principaux macronutriments présents dans l’alimentation : les glucides, les lipides, les protéines. La prise alimentaire est un comportement régulé finement par des mécanismes biologiques complexes et redondants permettant un apport adapté en nutriments nécessaire à la vie. Des modifications de la prise alimentaire, en termes de structure ou de composition alimentaire, peuvent aboutir à une prise de poids. Parmi les modifications de la prise alimentaire, on retrouve des modifications quantitatives, telles que l’augmentation de la densité calorique de l’alimentation et des modifications qualitatives, comme la diminution de la consommation de glucides complexes (féculents, fibres), l’augmentation de l’apport lipidique et la déstructuration des rythmes alimentaires.

– La dépense énergétique totale est constituée de trois composantes, variables d’un individu à l’autre, contribuant de façon déterminante au bilan énergétique. Ces trois composants sont :
* La dépense énergétique de repos, variable selon l’âge, le sexe et la composition corporelle notamment la masse musculaire : notre organisme consomme 60 % de la dépense énergétique quotidienne pour assurer la circulation du sang via l’activité cardiaque, la respiration, les fonctions gastro-intestinales et rénales ainsi que la thermorégulation de notre corps.
* La thermogenèse post-prandiale : 10 % de la dépense énergétique quotidienne représente le coût de la digestion, du transport et du stockage des nutriments.
* La dépense énergétique liée à l’activité physique (DEAP), qui est très variable d’un individu à l’autre, utilise 30 % de la dépense énergétique quotidienne chez un individu « moyen ».

Dans ce cadre d’analyse, le maintien d’un poids-santé est une question de comptabilité énergétique. Lorsque l’organisme reçoit plus qu’il ne dépense, il stocke une partie de l’apport, sous forme de graisses dans le tissu adipeux. Cependant le métabolisme, très différent selon les individus, joue un rôle important, et certaines personnes vont donc plus facilement devenir obèses que d’autres. La prise en compte des deux grands facteurs, l’apport et la dépense énergétiques, n’explique pas complètement l’explosion de l’obésité contemporaine. Il y a eu bien d’autres périodes d’abondance alimentaire dans l’histoire qui n’ont pas été accompagnées d’obésité. Il faut donc prendre en compte des dérèglements de la régulation qui peuvent être de différentes origines combinées entre elles : hormonales (hyperinsulinisme), psychologiques (boulimie par exemple), métaboliques (perturbateurs endocriniens), alimentaires (aliments nouveaux à l’échelle historique, comme le sucre, les sodas, les jus de fruits, le chocolat, les crèmes glacées, les produits transformés), déstructuration des repas, grignotage, environnementales (sédentarité, chauffage, automobile, marketing, télévision, publicité, stress, manque de sommeil, phénomènes inhérents à la vie moderne).

Il existe un autre déterminant de l’obésité qui est d’ordre génétique ou héréditaire. La contribution de l’hérédité à l’obésité peut être schématisée à ce jour de deux façons :

• soit par des mutations uniques dans certains gènes expliquant à elles seules le développement de l’obésité (obésité monogénique ou syndromiques). Ces obésités sont rares, très sévères et débutent généralement dans l’enfance ;
• soit par l’interaction de plusieurs variants géniques avec un environnement à risque (obésité polygénique). Dans ce cas, chaque gène de susceptibilité pris individuellement aurait de faibles effets sur le poids, et la contribution cumulative de ces variants ne deviendrait significative qu’en interaction avec des facteurs environnementaux prédisposant à leur expression phénotypique (suralimentation, baisse de l’activité physique). C’est le cas des obésités dites communes.

Les risques liés à l’obésité dépendent de l’importance du tissu adipeux et de sa répartition particulièrement abdominale et péri viscérale. Un excès de masse grasse à ces niveaux définit l’obésité « androïde » avec un tour de taille supérieur ou égale à 80 centimètres chez la femme ou à 90 centimètres chez l’homme, et qui a pour conséquences une augmentation de la prévalence des maladies métaboliques et cardiovasculaires alors que la répartition du tissu adipeux au niveau des hanches et des cuisses définit l’obésité « gynoïde » qui expose moins à ces risques.

Les connaissances sur la physiologie et la physiopathologie du tissu adipeux se sont considérablement accrues ces dernières années. De par ses fonctions métaboliques et son rôle endocrine avéré, le tissu adipeux est apparu comme un organe central de l’homéostasie énergétique et métabolique. Les adipocytes s’hypertrophient (augmentent de volume) au fur et à mesure qu’ils accumulent des lipides. Lorsqu’ils ont atteint leur volume maximal, ils ont la capacité de recruter de nouvelles cellules, les pré-adipocytes, qui se différencient en adipocytes matures capables de se charger de triglycérides lors de l’adipogénèse (Fig. 2). Ainsi, la masse du tissu adipeux peut s’accroître non seulement par l’augmentation du volume des adipocytes (hypertrophie), mais aussi par l’augmentation du nombre d’adipocytes qui le compose (hyperplasie). Une altération de l’adipogénèse, sous l’influence par exemple de certains nutriments, d’agents infectieux ou de polluants, de facteurs nerveux ou hormonaux, peut contribuer à l’expansion de la masse grasse.

Lorsque les capacités de stockage du tissu adipeux sous-cutané sont dépassées, les acides gras sont stockés dans des dépôts ectopiques du tissu adipeux au niveau viscéral (graisse omentale), mais également au niveau d’organes multiples tels que le muscle, le cœur (épicarde), le pancréas, les vaisseaux, et le foie (stéatose hépatique). Ces dépôts ectopiques de tissu adipeux sont responsables de comorbidités qui font de l’obésité une maladie chronique. Bien qu’il existe des variations entre individus, les problèmes de santé commenceraient à se manifester après environ dix ans d’excès de poids, en particulier chez les individus atteints d’obésité sévère ou morbide. Ainsi, de nombreuses études ont mis en évidence une étroite corrélation entre l’IMC et la mortalité associée à de multiples pathologies .

L’obésité sévère ou morbide est un facteur important de risque de maladies métaboliques et chroniques telles que les maladies hépatiques, la résistance à l’insuline, le diabète de type 2 (DT2), l’hypertension artérielle, l’athérosclérose, les maladies cardiovasculaires, et même plusieurs types de cancers . Ces pathologies sont couramment appelées « comorbidités » associées à l’obésité.

Les complications respiratoires sont dominées par le syndrome d’apnées du sommeil, retrouvé dans 25 à 40 % des cas d’obésité massive et dans 10 % des cas d’obésité commune. Il peut être responsable de problèmes respiratoires et cardiaques, voire de mort subite . L’obésité est également à l’origine de différentes perturbations endocriniennes : hyperœstrogénie, hypofertilité et troubles de l’ovulation chez la femme, hypogonadisme chez l’homme.

On distingue également le « syndrome métabolique » ou (MetS). C’est un regroupement de facteurs qui reflètent la surnutrition, le mode de vie sédentaire et l’excès d’adiposité. Il en existe plusieurs, qui ont varié dans le temps et selon les organismes de santé ou les pays mais il on s’accorde à parler de « syndrome métabolique » dans les cas où au moins trois des problèmes suivants sont associés chez la même personne :
– hypercholestérolémie avec un faible taux de cholestérol HDL (le « bon »  cholestérol) inférieur à 1,04 mmol/l pour les hommes, 1,29 mmol/l (46 mg/dl) pour les femmes.
– hypertension (>140 mmHg de pression systolique (maxima) et/ou >90 mmHg de pression diastolique (minima)).
– excès de poids surtout s’il s’agit d’une obésité abdominale (tour de taille supérieur à 90 cm pour les hommes, et à 80 cm pour les femmes).
– hyperglycémie, c’est-à-dire un taux excessif de sucres dans le sang (triglycérides sanguins supérieurs à 1,6 ou 1,7 mmol/l (ou 150 mg/dl) et/ou glycémie à jeun supérieure ou égale à 6,1 mmol/l (ou 110 mg/dl).

Table des matières

Introduction
1) Obésité et maladies métaboliques : des maladies complexes et fréquentes
2) Le microbiote intestinal : un organe à part entière ?
3) L’exploration du microbiote : méthodes de Séquençage
A – Quelques éléments historiques
B – Méthode de Maxam et Gilbert
C – Méthode de Sanger
D – Séquençage de génome entier
E – Autres méthodes
E – 1. Séquençage par hybridation
E – 2. Séquençage haut débit (HTS)
E- 3. Séquençage par nanopore
F – Technologie Oxford Nanopore
Hypothèse de travail
Objectif de notre étude
Démarche expérimentale
Matériels et méthodes
1 – Kit de prélèvement et extraction de l’ADN bactérien
A) Prélèvements et conditionnement des selles
B) Extraction de l’ADN bactérien
2 – Préparation de la librairie de séquençage
3 – Analyse bioinformatique
Résultats
1) Mise au point de l’extraction de l’ADN et de la préparation de la librairie de séquençage
A) Comparaison des kits d’extraction d’ADN choisis et test de l’étape de fragmentation de l’ADN du
protocole de préparation de la librairie
B) Test de l’étape de « End repair » du protocole de préparation de la librairie
2) Améliorations de l’extraction de l’ADN avec le Kit Invitrogen et du protocole de préparation de la librairie
3) Mode de recueil des selles
A) Comparaison de différents modes de stabilisation de l’ADN microbien et de deux modes d’acheminement des prélèvements de selles jusqu’au laboratoire pour l’analyse
B) Comparaison mode de stockage des échantillons prélevés sur tube avec stabilisateur
Validation du séquençage Oxford Nanopore
Discussion et perspectives
Discussion
Conclusion
Perspectives

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