255. NEUROSCIENCES

Le secret de l'exercice : le rôle des exercices dans la santé et la performance

Résumé : Les chercheurs ont mis au point une technique pour identifier et retracer les molécules sécrétées par les cellules, souvent appelées facteurs d'exercice ou exerkines, produites pendant l'activité physique.
Leurs recherches ont découvert près de 200 protéines différentes dont la présence dans le sang change en raison de l'exercice. Étonnamment, un type de cellule peu compris nommé d'après le récepteur protéique Pdgfra a montré une réponse significative à l'exercice, suggérant une interaction complexe entre de nombreux tissus.
L'équipe a également découvert que seules les cellules hépatiques sécrètent des protéines de carboxylestérase après l'exercice, qui, lorsqu'elles sont augmentées artificiellement chez la souris, améliorent la santé métabolique et l'endurance.

Faits marquants :

1. Près de 200 protéines liées à l'exercice ont été identifiées, montrant un impact étendu sur divers tissus.

2. Cellules «Pdgfra» trouvées dans de nombreux tissus étonnamment sensibles à l'exercice, indiquant qu'une recherche plus large est nécessaire.

3. Des souris conçues pour sécréter des protéines liées à l'exercice ont montré une résistance à la prise de poids et une endurance améliorée.

Source: Stanford

Les chercheurs sont depuis longtemps fascinés par la possibilité que l'exercice amène diverses cellules de notre corps à produire des molécules bénéfiques pour la santé humaine, explique Jonathan Long, professeur adjoint de pathologie à l'Université de Stanford.

Si ces molécules, parfois appelées facteurs d'exercice ou exerkines, peuvent être identifiées et exploitées à des fins pharmacologiques, selon la théorie, elles pourraient réduire l'incidence de certains problèmes de santé tels que l'obésité, les maladies cardiaques et le diabète, ainsi qu'améliorer les performances sportives. .

La technique révèle également quels types de cellules produisent quelles molécules - des informations clés pour mieux comprendre le rôle que joue l'exercice dans l'amélioration de la santé. Crédit : Neuroscience News

Mais cet objectif est resté insaisissable en grande partie parce qu'il a été impossible d'isoler les exerkines du sang, dit Long.

"Si vous analysez du sang total, vous ne pouvez voir que les substances les plus abondantes et tout le reste est invisible."

Maintenant, cependant, Long et son équipe ont développé une nouvelle technique qui peut regarder beaucoup plus profondément dans le sang pour identifier les molécules sécrétées par les cellules. La technique révèle également quels types de cellules produisent quelles molécules - des informations clés pour mieux comprendre le rôle que joue l'exercice dans l'amélioration de la santé.

Et la nouvelle méthode de Long a maintenant produit un article sur le métabolisme cellulaire démontrant les innombrables façons dont l'exercice modifie la sécrétion de protéines par 21 types de cellules différents chez la souris. Les travaux ont aussi réservé quelques surprises.

Premièrement, le nombre de protéines dont la présence dans le sang a changé en réponse à l'exercice était plus important que prévu. En effet, l'équipe a trouvé près de 200 facteurs d'exercice différents dont l'expression était régulée à la hausse ou à la baisse par les 21 types de cellules.

"Cela signifie que les effets de l'activité physique sont très répandus dans de nombreux tissus et systèmes d'organes", explique Long. "Nous commençons à peine à comprendre cette complexité."

Deuxièmement, les cellules qui réagissaient le plus à l'exercice étaient un type de cellule mal compris qui porte le nom d'un récepteur protéique particulier (Pdgfra) et se trouve dans de nombreux tissus et organes différents. En fait, les suspects habituels tels que les cellules musculaires, osseuses et hépatiques n'ont eu que des réponses modérées en comparaison, dit Long.

"Si nous voulons vraiment comprendre la réponse à l'exercice, nous ne pouvons pas nous concentrer uniquement sur les muscles et les os et les autres tissus que nous associons à l'exercice", dit-il. "Nous devons regarder beaucoup plus largement."

L'équipe a également été surprise de découvrir que les cellules hépatiques - et uniquement les cellules hépatiques - sécrètent plusieurs membres de la famille des protéines carboxylestérases après l'exercice.

Les chercheurs se sont précédemment concentrés sur les fonctions de ces protéines au sein d'une cellule et ont montré qu'elles étaient bénéfiques pour la santé métabolique, mais ils n'avaient pas observé de rôle possible dans la circulation sanguine.

Pour mieux comprendre leur rôle, l'équipe de Long a conçu des souris qui sécrètent des niveaux élevés de protéines carboxylestérases du foie sans exercice. Et, il s'est avéré que ces souris ont résisté à la prise de poids avec un régime riche en graisses et ont montré une endurance améliorée sur un tapis roulant.

"Ces carboxylestérases sont suffisantes pour conférer certains des avantages métaboliques de l'exercice sans que les animaux eux-mêmes fassent de l'exercice", déclare Long.

L'étude soulève de nombreuses questions pour le suivi. Quel rôle jouent les cellules Pdgfra dans différents tissus et pourquoi ces cellules réagissent-elles à l'exercice ? Tout comme les carboxylestérases présentent un avantage métabolique, d'autres exerkines pourraient-elles avoir des effets anti-inflammatoires importants ou d'autres effets bénéfiques sur les os, le cœur, le système immunitaire et le cerveau ? Chez l'homme, les taux de carboxylestérases véhiculées par le sang changent-ils en réponse à l'exercice comme chez la souris ?

D'un point de vue scientifique fondamental, Long espère que ce travail améliorera notre compréhension de la communication de cellule à cellule. Mais d'un point de vue de 30 000 pieds, il y a une autre raison de faire ces types d'études de recherche laborieuses : la promesse non réalisée de "l'exercice comme médicament".

Nous savons que l'exercice a un effet thérapeutique dans bon nombre des maladies les plus chroniques et débilitantes, mais l'exercice n'est pas encore comme un médicament, dit Long.

En effet, la plupart des médicaments sont constitués de molécules bien définies avec des mécanismes d'action, une pharmacocinétique et une pharmacodynamie bien définis et des effets indésirables. En revanche, aucune de ces choses n'est bien définie pour l'exercice, dit-il.

"A long terme, nous voulons comprendre les molécules et les cellules associées à l'exercice à haute résolution afin que l'exercice en tant que médecine puisse devenir une réalité."

À propos de cet exercice et de l'actualité de la recherche en neurosciences

Auteur : Katharine Miller

Source : Université de Stanford

Contact : Katharine Miller – Université de Stanford

Image : L'image est créditée à Neuroscience News

Recherche originale : libre accès.
« Cartographie des sécrétomes à l'échelle de l'organisme et spécifique au type de cellule de l'entraînement physique chez la souris » par Wei Wei et al. Métabolisme cellulaire

Abstrait

Cartographie du sécrétome à l'échelle de l'organisme et spécifique au type de cellule de l'entraînement physique chez la souris

Il existe un intérêt significatif pour l'identification des facteurs transmissibles par le sang qui interviennent dans la diaphonie tissulaire et fonctionnent comme des effecteurs moléculaires de l'activité physique. Bien que des études antérieures se soient concentrées sur une molécule ou un type de cellule individuel, la réponse du sécrétome à l'échelle de l'organisme à l'activité physique n'a pas été évaluée.

Ici, nous utilisons une approche protéomique spécifique au type de cellule pour générer une carte de 21 cellules et 10 tissus des sécrétomes régulés par l'entraînement physique chez la souris.

Notre ensemble de données identifie plus de 200 paires de protéines sécrétées par un type cellulaire régulé par l'entraînement physique, dont la majorité n'ont pas été rapportées auparavant. Les sécrétomes marqués au Pdgfra -cre étaient les plus sensibles à l'entraînement physique.

Enfin, nous montrons des activités anti-obésité, anti-diabétiques et d'amélioration de la performance physique pour les protéoformes de carboxylestérases intracellulaires dont la sécrétion par le foie est induite par l'entraînement physique.

Juillet 2023