On pourrait penser que l’été est plus sain. Le soleil brille, nous recevons beaucoup de vitamine D et les journées sont longues. Cependant, les résultats d’une recherche menée par l’université de Copenhague suggèrent que les habitudes alimentaires hivernales sont meilleures pour notre santé métabolique que les habitudes alimentaires estivales, du moins si vous êtes une souris.

Les chercheurs ont étudié le métabolisme et le poids de souris exposées à la fois à la « lumière d’hiver » et à la « lumière d’été ». « Nous avons constaté que même chez les animaux non saisonniers, les différences d’heures de lumière entre l’été et l’hiver entraînent des différences dans le métabolisme énergétique. Dans ce cas, il s’agit du poids corporel, de la masse grasse et de la teneur en graisse du foie », explique Lewin Small, qui a mené ces recherches en tant que chercheur postdoctoral au Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research de l’université de Copenhague. Il ajoute : « Nous avons constaté ce phénomène surtout chez les souris exposées à des conditions de luminosité hivernale. Ces souris ont pris moins de poids et leur taux d’obésité était plus faible. Elles mangeaient de manière plus rythmée sur une période de 24 heures. Cela s’est traduit par des avantages pour la santé métabolique ». Cette étude est la première du genre à examiner l’influence des heures de clarté sur le métabolisme des souris, qui ne sont pas considérées comme des animaux saisonniers car, comme les humains, elles ne se reproduisent pas uniquement pendant certaines saisons. Les animaux qui se reproduisent pendant des saisons spécifiques prennent du poids avant la saison de reproduction pour conserver leurs réserves d’énergie.

Les heures de clarté influencent le métabolisme

La lumière du jour joue un rôle central dans le métabolisme humain car elle contrôle de manière significative le biorythme interne. Lorsque la lumière frappe les yeux, le corps envoie des signaux à l’horloge interne du cerveau, qui régule alors diverses hormones. Le matin en particulier, la lumière du jour fait baisser la production de mélatonine, l’hormone du sommeil. Dans le même temps, le taux de cortisol augmente naturellement, ce qui rend le corps éveillé et actif et stimule le métabolisme énergétique. Un rythme lumineux et hormonal équilibré aide le métabolisme à fonctionner de manière régulière, favorise la régulation de la glycémie et maintient la combustion des graisses sur la bonne voie. Un manque de lumière du jour, comme c’est souvent le cas en hiver ou pendant les longues périodes passées à l’intérieur, peut perturber ce processus. Le corps reste plus longtemps dans une sorte de mode de repos, la fatigue augmente et le métabolisme ralentit.

La lumière du jour influence également la production de sérotonine, une hormone importante pour l’humeur et l’appétit. Lorsque la lumière est suffisante, les niveaux de sérotonine sont plus élevés, ce qui accroît le bien-être général et peut prévenir les fringales. Un manque de lumière réduit l’activité de la sérotonine, ce qui pousse le corps à avoir plus souvent envie d’aliments riches en énergie et en hydrates de carbone, ce qui peut affecter le poids corporel et le métabolisme. En outre, la lumière du soleil joue un rôle important dans la formation de la vitamine D, qui intervient dans divers processus métaboliques, notamment le métabolisme des sucres et des graisses et la force musculaire. Une carence en vitamine D, plus fréquente pendant les mois de faible luminosité, peut donc indirectement contribuer à ralentir le métabolisme. Dans l’ensemble, il est clair que la lumière du jour est bien plus qu’un simple facteur de bonne vision. Elle joue le rôle de pacemaker pour les hormones, l’équilibre énergétique, la qualité du sommeil et la régulation de l’appétit. Une exposition régulière à une lumière du jour suffisante, en particulier le matin, stimule non seulement l’humeur, mais favorise également un métabolisme sain et actif.

Les différences d’intensité lumineuse entre l’été et l’hiver pourraient influencer nos habitudes alimentaires

Les chercheurs ont été incités à mener cette étude en raison des différences significatives entre les heures de lumière du jour dans les différentes régions du monde. « Nous étudions l’influence de l’heure du jour sur des aspects du métabolisme tels que l’exercice, l’obésité et le diabète. Cependant, la plupart des études portant sur cette relation partent du principe que la durée du jour et de la nuit est la même tout au long de l’année », explique Lewin Small. Les chercheurs ont donc voulu savoir ce que les différences saisonnières de luminosité signifiaient pour le métabolisme. La plupart des gens dans le monde vivent avec une différence de luminosité d’au moins deux heures entre l’été et l’hiver. « Je suis originaire d’Australie et lorsque j’ai déménagé au Danemark, je n’étais pas habituée à la grande différence entre l’été et l’hiver et j’étais intéressée par la façon dont cela pouvait affecter les rythmes circadiens et le métabolisme », explique Lewin Small : « Nous avons donc exposé des souris de laboratoire à différentes conditions lumineuses représentant différentes saisons et nous avons mesuré les marqueurs de la santé métabolique et du rythme circadien chez ces animaux.

Les recherches ayant été menées sur des souris, on ne peut pas en déduire qu’elles s’appliquent à l’homme. « Il s’agit d’une preuve de principe. Les différences d’heures de lumière affectent-elles le métabolisme énergétique ? Oui, c’est le cas. D’autres études chez l’homme pourraient montrer que la modification de notre exposition à la lumière artificielle la nuit ou à la lumière naturelle tout au long de l’année pourrait être utilisée pour améliorer notre santé métabolique », déclare Juleen Zierath, professeur au Novo Nordisk Center for Basic Metabolism Research (CBMR) et auteur principal de l’étude. Lewin Small ajoute que ces nouveaux résultats sont importants pour comprendre comment les habitudes alimentaires sont influencées par la lumière et les saisons, ce qui pourrait nous aider à comprendre pourquoi certaines personnes prennent plus de poids ou si les gens prennent plus de poids à certaines périodes de l’année. Les différences d’intensité lumineuse entre l’été et l’hiver pourraient influencer notre sensation de faim et le moment où nous avons faim pendant la journée.

Ce que nous mangeons et la quantité que nous mangeons peuvent modifier notre horloge interne et nos réponses hormonales

Des recherches antérieures ont montré que les hormones glucocorticoïdes telles que le cortisol régulent les niveaux de sucre et de graisse différemment sur une période de 24 heures, en fonction de l’heure du jour ou de la nuit, de l’apport alimentaire et du jeûne, du repos et de l’activité. Une étude menée sur des souris a montré que le cycle métabolique dépendant de l’heure du jour est modifié par un régime riche en calories. Les glucocorticoïdes étant souvent utilisés pour traiter les maladies inflammatoires, ces résultats publiés dans Molecular Cell suggèrent que les patients maigres et obèses peuvent répondre différemment à la thérapie stéroïdienne. Enfin, la fonction biologique du rythme quotidien de la sécrétion hormonale (élevée avant le réveil et l’alimentation, faible pendant le sommeil et le jeûne) et les cycles quotidiens de stockage ou de libération des sucres et des graisses par le foie sont démontrés.

Chaque cellule du corps humain est contrôlée par une horloge interne qui suit le rythme circadien de 24 heures. Ce rythme est synchronisé avec le cycle naturel jour-nuit, principalement par la lumière du soleil, mais aussi par les habitudes sociales. Dans un système sain, les hormones de stress glucocorticoïdes sont produites par la glande surrénale chaque matin. La libération de glucocorticoïdes atteint son maximum avant le réveil et pousse l’organisme à utiliser les acides gras et le sucre comme sources d’énergie afin que nous puissions commencer nos activités quotidiennes. Lorsque le rythme circadien est perturbé (par exemple, par le travail posté ou le décalage horaire) et/ou lorsque les niveaux de glucocorticoïdes changent (par exemple, en raison du syndrome de Cushing ou d’une utilisation clinique à long terme), cela peut entraîner des troubles métaboliques profonds , tels quel’obésité, le diabète de type 2 et la stéatose hépatique. L’objectif des chercheurs était donc de comprendre l’importance de ces pics quotidiens de libération d’hormones de stress, l’influence de ces hormones sur notre « horloge interne » et leur rôle dans les cycles métaboliques quotidiens.

Effets métaboliques des glucocorticoïdes dans le foie

Pour étudier les effets métaboliques des glucocorticoïdes dans le foie, les chercheurs ont caractérisé l’activité de leur récepteur, connu sous le nom de récepteur des glucocorticoïdes, à l’aide de nouvelles techniques à haut débit. Ils ont analysé le foie de souris toutes les quatre heures pendant le jour et la nuit. Les souris étaient soit dans un état normal, soit soumises à un régime riche en graisses. Ils ont ensuite utilisé des technologies de pointe dans les domaines de la génomique, de la protéomique et de la bio-informatique pour montrer quand et où le récepteur des glucocorticoïdes exerce ses effets métaboliques. Les chercheurs ont étudié les effets des poussées quotidiennes de libération de glucocorticoïdes dans le cycle de 24 heures du métabolisme hépatique. Ils ont pu montrer comment les glucocorticoïdes régulent le métabolisme différemment pendant le jeûne (lorsque les souris sont endormies) et pendant l’alimentation (lorsqu’elles sont actives) en se liant au génome en fonction du temps. En outre, ils ont montré comment la plupart des activités génétiques rythmiques sont contrôlées par ces hormones. Lorsque ce contrôle est perdu (chez les souris dites knock-out), les niveaux de sucre et de graisse dans le sang sont altérés. Cela explique pourquoi le foie régule les niveaux de sucre et de graisse dans le sang différemment pendant la journée et la nuit.

Le récepteur des glucocorticoïdes étant une molécule cible couramment utilisée en immunothérapie, les chercheurs ont ensuite étudié ses effets génomiques après l’injection de dexaméthasone, un glucocorticoïde synthétique qui active également ce récepteur. « Fabiana Quagliarini, nous avons constaté que la réponse au médicament était différente chez les souris obèses et chez les souris maigres. C’est la première fois qu’il est démontré que le régime alimentaire modifie les réponses hormonales et médicamenteuses des tissus métaboliques ».

Des résultats importants pour la chronomédecine et le traitement des maladies métaboliques

Les glucocorticoïdes sont un groupe d’hormones stéroïdes naturelles et synthétiques, telles que le cortisol, qui sont principalement produites dans le cortex surrénalien. Ils suivent un rythme quotidien strict dans l’organisme. Le taux de cortisol est le plus élevé le matin pour activer l’organisme et diminue tout au long de la journée. Ce rythme est contrôlé par l’horloge interne et peut être influencé par la lumière, le stress ou le sommeil. Les glucocorticoïdes ont de fortes propriétés anti-inflammatoires et immunosuppressives qui peuvent être utilisées pour contrôler l’activité du système immunitaire. C’est pourquoi ils sont largement utilisés en médecine. Le principal inconvénient est que les glucocorticoïdes provoquent également des effets secondaires graves en raison de leur capacité à moduler le métabolisme des sucres et des graisses : les patients peuvent développer une obésité, une hypertriglycéridémie, une stéatose hépatique, une hypertension artérielle ou un diabète de type 2.

« Comprendre comment les glucocorticoïdes contrôlent le cycle de 24 heures de l’activité génétique dans le foie et donc les niveaux de sucre et de graisse dans le sang offre de nouvelles perspectives pour la chronomédecine et le développement des maladies métaboliques. Nous avons pu décrire un nouveau lien entre le mode de vie, les hormones et la physiologie au niveau moléculaire, ce qui suggère que les personnes en surpoids peuvent réagir différemment à la libération quotidienne d’hormones ou aux médicaments à base de glucocorticoïdes. Ces mécanismes constituent la base du développement de futures approches thérapeutiques », souligne le professeur Henriette Uhlenhaut.