Nutrition et comportement alimentaire I : rythme prandial (1h30) DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire Nutrition et comportement alimentaire I : rythme prandial (1h30) Michèle Chabert EPHE UMRS 872 505 INSERM-Paris VI mchabert@bhdc.jussieu.fr - DUSEN Paris 13 – 2006/07 (3 cours, total = 10h)

Titre des cours Rappels sur nos besoins Le repas ; le signal de faim : rythme prandial La séquence alimentaire ; rythme nycthéméral la gestion des réserves d’énergie Le choix des aliments ; le contrôle du rassasiement Facteurs de dysrégulation du bilan d’énergie ; intérêt des allégés

DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire Pourquoi manger ? (réponses à retenir) Quand manger ? rappels sur nos besoins, les bilans : énergie, éléments de constitution et de fonctionnement le plaisir alimentaire

(nutriments + 02 → CO2 + H20 + énergie) I Rappels, pourquoi manger ? 1°) Les besoins nutritionnels (monogastrique) L’organisme vivant est une machine à énergie chimique (nutriments + 02 → CO2 + H20 + énergie) qui a des besoins qualitatifs (énergie, matériaux de structure, « lubrifiants ») et des besoins quantitatifs; (analyseur des besoins; éveil sensoriel → motivation) qui doit chercher, sélectionner dans son environnement et ingérer des matières qui correspondent à ses besoins (analyseur périphérique)

besoins Motivation fonctionnement au repos, 70% MASSE DE STRUCTURE ossature masse musculaire : 6kg protéines 24 000kcal TISSUS homme 70 kg sédentaire neutralité thermique ENERGIE DEPENSEE fonctionnement au repos, 70% activité physique, 20% thermogenèse alimentaire,10% thermorégulation, réparation, ALIMENTS : vitamines, sels minéraux glucides, lipides, protides fibres... TRACTUS GASTRO-INTESTINAL 2400 kcal/jour SANG carburants circulants 124 kcal (1h15 de vie) déchets glycogène foie : 70 g 280 kcal glycogène musculaire : 120 g 480 kcal lipides tissu adipeux : 15 kg 135 000 kcal RESERVES:

DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire Les glucides (4kcal/g): du glucose, juste le nécessaire DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire Oxygène + Glucose : survie des cellules nerveuses. forte hypo-glycémie brutale : coma, mort. hyper-glycémie prolongée : « stress oxydant », destruction lente de certains tissus vitaux. Pancréas + ++ glucose Repas insuline glycogène besoin énergie

Les glucides (4kcal/g) L’utilisation du glucose dépend de la sécrétion d’insuline concomitante. L’insuline stimule l’oxydation glucidique la mise en réserves du glucose sous forme de glycogène

Les protéines (4kcal/g) En situation physiologique postprandiale, le catabolisme des acides aminés conduit à la néoglucogénèse (Tappy et al., 1992). 1g de protéines constitue un apport tardif et progressif de 0,54 g de glucose (Livesey & Elia, 1988).

Les lipides (9kcal/g) Les acides gras sont brûlés (oxydés) en fonction de leur disponibilité, donc en fonction de leur concentration plasmatique. or l’insuline module cette concentration : (1) en favorisant le stockage adipocytaire (2) en freinant la libération des AG par les adipocytes TG LPL LHS AG + Lipoprotéine lipase Lipase hormono-sensible

limiter l’insulinémie pour mieux utiliser les lipides La contribution des lipides dans le métabolisme interprandial dépend de l’insuline. Glucose Insuline + - Conclusion : limiter l’insulinémie pour mieux utiliser les lipides - Acides gras Acétyl-CoA + Cycle de Krebs effet Randle

DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire L’insuline stimule les stockages TG Lipides Acides gras - + Pancréas + insuline besoin énergie glycogène ++ glucose Repas

DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire Pourquoi manger ? 2°) Les bilans Adulte : poids et composition corporelle stables ; le bilan des entrées et des sorties est équilibré à plus ou moins long terme, il est régulé. Entrées (apports) Sorties (dépenses) C ’est en modifiant le plaisir que nous apporte le comportement alimentaire que notre organisme modifie notre comportement. C ’est ainsi que nos préférences alimentaires vont varier en fonction de nos besoins et qu ’un même aliment nous fait très plaisir au début du repas et ne nous fait plus plaisir à la fin du repas. L ’anticipation est d ’autant meilleure que les conditions de vie permettent à l ’organisme d ’apprendre. Pour cela, il faut que le nombre des repas soit constant et que ces repas soient pris à heures fixes L’effecteur principal de cette double régulation est le contrôle de la prise alimentaire, c’est à dire le contrôle des entrées.

A l’âge adulte, le poids et la composition corporelle sont stables. DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire A l’âge adulte, le poids et la composition corporelle sont stables. Il existe donc une double régulation: du bilan des entrées et des dépenses d’énergie, du bilan des entrées et des pertes des matières de constitution de l’organisme. Cette régulation est très efficace les bilans sont équilibrés alors que les besoins sont permanents et fluctuants et que la prise alimentaire est épisodique. à l’âge adulte, le poids et la composition corporelle sont stables à plus ou moins long terme. Il existe donc une double régulation: du bilan des entrées et des dépenses d’énergie, du bilan des entrées et des pertes des matières de constitution de l’organisme. Cette régulation est très efficace le bilan d’énergie est équilibré alors que les besoins sont permanents et fluctuants et que la prise alimentaire est épisodique. Les cellules nerveuses meurent si soudainement privées de Glucose ou d ’oxygène Il existe donc des possibilités d ’adaptation des entrées (contrôle du choix alimentaire et de la quantité ingérée) en fonction des besoins ou du biotope qui évoluent. à l ’âge adulte, le poids est stable à plus ou moins long terme (même à très long terme, femmes américaines, entre 25 et 65 ans, 18 tonnes de nourriture ingérée en 40 ans, gain pondéral moyen de 11 kg, erreur < 0,03%)

Le bilan des entrées et des sorties est positif si : (dépenses) Sorties (dépenses) Entrées (apports) Entrées (apports) Surconsommation Dépenses trop faibles Un minimum d’activité physique est indispensable

Le poids est stable…les réserves sont stables Le maintien des réserves à un niveau constant implique que la prise alimentaire soit rétro-contrôlée par ce niveau,... ou par une autre variable dont ce niveau dépend. (flux d’énergie entrant dans les réserves)

D’après vous…?? Comment notre organisme contrôle t-il le comportement alimentaire ? c’est à dire comment fait-il pour que nous mangions - quand nous en avons besoin ? « J’ai faim » - et ce dont nous avons besoin ? « J’ai faim de … »

I Pourquoi manger ? 2°) Le plaisir Le comportement alimentaire est un comportement comme les autres, il n’existe que parce qu’il procure un plaisir…(récompense) ou parce qu’il permet d ’échapper à une punition. C’est en modulant le plaisir alimentaire que l’organisme contrôle le comportement d’ingestion.

Le plaisir : expression de la double régulation DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire Le plaisir : expression de la double régulation Nous avons faim manger nous procure du plaisir (régulation quantitative : énergie) Nous avons faim de… certains aliments nous font plus plaisir que d’autres, nous choisissons nos aliments (régulation qualitative : constituants)

D’après vous : Quand manger ? 1°) Plusieurs réponses possibles !... DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire D’après vous : Quand manger ? 1°) Plusieurs réponses possibles !... besoin de : nourriture : on a faim ... : c’est l’heure … ... on fait un repas … Plaisir !... réconfort : on a envie de ... : on s’ennuie ... : on est stressé ... …on grignote !

II Quand manger ? 2°) La séquence alimentaire : rappel des définitions DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire II Quand manger ? 2°) La séquence alimentaire : rappel des définitions la prise alimentaire est discontinue et est constituée de repas le sujet nourri à volonté et non perturbé recherche l’aliment lorsqu’il a faim (éveil sensoriel) au cours de l’ingestion, le plaisir décroît puis s’annule ; le sujet est rassasié. Le rassasiement (satiation) est largement conditionné. entre deux repas, le sujet est en état de satiété (satiety), il n’a pas faim et ne va pas rechercher l’aliment….. mais il peut l’accepter !…

DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire La séquence alimentaire : rappel des définitions repas, faim, satiété, rassasiement Prise alimentaire cumulée signal de faim intervalle - postprandial Temps état de satiété rassasiement la prise alimentaire est discontinue et est constituée de repas le sujet nourri à volonté et non perturbé recherche l’aliment lorsqu’il a faim (éveil sensoriel) au cours de l’ingestion, le plaisir décroît puis s’annule ; le sujet est rassasié. Le rassasiement (satiation) est largement conditionné. entre deux repas, le sujet est en état de satiété (satiety), il n’a pas faim et ne va pas rechercher l’aliment….. mais il peut l’accepter !…

LE CYCLE PRANDIAL : ? (sujet nourri à volonté) Peut-on prévoir la taille du repas ? NON Peut-on prévoir la durée de l’état de satiété ? OUI Temps ? compensation ? anticipation Temps

II Quand manger ? 3°) le repas : réponse anticipée aux besoins à venir DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire II Quand manger ? 3°) le repas : réponse anticipée aux besoins à venir La corrélation postprandiale Chez le sujet nourri à volonté et non perturbé: L ’intervalle de satiété qui suit l’ingestion du repas est d ’autant plus long que le contenu énergétique du repas est plus grand. Le sujet anticipe ses besoins, il se prépare. On peut prévoir l’heure du repas, on ne peut pas prévoir sa taille.

intervalle repas à repas (min) 60 180 300 360 2 4 6 8 10 premiers repas, phase activité r = 0,91 (n=38) intervalle repas à repas (min) taille du repas (g) (d’après Le Magnen et Devos, 1980)

intervalle repas à repas (min) derniers repas, phase activité r = 0,48 (n=38) 60 180 300 360 intervalle repas à repas (min) 2 4 6 8 10 60 180 300 360 premiers repas, phase activité r = 0,91 (n=38) 2 4 6 8 10 taille du repas (g) (d’après Le Magnen et Devos, 1980)

DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire II Quand manger ? 4°) Le signal métabolique de la faim : la glucopénie, l’hypoglycémie préprandiale. nombreuses hypothèses ….. théorie ischymétrique « Théorie glucostatique » (Jean Mayer 1953) : signal de faim : « glucopénie » : manque de disponibilité glucose Différence artério-veineuse s’annule avant le repas. Glucopénie induite (par injection d’insuline ou d’un inhibiteur de l’oxydation du glucose) -> repas

Montage expérimental pour l’enregistrement en continu de la prise alimentaire et de la glycémie

c a b - 110 100 90 80 Glycémie mg/dl 1g 3min Glycémie du rat avant, pendant et après un repas pris spontnément. a : le phénomène hypoglycémique préprandial b : le début du repas c : hyperglycémie postabsorptive (Louis-Sylvestre & Le Magnen 1980)

L’hypoglycémie préprandiale Tout repas pris spontanément par un sujet non perturbé et privé de repère horaire est consécutif à une glucopénie résultant d’une baisse de la glycémie (et de l’insulinémie)

Hypoglycémie préprandiale, rat

Montage expérimental pour l’enregistrement en continu de la glycémie chez l’Homme

DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire Demande du dîner Déjeuner acides gras insuline glucose Homme REPAS Evolution des concentrations plasmatiques, après consommation d’un déjeuner équilibré. (Marmonier et al., Am J Clin Nutr 1999, 70:854-56.)

Remarques sur la mesure de l’état de faim (Homme) DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire Question « Avez-vous faim ? » Réponse « J’accepte cette quantité de nourriture » Question « Quand voulez-vous manger ? » Réponse « Maintenant je suis motivé à aller manger » grignotage Faim ? repas « J’ai faim » repas repas temps

Un lien de cause à effet? RAT

Sources d’énergie entre deux repas ? DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire Sources d’énergie entre deux repas ? % 100 Lipides Glucides « faim » Protéines Repas 1 temps Repas 2

Description de l’hypoglycémie préprandiale DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire Description de l’hypoglycémie préprandiale de faible ampleur <= 5%, dure 20 à 30 min.(homme) existe en absence d’aliment (non conditionnée) est spontanément corrigée si absence d’aliment si l’hypoglycémie est corrigée de façon endogène ou exogène, le repas n’existe que lorsqu’une nouvelle hypoglycémie apparaît. Il existe donc une relation de cause à effet entre l’hypoglycémie préprandiale et le déclenchement du repas.

Origine de l’hypoglycémie préprandiale DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire Origine de l’hypoglycémie préprandiale n’est pas due à une diminution du contenu des réserves d’énergie (glycogène hépatique augmente au cours de la journée, pareil pour la masse adipeuse) est associée à une diminution du flux de glucose produit par l’absorption intestinale. La réserve gastro-intestinale est (partiellement ?) épuisée.

Sites sensibles à l’hypoglycémie préprandiale DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire Sites sensibles à l’hypoglycémie préprandiale ne sont pas les chimio-récepteurs  présents dans l’intestin ni les glucorécepteurs hépatiques (transplantation hépatique) sont neurones, localisés au niveau du SNC, près des ventricules, dans des noyaux du pont et dans l’hypothalamus latéral. Sites sensibles à l’hypoglycémie préprandiale ne sont pas les chimio-récepteurs  présents dans l’intestin ni les glucorécepteurs hépatiques (transplantation hépatique) sont neurones, localisés au niveau du SNC, près des ventricules, dans des noyaux du pont et dans l’hypothalamus latéral. (voir transparent) Leur activité diminue après application locale de glucose. Leur activité augmente après application locale d’un antagoniste du métabolisme du glucose ou application d’insuline ou d’acides gras.

Cerveau Cortex Corps calleux 3e ventricule Septum pellucidum Thalamus Fornix Hypothalamus Chiasma optique Hypophyse Cervelet 4e ventricule Tronc cérébral Moelle épinière

DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire Hypothalamus latéral LH Centre parasympathique Stimule le tonus parasympathique Stimule la prise alimentaire Si lésion LH : Aphagie « Centre de la faim » RAT

Si hypoglycémie induite ? (inhibition de la réabsorption rénale du glucose par phlorizine) L’activité des neurones glucosensibles du LH est rapidement (6min.) modifiée en fonction de la glycémie périphérique. RAT Hiimi 88

pas reste Prise alimentaire spontanée Prise alimentaire induite (insuline, 2DG) Réponses métaboliques induites ( ‘  ’ ) Lésion LH Glucose local dans LH pas reste Prise alimentaire spontanée Prise alimentaire induite (insuline, 2DG) Réponses métaboliques induites ( ‘  ’ )

Neurone de prise alimentaire Signaux sensoriels codés Hypothalamus latéral Humeur Neurone de prise alimentaire Signaux sensoriels codés détermine le plaisir apporté par les signaux sensoriels codés et le comportement d’ingestion goût sucré odeur de nourriture présence d’un aliment (apprentissage) Neurone de la faim (signaux métaboliques) contrôlé par niveau d’utilisation du glucose distension gastrique (ghreline) insuline leptine ( modifié d'après E.T. Rolls, 1976)

DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire Le LH = « Centre de la faim » L’hypothalamus latéral est un centre de décision qui reçoit et « compare » des informations portant sur l’état métabolique du sujet (glycémie, réserves adipeuses…, état de distension gastrique..) l’état de l’environnement (présence ou non d’aliments, nature des aliments) l’état psychologique du sujet (anxiété…) Il motive le comportement alimentaire par l’hédonisme neurones phasiques, actifs pour recherche de l’aliment neurones toniques actifs pour maintien du comportement d’ingestion.

II Quand manger ? 5°) Le déclenchement conditionné du repas (1) Stimulus non conditionné  réponse non conditionnée signal de faim  consommation  bien-être (2) signal de faim (SNC)  consommation (RNC) bien-être + stimuli non conditionnés (heure - sonnerie - lumière - convivialité - environnement) (3) après conditionnement : stimuli conditionnés  réponse conditionnée heure - sonnerie - lumière  consommation  bien-être

DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire Le repas conditionné par l’heure : une anticipation optimale. D’après vous pourquoi ? Pensez à votre expérience… La glucopénie signale que la réserve gastrique est bientôt vide. Devancer ce signal de quelques minutes (30 à 45 min) ou répondre à ce signal est la meilleure façon de se nourrir. Avantages ? Attendre d’avoir trop faim risque de brouiller le message. Comment ? La glucopénie signale que la réserve gastrique est bientôt vide. Devancer ce signal de quelques minutes (30 à 45 min) ou répondre à ce signal est la meilleure façon de se nourrir. Avantages ? Éviter la fatigue, rester attentif et performant, Se préparer un repas équilibré et ne pas manger seul Attendre d’avoir trop faim risque de brouiller le message. Comment ? S’énerver Avoir trop faim, prendre ce qui est gras et sucré

DUSEN Paris 13 -2007-Comportement alimentaire le repas conditionné; avantages et inconvénients Lorsque le stimulus non conditionné du repas est régulièrement associé à certains paramètres environnementaux, ceux-ci deviennent des stimuli conditionnés de la prise alimentaire (PA). La PA conditionnée par l’heure correspond à un besoin anticipé et ne perturbe pas le contrôle du comportement alimentaire. Manger sans avoir faim ?….Oui, si c’est à l’heure habituelle du repas !

II Quand manger. 6°) Le stress, cause possible de consommation…… II Quand manger ? 6°) Le stress, cause possible de consommation……. et de surconsommation... Cette réponse comportementale ne répond pas à un besoin métabolique, elle peut perturber le contrôle du comportement et induire un surpoids (ou un sous -poids chez certains sujets) à revoir dans le chapitre « dysrégulations »

Je retiens….le repas Anticipe un besoin métabolique est déclenché par un petit signal non conditionné : « hypoglycémie » ou par un signal conditionné : heure on peut prévoir l’heure du repas, pas sa taille

Pause ….