Obésité et syndrome métabolique

Obésité et syndrome métabolique

Obésité

Définition de l’obésité

Selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS), l’obésité a été définie comme une accumulation anormale ou excessive de masse grasse dans les tissus adipeux, et représente un facteur de risque dans l’apparition de problèmes de santé publique, tels que les maladies cardiovasculaires ou le diabète de type 2. Elle est le résultat d’un déséquilibre entre les apports et les dépenses énergétiques (OMS 2003). Selon sa localisation, la répartition de la masse grasse joue un rôle dans l’apparition de perturbations métaboliques. En effet, l’obésité abdominale, nommée également « obésité androïde », est un facteur de risque du syndrome métabolique. En revanche, « l’obésité gynoïde » répartie principalement au niveau des cuisses représente un facteur de risque moindre pour la santé (OMS 2003) .

L’obésité est classifiée selon l’indice de masse corporelle (IMC), qui constitue un moyen de mesurer de manière approximative la prévalence de l’obésité au sein d’une population. L’IMC est calculé par le rapport de la masse corporelle d’une personne (kg) sur sa taille au carrée (m2 ). Ainsi, le surpoids est défini par un IMC compris entre 25 et 30 kg/m², et l’obésité pour un IMC supérieur à 30 kg/m². Il existe des subdivisions au sein de la classification de l’obésité. Un IMC compris entre 35 et 40 est qualifié d’obésité sévère, tandis qu’il est défini comme morbide au-delà de 40 (OMS 2003) . Cependant, l’IMC ne considère pas la répartition de la masse grasse dans l’organisme et ne reflète pas réellement le degré d’adiposité d’une personne obèse (OMS 2003).

Prévalence du surpoids et de l’obésité

Actuellement, les prévalences du surpoids et de l’obésité sont de plus en plus répandues dans le monde, et touchent à la fois les pays développés et ceux en voie de développement. À l’échelle mondiale, la prévalence de l’obésité a doublé depuis les années quatre-vingt et amène le tiers de la population mondiale (approximativement 39%) en surpoids et/ou en obésité. En 2015, il a été estimé 1,9 milliard et 609 millions de personnes (âgées entre 20 à 44 ans) en surcharge pondérale et/ou obésité (Chooi et al. 2018) .

L’Amérique et l’Europe sont les deux zones géographiques où les prévalences du surpoids et de l’obésité sont les plus élevées. En Amérique, les prévalences du surpoids et de l’obésité ont augmenté ces 35 dernières années. En effet, en 1980, les prévalences de surpoids et de l’obésité étaient respectivement de 45,3% et 12,9%, alors qu’elles étaient de 64,2% et 28,3% en 2015. En 2015, les pays les plus touchés par le surpoids et l’obésité étaient les ÉtatsUnis et le Mexique (Chooi et al. 2018).

Dans la région du Moyen-Orient, les prévalences de l’obésité et du surpoids s’élèvent à 19,6% et 49,6% en 2015. Bien que ces prévalences soient cinq à six fois moins importantes en Afrique, dans la région ouest du Pacifique et de l’est de l’Asie, comparées à celles d’Amérique ou d’Europe, les tendances sont à la hausse dans toutes les régions du monde (Chooi et al. 2018). En effet, ces 35 dernières années les prévalences de surpoids et de l’obésité ont été multipliées par deux en Afrique et en Asie du Sud-Est, et multipliées par trois pour la région ouest du Pacifique. Plus inquiétant, le nombre de cas d’obésité a été multiplié par six dans la région Pacifique et par trois en Asie de l’Est (Chooi et al. 2018). En Europe, les prévalences du surpoids et de l’obésité ont augmenté, passant de 48% et 14,5% en 1980 à 59,6% et 22,9% en 2015. La Turquie est l’un des pays parmi ceux qui comptent le plus d’individus obèses (Abarca-Gómez et al. 2017). Les études actuelles indiquent que les prévalences moyennes du surpoids et de l’obésité ont atteint 54% et 24% chez les femmes ainsi que 66% et 23% chez les hommes (Abarca-Gómez et al. 2017).

En France, la dernière enquête de santé publique, menée de 2014 à 2016 par l’étude ESTEBAN (Étude de SanTé sur l’Environnement, la Biosurveillance, l’Activité physique et la Nutrition), a mis en évidence des prévalences élevées du surpoids et de l’obésité, respectivement de 49% et 17%, dont 1,55% classé en obésité morbide, bien que ces dernières tendent à se stabiliser au cours de ces 10 dernières années (Szego et al. 2017). La prévalence de l’obésité est également plus élevée chez les femmes (17,4%) en comparaison à celle des hommes (16,9%), et reste par ailleurs plus élevée chez les personnes les moins diplômées. D’après l’étude ObEpi-Roche, les régions de France les plus touchées par l’obésité sont : le Nord-Pas-de-Calais (21,3%), la Champagne Ardenne (20,9%), la Picardie (20%) et la HauteNormandie (19,6%) (Eschwege and Basdevant 2012). L’obésité est un problème majeur de santé publique. En effet, un excès de masse grasse viscérale et ectopique joue un rôle sur les différents facteurs de risques associés aux maladies cardiovasculaires telles que l’hypertension artérielle, la dyslipidémie, l’insulino-résistance et le diabète de type 2. Ainsi, un individu obèse aura deux fois plus de risque de développer des maladies cardiovasculaires (Piché et al. 2018).

Syndrome métabolique

Définition du syndrome métabolique

En 2009, une définition harmonisée du syndrome métabolique a été établie par l’IDF (International Diabetes Federation), le NHLBI (National Heart, Lung, and Blood Institute), l’AHA (American Heart Association), le WHO (World Health Organization), l’IAS (International Atherosclerosis Society) et l’IASO (International Association for the Study of Obesity) (McCracken et al. 2018). Ce syndrome est défini par la présence d’au moins trois de ces cinq facteurs : une hyperglycémie à jeun, une hypertriglycéridémie, une diminution plasmatique du HDL-C, une hypertension ainsi qu’une obésité abdominale (Alberti et al. 2009). Il est également considéré comme un ensemble de facteurs métaboliques, cliniques, biochimiques et physiologiques, directement impliqué dans le risque de prévalence de l’athérosclérose et du diabète, entraînant un risque de mortalité plus accru (Grundy et al. 2005). L’insulino-résistance, un état inflammatoire et/ou prothrombotique, le manque d’activité physique, l’âge, un dérèglement hormonal ainsi qu’une alimentation hyperlipidique (riche en acides gras saturés) peuvent être également des facteurs de risque associés au syndrome métabolique. (Grundy et al. 2005).

Épidémiologie du syndrome métabolique

La prévalence du syndrome métabolique semble évoluer en raison d’une augmentation concomitante de la prévalence de l’obésité. Dans la plupart des pays, les données disponibles indiquent que 20% à 30% de la population adulte présentent un syndrome métabolique. Ces données varient dans les différentes zones géographiques selon l’âge, le sexe, le groupe ethnique, la prédisposition génétique, le statut socio-économique, le niveau d’éducation (Rochlani et al. 2015; Grundy 2008). Dans les pays développés comme les ÉtatsUnis et l’Europe, le syndrome métabolique affecte respectivement le tiers et le quart de la population (Rochlani et al. 2015). Au contraire, dans les pays en voie de développement où prédominent les jeunes adultes, la prévalence est plus faible. Cependant, l’amélioration du niveau de vie et le vieillissement des populations augmentent sans aucun doute la prévalence du syndrome métabolique (Grundy 2008).

Selon les pays, il est important de noter que la détermination de la prévalence du syndrome métabolique dépend des critères de définition choisis. Dans la plupart des rapports, les définitions du NCEP-ATPIII (National Cholesterol Education-Program-Adult Treatment Panel III) sont utilisées, dans d’autres cas, les définitions de l’IDF ont été prises en considération. La principale différence entre ces deux définitions est la circonférence de la taille, qui est plus élevée avec la définition du NCEP. La variation des critères de définition choisis empêche donc de déterminer la prévalence réelle du syndrome métabolique dans le monde entier (Grundy 2008).

Aux États-Unis, les données du NHANES (National Health and Nutrition Examination survey) ont rapporté selon la définition NCEP-ATPIII, une augmentation du nombre de cas de syndrome métabolique, de 29,2% à 34,7% entre les années 1988-1994 et 2011-2012 (Aguilar et al. 2015). Par ailleurs, de 2007-2008 à 2011-2012, la prévalence chez les femmes a augmenté de 3%. Il a été également estimé une prévalence du syndrome métabolique plus élevée chez les garçons adolescents (13%) que chez les filles (6,4%) (Aguilar et al. 2015 ; Rochlani et al. 2015). Enfin, 46,7% des personnes atteintes du syndrome métabolique étaient des personnes âgées de plus de 60 ans, dont plus de la moitié était des femmes (Aguilar et al. 2015). L’étude NHANES a également pu constater que des faibles revenus ainsi qu’un faible niveau d’éducation étaient associés à une forte prévalence du syndrome métabolique, chez les femmes, comparées aux hommes à niveau d’éducation égal. Ces données s’expliqueraient par des facteurs psychosociaux comme le stress, la pauvreté, le chômage ainsi que la monoparentalité rencontrés plus fréquemment chez les femmes issues de milieux socio-économiques défavorisés.

À long terme, ces modes de vie conduiraient à l’apparition de désordres métaboliques (Rochlani et al. 2015). Dans de nombreux pays du Moyen-Orient (comme l’Arabie Saoudite et les Emirats arabes unis), la prévalence du syndrome métabolique est similaire à celle des États-Unis, de 32,1% à 42,7% chez les femmes, et de 20,7% à 37,2% chez les hommes (Rochlani et al. 2015). D’après la définition du NCEP-ATPIII, la prévalence du syndrome métabolique était de 36,3% en Jordanie, 34,7% en Iran et 33,9% en Turquie (définition NCEP-ATP III, 24,3% en Tunisie et 13,6% en Arabie saoudite) (Sliem et al. 2012). En région d’Asie-Pacifique, la prévalence du syndrome métabolique varie considérablement d’un pays à l’autre, ce qui s’explique par une grande diversité socioculturelle ainsi que par les différents niveaux de développement économique et technologique. La prévalence déclarée comme étant la plus faible était de 11,9%, d’après une enquête nationale menée aux Philippines en 2003, selon les critères du NCEP-ATPIII. Les prévalences les plus élevées enregistrées se trouvent dans les zones urbaines du Pakistan (49%), en Malaisie (37,1% en 2008, d’après les critères d’IDF), en Corée du Sud (31,3% en 2011-2012) et en Chine (21,3% en 2009, d’après les critères NCEP-ATP III) (Iqbal Hydrie et al. 2009a ; Ranasinghe et al. 2017). La plupart des études ont fait état d’une augmentation constante de la prévalence du syndrome métabolique, particulièrement à Taiwan, en Chine et en Corée. La prévalence du syndrome métabolique est également plus élevée chez les femmes et les résidents urbains (Ranasinghe et al. 2017). En Europe, il est très difficile d’obtenir des données harmonisées sur la prévalence du syndrome métabolique, en raison de l’utilisation des différents critères de diagnostic du syndrome métabolique (IDF ou NCEP-ATPIII) (van Vliet-Ostaptchouk et al. 2014). Une métaanalyse récente a estimé la prévalence du syndrome métabolique dans une population obèse, à partir des données de dix cohortes européennes différentes, selon les critères NCEP ATPIII (van Vliet-Ostaptchouk et al. 2014), mais ne permet pas d’évaluer cette prévalence sur l’ensemble d’une population. De manière plus générale, une étude de Grundy et al. (2008) indique que la prévalence varie quelque peu en Europe, selon le groupe d’âge étudié, la situation géographique ou les caractéristiques de la population étudiée . De plus, il est intéressant de noter que des études rapportées par l’Institut de l’Union européenne ont montré une plus faible prévalence du syndrome métabolique comparée aux autres zones géographiques ainsi que de faibles disparités entre les sexes (Rochlani et al. 2015).

Table des matières

Introduction
1. Synthèse bibliographique
1.1. Obésité et syndrome métabolique
1.1.1. Obésité
1.1.1.1. Définition de l’obésité
1.1.1.2. Prévalence du surpoids et de l’obésité
1.1.2. Syndrome métabolique
1.1.2.1. Définition du syndrome métabolique
1.1.2.2. Épidémiologie du syndrome métabolique
1.1.3. Facteurs de risque du syndrome métabolique
1.1.3.1. Obésité abdominale, altérations métaboliques du tissu adipeux et ses conséquences
1.1.3.2. Dyslipidémie
1.1.3.3. Hypertension artérielle
1.1.3.4. Hyperglycémie et diabète de type 2
1.1.4. Perturbations métaboliques associées au syndrome métabolique
1.1.4.1. Inflammation
1.1.4.2. Insulino-résistance
1.1.4.3. Stress oxydant
1.1.4.4. Stéatose hépatique non alcoolique
1.1.5. Autres facteurs de risques du syndrome métabolique
1.1.6. Syndrome métabolique et pathologies associées
1.2. Métabolisme hépatique et syndrome métabolique
1.2.1. Métabolisme glucidique et lipidique du foie
1.2.2. Voies de régulation du glucose par l’insuline
1.2.3. Métabolisme des lipides dans le foie
1.2.3.1. Généralités sur les acides gras et principaux lipides
1.2.3.2. Absorption hépatique des lipides
1.2.3.3. Stockage des lipides
1.2.3.4. β-oxydation des lipides
1.2.3.5. Peroxydation lipidique
1.2.4. Métabolisme des lipoprotéines dans le foie
1.2.4.1. Généralités : structures et fonctions
1.2.4.2. Voie endogène des lipoprotéines
1.2.4.3. Voie exogène des lipoprotéines
1.2.4.4. Formation des HDL et transport inverse du cholestérol
1.2.5. Syndrome métabolique et altération du métabolisme hépatocytaire
1.2.5.1. Lipotoxicité et insulino-résistance
1.2.5.2. Lipotoxicité et stéatose hépatique non alcoolique
1.3. Rôle de l’alimentation dans le développement d’un syndrome métabolique
1.3.1. Acides gras saturés et syndrome métabolique
1.3.1.1. Sources alimentaires en acides gras saturés
1.3.1.2. Apports journaliers en acides gras saturés et recommandations nutritionnelles en France
1.3.1.3. Apports quantitatif et qualitatif des acides gras saturés
1.3.1.4. Syndrome métabolique et les perturbations métaboliques associées
1.3.2. Développement d’un syndrome métabolique et d’une stéatose hépatique par un régime riche en fructose
1.3.3. AGPI n-3 et prévention du syndrome métabolique
1.3.3.1. Sources alimentaires riches en AGPI n-3
1.3.3.2. Recommandations nutritionnelles et intérêts pour la santé
1.3.4. Effets des AGPI n-3 sur le syndrome métabolique, l’obésité et les perturbations métaboliques associées
1.3.5. Limites des ressources halieutiques comme source alimentaire en AGPI n-3
1.3.6. Les micro-algues : une source alternative en AGPI n-3
1.4. Rôle des micro-algues marines, en tant que complément alimentaire, dans le cadre de l’obésité et du syndrome métabolique
1.4.1. Généralités
1.4.1.1. Définition des micro-algues
1.4.1.2. Classification des micro-algues marines
1.4.2. Biomolécules d’intérêts et applications
1.4.2.1. Protéines
1.4.2.2. Lipides
1.4.2.3. Glucides
1.4.2.4. Pigments
1.4.2.5. Autres anti-oxydants
1.4.2.6. Vitamines
1.4.2.7. Minéraux et oligo-éléments
1.4.3. Le marché mondial des produits finis à base de micro-algues
1.4.4. Micro-algues et compléments alimentaires
1.4.5. Effets des biomasses de micro-algues sur le syndrome métabolique et l’obésité
1.4.6. Prévention des perturbations métaboliques associées au syndrome métabolique par les molécules bioactives extraites des micro-algues
1.4.6.1. Les lipides
1.4.6.2. Les pigments
2. Matériel et méthodes
2.1. Expérimentation animale
2.1.1. Lyophilisats de micro-algues
2.1.2. Animaux
2.1.3. Régimes alimentaires
2.1.4. Suivi nutritionnel et prélèvements tissulaires
2.1.5. Tests de tolérance à l’insuline et au glucose
2.1.6. Dosage du glucose, des transaminases et des lipides plasmatiques
2.1.7. Dosage des marqueurs pro et anti-oxydatifs du foie
2.1.7.1. Dosage du malondialdéhyde (MDA)
2.1.7.2. Dosage de la glutathion peroxydase (GPx)
2.1.8. Quantification des sphingolipides dans le foie et muscle
2.1.9. RT-qPCR
2.1.10. Analyses statistiques
2.2. Études in vitro des effets des extraits de lipides et de caroténoïdes totaux sur les cellules HepG2
2.2.1. Le modèle hépatocytaire HepG2
2.2.2.1. Caractéristiques
2.2.2.2. Culture cellulaire
2.2.2. Extraits lipidique et pigmentaire de la micro-algue P. tricornutum
2.2.3. Étude de la toxicité induite par les extraits totaux de micro-algue sur les hépatocytes HepG2
2.2.3.1. Étude de la viabilité et prolifération cellulaire au MTT
2.2.3.2. Évaluation de la nécrose cellulaire
2.2.4. Protocole expérimental
2.2.5. Détermination des teneurs en triglycérides dans les cellules HepG2
2.2.6. Détermination des teneurs en cholestérol dans les cellules HepG2
2.2.7. Étude de l’accumulation lipidique par la technique Oil Red
2.2.8. Mesure du taux d’ARNm des gènes impliqués dans le métabolisme lipidique par RTqPCR
2.2.9. Analyses statistiques
3. Résultats
3.1. Expérimentations animales
3.1.1. Effets d’une supplémentation en P. tricornutum, une micro-algue marine riche en EPA, sur les facteurs de risques associés au syndrome métabolique
3.1.1.1. Suivi nutritionnel
3.1.1.2. Effets de P. tricornutum sur les masses corporelles et les masses des organes
3.1.1.3. Effets de P. tricornutum sur les teneurs plasmatiques en glucose, insuline et leptine et l’index HOMA-IR
3.1.1.4. Effets de P. tricornutum sur les teneurs plasmatiques en transaminases
3.1.1.5. Effets de P. tricornutum sur les lipides plasmatiques, le ratio HDL-C/LDL-C et l’indice AIP
3.1.1.6. Effets de P. tricornutum sur le statut inflammatoire
3.1.1.7. Effets de P. tricornutum sur l’homéostasie glucidique et l’insulino-sensibilité
3.1.1.8. Effets de P. tricornutum sur le statut oxydant
3.1.1.9. Effets de P. tricornutum sur les teneurs hépatiques en triglycérides et cholestérol
3.1.1.10. Effets de P. tricornutum sur le taux d’ARNm des gènes du métabolisme des lipides
3.1.1.11. Effets de P. tricornutum sur les teneurs hépatiques et musculaires en céramides et sphingomyélines
3.1.2. Effets d’une supplémentation en T. lutea, une micro-algue marine riche en DHA, sur les facteurs de risques associés au syndrome métabolique
3.1.2.1. Suivi nutritionnel
3.1.2.2. Effets de T. lutea sur les masses corporelles et les masses des organes
3.1.2.3. Effets de T. lutea sur les teneurs plasmatiques en glucose, insuline et leptine ainsi que l’index HOMA-IR
3.1.2.4. Effets de T. lutea sur les teneurs plasmatiques en transaminases
3.1.2.5. Effets de T. lutea sur les lipides plasmatiques, le ratio HDL-C/LDL-C et l’index AIP
3.1.2.6. Effets de T. lutea sur le statut inflammatoire
3.1.3. Effets d’une supplémentation en D. lutheri, une micro-algue marine riche en DHA, sur les facteurs de risques associés au syndrome métabolique
3.1.3.1. Suivi nutritionnel
3.1.3.2. Effets de D. lutheri sur les masses corporelles et masses des organes
3.1.3.3. Effets de D. lutheri sur les teneurs plasmatiques en glucose, insuline et leptine ainsi que l’index HOMA-IR
3.1.3.4. Impact de D. lutheri sur les teneurs plasmatiques en transaminases
3.1.3.5. Effets de D. lutheri sur les lipides plasmatiques, le ratio HDL-C/LDL-C et l’index AIP
3.1.3.6. Effets de D. lutheri sur le statut inflammatoire
3.1.3.7. Effets de D. lutheri sur l’homéostasie glucidique et l’insulino-sensibilité
3.1.3.8. Effets de D. lutheri sur le statut du stress oxydant
3.1.3.9. Effets de D. lutheri sur les teneurs hépatiques en triglycérides et cholestérol
3.1.4. Étude comparative des effets des micro-algues marines P. tricornutum, T. lutea et D. lutheri dans la prévention du syndrome métabolique et de l’obésité
3.1.4.1. Comparaison de l’apport énergétique journalier entre les groupes HF supplémentés avec les micro-algues
3.1.4.2. Comparaison des effets des micro-algues sur la masse corporelle et les masses des organes
3.1.4.3. Comparaison des effets des micro-algues sur les teneurs plasmatiques en glucose, insuline et leptine
3.1.4.4. Comparaison des effets des micro-algues sur les teneurs plasmatiques en transaminases
3.1.4.5. Comparaison des effets des micro-algues sur les teneurs en lipides plasmatiques
3.1.4.6. Comparaison des effets des micro-algues sur l’inflammation
3.1.4.7. Comparaison des effets des micro-algues sur l’homéostasie glucidique et l’insulino-sensibilité
3.1.4.8. Comparaison des effets des micro-algues sur le statut oxydant
3.1.4.9. Comparaison des effets des micro-algues sur les teneurs hépatiques en triglycérides et en cholestérol
3.2. Étude cellulaire
3.2.1. Effets d’extraits semi-purifiés de lipides totaux, issus de la micro-algue P. tricornutum, sur la stéatose hépatique non alcoolique
3.2.1.1. Tests de toxicité
3.2.1.2. Effets des lipides totaux sur l’accumulation des gouttelettes lipidiques des cellules HepG2 … 221
3.2.1.3. Effets des lipides totaux sur les teneurs cellulaires en triglycérides, cholestérol total et esters de cholestérol
3.2.2. Effets d’extraits semi-purifiés de caroténoïdes totaux, issus de la micro-algue P. tricornutum, sur la stéatose hépatique non alcoolique
3.2.2.1. Tests de toxicité
3.2.2.2. Effets des caroténoïdes totaux sur l’accumulation des gouttelettes lipidiques sur des cellules HepG2
3.2.2.3. Effets des caroténoïdes totaux sur les teneurs cellulaires en triglycérides, cholestérol total et esters de cholestérol
4. Discussion et perspectives
Conclusion

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