Une nouvelle classe de cellules adipeuses beiges qui brûlent de l’énergie via des « cycles futiles » pourrait conduire à une meilleure santé métabolique

Les cellules adipeuses existent en trois couleurs : blanche, marron et beige. Les cellules adipeuses blanches stockent la graisse dans notre corps comme réserve d’énergie. Nous avons besoin de ces cellules, mais en avoir trop peut entraîner des problèmes de santé.

Les cellules adipeuses brunes sont particulièrement actives chez les nourrissons. Elles produisent de la chaleur et maintiennent ainsi la température corporelle du bébé. Cependant, la quantité de tissu adipeux brun diminue au cours de la vie ; les adultes en ont très peu.

Enfin, il y a les cellules adipeuses beiges. Elles peuvent également produire de la chaleur, bien que moins bien que les cellules adipeuses brunes. Les cellules adipeuses beiges se trouvent également chez les adultes, dispersées dans le tissu adipeux blanc, en particulier dans la région du cou et des épaules, et brûlent l’excès d’énergie.

Aujourd’hui, une équipe de recherche internationale a découvert et décrit un nouveau type de cellule graisseuse beige qui diffère des autres.

« Les cellules adipeuses de ce nouveau type beige jouent un rôle important dans le métabolisme énergétique du corps humain et ont un effet positif sur les maladies métaboliques et l’obésité », explique Anand Sharma, postdoctorant dans le groupe du professeur Christian Wolfrum de l’ETH Zurich et co-auteur de l’étude. « C’est pourquoi il est si important de comprendre en détail leur fonctionnement. »

L’étude, publiée dans Métabolisme cellulaireLe projet a été mené par l’ETH Zurich, l’Université de Bâle, le Centre médical de l’Université de Leipzig et le Dana-Farber Cancer Institute de Boston. De nombreux autres hôpitaux et instituts de recherche du monde entier ont participé au projet.

Indépendant d’une protéine connue

Les cellules adipeuses beiges que les chercheurs connaissaient déjà génèrent de la chaleur de la même manière que les cellules adipeuses brunes, grâce à une protéine appelée UCP1. Cette protéine est située à l’intérieur de deux membranes qui entourent les mitochondries, les unités structurelles souvent qualifiées de centrales énergétiques de la cellule.

Dans le cadre de leur fonctionnement normal, les mitochondries pompent des protons dans l’espace entre les deux membranes. Les protons sont des particules élémentaires chargées électriquement qui jouent généralement un rôle important dans les processus de conversion d’énergie dans les cellules.

Les cellules adipeuses brunes et les cellules adipeuses beiges classiques décrites précédemment contiennent la protéine UCP1. Celle-ci forme un canal très étroit dans la membrane interne par lequel les protons retournent dans les mitochondries, générant ainsi de la chaleur par frottement.

Ces dernières années, des scientifiques ont découvert qu’il existe également des cellules adipeuses beiges dépourvues de la protéine UCP1, qui consomment également de l’énergie et produisent donc de la chaleur. L’équipe de recherche de l’ETH Zurich et des institutions participantes a maintenant caractérisé avec précision la nouvelle classe de cellules adipeuses beiges et montré comment elles y parviennent, au moyen d’un « mécanisme de Sisyphe ».

Voici comment cela fonctionne : tous les processus biochimiques qui se déroulent dans les cellules génèrent toujours de la chaleur. La nouvelle classe de cellules adipeuses beiges en profite et permet aux processus individuels de se dérouler dans tous les sens, apparemment sans but.

Il s’agit principalement de deux processus de conversion. Dans le premier cas, les cellules décomposent les graisses en leurs composants (les acides gras) à pleine vitesse, puis les assemblent tout aussi rapidement en nouvelles graisses. Dans l’autre cas, elles utilisent une enzyme pour convertir les molécules de créatine en créatine phosphate, une molécule apparentée, pour ensuite la reconvertir immédiatement en créatine.

Les scientifiques appellent ces processus de va-et-vient des « cycles futiles ». Ils n’ajoutent rien au bilan biochimique global, mais ils consomment de l’énergie et génèrent de la chaleur.

Prévenir le diabète et l’obésité

L’équipe de recherche a d’abord décrit le nouveau type de cellules adipeuses beiges chez la souris. Elle a ensuite examiné le tissu adipeux humain et a pu montrer que ces cellules adipeuses y étaient également présentes. Alors que moins de la moitié de la population présente le type de cellules adipeuses beiges classiques jusqu’ici connues, presque tous les humains présentent le nouveau type à cycle futile, bien qu’en quantités variables.

Comme l’ont montré les chercheurs, les personnes qui ont un nombre élevé de cellules adipeuses beiges – du type déjà connu ou de ce nouveau type – sont plus minces et ont tendance à avoir une meilleure santé métabolique. Elles sont donc moins sujettes à l’obésité et aux troubles métaboliques tels que le diabète.

« Comme les cellules graisseuses beiges convertissent l’énergie en chaleur, elles aident à décomposer l’excès de graisse », explique Tongtong Wang, doctorant à l’ETH Zurich dans le groupe du professeur Wolfrum de l’ETH Zurich et auteur principal de l’étude.

Les chercheurs expliquent également comment ces nouvelles découvertes pourraient être utilisées à l’avenir dans le domaine médical. Il serait par exemple possible de transplanter des cellules adipeuses beiges chez des personnes qui en ont peu et qui souffrent de maladies métaboliques ou de problèmes de poids. Il serait également envisageable de développer des médicaments qui activent les cellules adipeuses beiges, souvent inactives.

Ces médicaments pourraient être utilisés pour traiter les personnes souffrant d’hyperglycémie ou les personnes en surpoids qui ont perdu leur poids par chirurgie ou par d’autres moyens. « L’activation de leurs cellules graisseuses beiges pourrait les aider à maintenir leur poids corporel inférieur à long terme », explique Sharma.