Le rythme alimentaire coordonne le métabolisme hépatique

Notre métabolisme ne fonctionne pas au même rythme toute la journée. Presque chacune de nos cellules possède une horloge moléculaire, dite circadienne. Ces horloges ne fonctionnent pas seules : la lumière, les hormones, l’activité physique et l’alimentation sont autant de signaux qui permettent à l’organisme de se synchroniser avec son environnement.

Le foie alterne ainsi entre stockage et utilisation de l’énergie, gestion des sucres et des graisses. Une nouvelle étude menée au sein de l’institut du thorax (Nantes Université, Inserm, CNRS, CHU de Nantes) a identifié une enzyme qui pourrait contribuer à coordonner ces variations quotidiennes : l’Acyl-CoA synthetase 3 ou ACSF3.

Ces travaux montrent que l’heure à laquelle les aliments sont consommés influence le rythme d’ACSF3. Elle est également perturbée lors de désordres métaboliques et pourrait ainsi jouer un rôle important dans le fonctionnement du foie. ACSF3 est localisée dans les mitochondries, c’est-à-dire les centrales énergétiques des cellules, et influence une modification chimique appelée malonylation des lysines sur certaines protéines. Ces modifications affectent par conséquent l'activité des protéines.
 

Une protéine qui répond à l’heure des repas

Le foie possède ses propres rythmes quotidiens, façonnés à la fois par l’horloge circadienne de l’organisme et par les horaires des repas. Les chercheurs ont observé que les niveaux d’ACSF3 sont principalement déterminés par le rythme alimentaire plutôt que par l’horloge circadienne elle-même. La modification des horaires d’alimentation des animaux modifie aussi le rythme et l’intensité de l’expression d’ACSF3.

Autrement dit, le foie semble être attentif non seulement à ce que nous mangeons, mais aussi à quand nous mangeons.
 

Que se passe-t-il lorsque l’expression d’ACSF3 est réduite dans le foie ?

La répression expérimentale de l’expression d’ACSF3 au niveau du foie perturbe les rythmes quotidiens de plusieurs fonctions métaboliques. Les conséquences fonctionnelles sont particulièrement importantes sur le métabolisme des lipides. Lorsque l’expression d’ACSF3 est réduite, le foie modifie son rythme d’utilisation des acides gras comme source d’énergie et favorise la fabrication de nouvelles graisses.

La répression d’ACSF3 altère aussi la façon dont l’organisme utilise le glucose en réponse à l’insuline, avec des modifications de la gestion hépatique du glucose et de son stockage sous forme de glycogène. Le foie semble donc réorganiser son fonctionnement quotidien : il favorise davantage l’accumulation des graisses dans le foie tout en modifiant le stockage du glucose. Enfin, la répression d’ACSF3 semble également favoriser l’autophagie, un mécanisme naturel et rythmique qui permet aux cellules de dégrader et de recycler leurs composants usés ou endommagés.
 

Ce qu’il nous reste à apprendre

Les données nouvellement publiées suggèrent qu’ACSF3 constitue un point de connexion moléculaire entre l’heure des repas et l’organisation quotidienne du métabolisme hépatique. La prochaine étape sera de déterminer si, chez l’humain, ACSF3 et la malonylation des lysines réagissent aux horaires des repas de manière comparable. À terme, mieux comprendre l’influence des horaires alimentaires pourrait contribuer à améliorer la prévention et la prise en charge des maladies métaboliques. Il ne s’agit donc pas seulement de savoir quoi manger, mais aussi quand manger.

Légende photo : L’enzyme ACSF3 qui, sous le contrôle du rythme alimentaire, coordonne le métabolisme hépatique quotidien notamment la régulation de l’autophagie (i.e. mécanisme de nettoyage et de recyclage cellulaire) tout au long du cycle jour-nuit. Crédit : image originale : D. Mauvoisin (IA utilisée pour la retouche de l’image).