Un faible taux d’oxygène pousse les globules rouges à faire baisser la glycémie, ouvrant la voie à de nouveaux traitements du diabète
Des chercheurs ont montré qu’en conditions de faible oxygénation, les globules rouges peuvent agir comme des « éponges à glucose » et faire chuter la glycémie. Chez des souris diabétiques, le médicament HypoxyStat, qui reproduit ces effets, a complètement inversé l’hyperglycémie, avec une efficacité supérieure à celle des traitements actuels.
Le diabète est moins fréquent chez les personnes vivant en haute altitude, où les niveaux d’oxygène sont faibles, qu’au niveau de la mer. Des chercheurs qui ont découvert pourquoi affirment que cette raison pourrait conduire à de nouveaux traitements. En conditions de faible oxygénation, comme en haute montagne, les globules rouges peuvent modifier leur métabolisme pour absorber le sucre présent dans la circulation sanguine, agissant comme des « éponges à glucose », ont-ils rapporté jeudi dans Cell Metabolism.
En haute altitude, le fait de pouvoir transporter davantage de glucose fournit aux globules rouges une énergie supplémentaire pour délivrer l’oxygène dans tout l’organisme plus efficacement. Cela a aussi l’effet bénéfique d’abaisser la glycémie, selon le rapport.
Lors d’expériences précédentes, les chercheurs avaient observé que des souris respirant un air pauvre en oxygène présentaient des taux de glucose sanguin nettement plus bas que la normale. Cela signifiait que les animaux utilisaient rapidement le glucose après avoir mangé, les exposant à un risque moindre de diabète. « Quand nous avons donné du sucre à (ces souris), il a presque instantanément disparu de leur circulation sanguine », a déclaré dans un communiqué l’autrice de l’étude Yolanda Martí-Mateos, des Gladstone Institutes à San Francisco.
« Nous avons examiné le muscle, le cerveau, le foie… mais rien dans ces organes ne pouvait expliquer ce qui se passait. »
Finalement, son équipe a découvert que les globules rouges constituaient le « puits de glucose » — un terme utilisé pour décrire tout élément qui capte et utilise une grande quantité de glucose à partir du sang. En conditions de faible oxygénation, les souris produisaient non seulement beaucoup plus de globules rouges, mais chaque cellule captait aussi davantage de glucose que les globules rouges produits dans des conditions d’oxygénation normales.
Les chercheurs ont ensuite testé un médicament qu’ils ont mis au point, appelé HypoxyStat, qui imite les effets d’un air pauvre en oxygène en faisant en sorte que l’hémoglobine des globules rouges se lie plus fortement à l’oxygène, l’empêchant ainsi d’atteindre les tissus. Le médicament a complètement inversé l’hyperglycémie chez des souris diabétiques, avec une efficacité même supérieure à celle des traitements existants, ont-ils indiqué.
Cette découverte « ouvre la voie à une manière fondamentalement différente de penser le traitement du diabète, en recrutant les globules rouges comme puits de glucose », a déclaré dans un communiqué la coautrice Isha Jain, également des Gladstone Institutes.
L’amélioration de l’endurance grâce à l’exercice ne dépend pas uniquement de cellules musculaires très sollicitées, mais aussi de l’activité de cellules cérébrales, selon une nouvelle étude chez la souris qui remet en cause les idées reçues. Sans l’activité de certaines cellules cérébrales appelées neurones, les souris ne montrent aucun gain d’endurance, quelle que soit l’intensité de leur sprint sur un tapis roulant, ont constaté les chercheurs.
Mais lorsque les chercheurs ont activé artificiellement ces neurones après l’exercice, les animaux ont gagné encore plus d’endurance que d’habitude, selon un rapport publié dans Neuron. « L’idée que le remodelage musculaire nécessite la sortie de ces neurones cérébraux est une assez grande surprise », a déclaré dans un communiqué le responsable de l’étude Erik Bloss, de The Jackson Laboratory à Bar Harbor (Maine). « Cela remet vraiment en cause la pensée conventionnelle » selon laquelle les bénéfices de l’exercice proviennent uniquement des muscles, a-t-il ajouté.
En suivant l’activité cérébrale chez des souris pendant et après la course, les chercheurs ont constaté qu’un groupe particulier de neurones de l’hypothalamus exprimant une protéine appelée steroidogenic factor-1 devenait actif pendant environ une heure après que les souris avaient terminé de courir. À mesure que les souris s’entraînaient pendant des semaines, de plus en plus de neurones SF1 étaient activés après chaque séance d’exercice, et les connexions entre les neurones SF1 devenaient plus fortes et plus nombreuses, ont rapporté les chercheurs.
Les animaux qui s’exerçaient présentaient aussi environ deux fois plus de connexions entre ces neurones que les animaux qui ne s’exerçaient pas, ont constaté les chercheurs. Lorsque les neurones SF1 étaient « éteints » pendant 15 minutes après chaque séance d’entraînement, les souris cessaient d’améliorer leur endurance et commençaient à moins bien réussir les tests de course volontaire.
« Si vous donnez à une souris normale accès à une roue d’exercice, elle courra des kilomètres d’affilée », a déclaré Bloss. « Quand nous réduisons au silence ces neurones, elles ne courent pratiquement plus du tout. Elles montent brièvement dessus, mais ne peuvent pas maintenir l’effort. »
Lorsque les chercheurs ont stimulé les neurones SF1 pendant une heure après les séances sur tapis roulant, les souris ont montré des gains d’endurance accrus et ont atteint des vitesses maximales plus élevées. « Il est tout à fait possible que nous puissions, à terme, tirer parti de ce circuit pour amplifier les effets d’un exercice modéré », a déclaré Bloss. « Si nous pouvons imiter ou renforcer des schémas de type exercice dans le cerveau, cela pourrait être particulièrement précieux pour les personnes âgées ou celles ayant des limitations de mobilité, qui ne peuvent pas pratiquer une activité physique intensive, mais pourraient tout de même bénéficier des effets protecteurs de l’exercice sur le cerveau et le corps. »