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Sophie Layé, Charlotte Madore et al. dans BBI

Le déséquilibre alimentaire en omega3 altère l’activité des cellules microgliales au cours du développement cérébral

Le 23 mai 2014

Nutritional n-3 PUFAs deficiency during perinatal periods alters brain innate immune system and neuronal plasticity-associated genes.
Madore C, Nadjar A, Delpech JC, Sere A, Aubert A, Portal C, Joffre C, Layé S.
Brain Behav Immun. 2014 Apr 13. pii: S0889-1591(14)00087-7. doi: 10.1016/j.bbi.2014.03.021

English version at the bottom of this page

Les omega 3 sont des acides gras présents en grande quantité dans le cerveau, dont la provenance est exclusivement alimentaire. De nombreuses études épidémiologiques et cliniques indiquent que les apports alimentaires en omega 3 pendant la période périnatale sont cruciaux pour le développement du cerveau.


Ainsi, des apports insuffisants en omega3 sont associés au développement de pathologies neuropsychiatriques à composante neurodévelopementale, comme l’autisme ou la schizophrénie. Pourtant les mécanismes reliant un faible apport alimentaire en omega3 et les altérations développementales sont peu connus. Dans ce travail, nous avons évalué l’impact d’un déséquilibre alimentaire en omega3 et l’activité des cellules microgliales dans le cerveau en développement. Les cellules microgliales sont les cellules du système de l’immunité innée cérébrale (SIIC). En réponse à des stimuli immuns, inflammatoires ou un traumatisme, la microglie s’active et produit des facteurs pro et anti-inflammatoires qui d’une part coordonnent la réponse de l’immunité innée cérébrale et d’autre part modulent l’activité neuronale.

Récemment, et de façon inattendue, un rôle clé des cellules microgliales dans le développement cérébral normal a été mis en évidence. Ainsi, par leurs activités de phagocytose, ces cellules participent à la maturation des réseaux neuronaux. L’activité microgliale repose sur ses propriétés morphologique, dynamique et sa communication avec les neurones qui impliquent des profils de synthèse de facteurs (cytokines, chemokines, facteurs de croissance, etc..) et de récepteurs particuliers. Peu d’études ont caractérisé l’ensemble des propriétés morphofonctionnelles des cellules microgliales in vivo.

Nous avons donc combiné des approches d’immunohistochimie et de stéréologie, de microscopie bi-photonique, de FACS et de dosage des facteurs de communication par qPCR, afin de mieux caractériser ces cellules et de comprendre si l’environnement influence leur activité et impactent les fonctions neuronales. Nous avons étudié les propriétés morphofonctionnelles des cellules microgliales in vivo dans le cerveau de souriceaux nouveaux-nés et au sevrage issus de mères nourries avec une diète déficiente en omega3.

Nous avons montré pour la première fois que le statut alimentaire maternel en omega3 influence les propriétés morphofonctionnelles des cellules microgliales au cours du développement post-natal ainsi que l’expression de gènes reliés à la plasticité synaptique. De façon générale, nos résultats montrent pour la première fois qu’une déficience en AGPI n-3 dès le premier jour de gestation provoque un environnement pro-inflammatoire dans le système nerveux central qui pourrait contribuer à l’apparition de pathologies neuropsychiatriques à composante neurodévelopmentale. 

 

English resume

Low dietary intake of n-3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) or so called omega3 is a causative factor of neurodevelopmental disorders. However the mechanisms linking omega3 low dietary intake and neurodevelopmental disorders are poorly understood. Microglia, known mainly for their immune function in the injured or infected brain, have recently been demonstrated to play a pivotal role in regulating maturation of neuronal circuits during normal brain development.

Disruption of this role during the perinatal period therefore could significantly contribute to psychopathologies with a neurodevelopmental component. N-3 PUFAs, essential lipids and key structural components of neuronal membrane phospholipids, are highly incorporated in cell membranes during the gestation and lactation phase. We previously showed that in a context of perinatal n-3 PUFAs deficiency, accretion of these latter is decreased and this is correlated to an alteration of endotoxin-induced inflammatory response.

We thus postulated that dietary n-3 PUFAs imbalance alters the activity of microglia in the developing brain, leading to abnormal formation of neuronal networks. We first confirmed that mice fed with a n-3 PUFAs deficient diet displayed decreased n-3 PUFAs levels in the brain at post-natal days (PND) 0 and PND21. We then demonstrated that n-3 PUFAs deficiency altered microglia phenotype and motility in the post-natal developing brain.

This was paralleled by an increase in pro-inflammatory cytokines expression at PND21 and to modification of neuronal plasticity-related genes expression. Overall, our findings show for the first time that a dietary n-3 PUFAs deficiency from the first day of gestation leads to the development of a pro-inflammatory condition in the central nervous system that may contribute to neurodevelopmental alterations.

 

Contact: Sophie Layé (sophie.laye @ bordeaux.inra.fr)
Dernière mise à jour le 26.05.2014

1er Auteur



Charlotte Madore, a réalisé sa thèse au laboratoire NutriNeuro (2011-2013) sous la direction de Sophie Layé et Corinne Joffre. Elle a étudié les effets de l’inflammation et des omega3 sur les propriétés morphofonctionnelles des cellules microgliales. Elle est actuellement chercheur post-doctoral dans le laboratoire du Pr Howard Weiner au Brigham and Women's Hospital/Harvard Medical School à Boston 




Laboratoire de Sophie Layé

INRA UMR 1286 - Laboratoire Nutrition et Neurobiologie intégrée NutriNeuro