La leptine, hormone aux multiples fonctions
Modifié le 20 juin 2024
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La leptine est une petite protéine qui joue un rôle clé dans la régulation de l’appétit en agissant sur le centre de la satiété situé dans le cerveau. Au-delà de cette fonction primordiale, elle régule de nombreux processus biologiques dans l’organisme et s’avère cruciale pour notre santé digestive, osseuse et musculaire, ainsi que pour la fertilité et l’immunité
Les effets digestifs de la leptine
L’une des cibles principales de la leptine est le système digestif, où elle peut jouer des rôles distincts selon le contexte, pathologique ou non. Sécrétée par les cellules épithéliales de l’estomac quand nous mangeons, la leptine est libérée dans le suc gastrique, puis une partie encore active atteint l’intestin. Là, elle interagit avec de nombreux récepteurs disséminés le long de la paroi intestinale, modulant ainsi diverses activités digestives.
Action coupe-faim
La leptine induit d’abord une sensation de satiété en collaboration avec la cholécystokinine, une autre hormone libérée lors des repas. Ces hormones se lient à des récepteurs situés sur les terminaisons des nerfs vagues, qui agissent comme des capteurs dans l’estomac et l’intestin.
Elles envoient ainsi un signal de satiété à une région de l’hypothalamus, le centre de contrôle de l’appétit dans le cerveau, qui incite à arrêter de manger. Ce mécanisme est essentiel pour maintenir un équilibre énergétique sain et prévenir la suralimentation. Il complète l’action directe de la leptine déversée dans le sang sur l’hypothalamus.
Absorption des nutriments
La leptine agit également sur le devenir des nutriments consommés au cours du repas. Elle facilite l’absorption des glucides et des protéines au niveau de l’intestin, en modulant la quantité ou l’activité de divers transporteurs. En revanche, elle freine la libération des lipides dans le sang en limitant la disponibilité des apolipoprotéines responsables de leur acheminement.
Une autre de ses actions bénéfiques concerne le butyrate, un acide gras à courte chaîne produit par les bactéries du microbiote vivant dans le côlon. Ce composé est la principale source d’énergie utilisée par les cellules qui le composent, le colonocytes. La leptine augmente la quantité de MCT-1, la protéine chargée de le transporter de l’intérieur de l’intestin vers le milieu cellulaire.
Guérison des lésions
La leptine apparaît par ailleurs en mesure de favoriser la guérison des ulcères d’estomac, en stimulant la production d’oxyde nitrique, d’histamine et de TGF-α, un composé protecteur de la muqueuse gastrique, et en réduisant les niveaux de stress oxydatif.
Elle renforce par ailleurs la fonction de barrière intestinale, stimule la sécrétion de mucine et limite les blessures de la muqueuse de l’intestin.
Exacerbation de l’inflammation
La leptine peut en revanche promouvoir les phénomènes inflammatoires associés à certaines situations pathologiques, à la fois au niveau de l’estomac et de l’intestin.
Par exemple, chez les personnes infectées par la bactérie pathogène Helicobacter pylori, la production de leptine est augmentée au niveau de la muqueuse de l’estomac. Elle provoque une élévation de la quantité de certains messagers inflammatoires, l’IL-1β et l’IL-6, pour stimuler les défenses de l’organisme et tenter de contrôler l’infection. Le taux de leptine circulant dans le sang n’est quant à lui dépendant de la présence ou non de ce microbe dans l’estomac.
Les cellules du côlon ne produisent pas de leptine en situation normale. En revanche, lorsque des phénomènes inflammatoires sont à l’œuvre, en cas de maladie inflammatoire chronique de l’intestin par exemple, elles se mettent à synthétiser de la leptine. La leptine libérée active le NF–kB, un composé qui amplifie l’inflammation. Les niveaux sanguins de leptine sont élevés chez les personnes atteintes de rectocolite hémorragique, l’une de ces pathologies.
Rôles sur la sphère musculo-squelettique
La quantité de masse grasse présente dans notre corps influence directement la santé et la fonctionnalité des muscles et des os. Il existe un dialogue complexe entre la masse graisseuse, musculaire et osseuse, dans lequel la leptine joue un rôle central.
Le muscle, lieu de production et d’action de la leptine
Des études menées sur des cultures de cellules musculaires, les myocytes, ont permis d’observer qu’elles sont en mesure de libérer de la leptine. Des chercheurs ont voulu savoir si ce phénomène a bien lieu en situation réelle.
Ils ont pour cela ont recruté 16 volontaires en bonne santé et analysé la présence de leptine dans les vaisseaux sanguins adjacents aux muscles d’une part, et aux tissus graisseux sous-cutanés d’autre part. Les graisses sont le principal site de production de la leptine dans l’organisme.
Les mesures effectuées ont confirmé la sécrétion musculaire de leptine. Elle est loin d’être négligeable : elle atteint 0,5 nanogramme par minute pour 100 g de tissu, là où la graisse en relargue 0,8 ng/min/100 g. Les auteurs de l’étude ont commenté ces résultats en soulignant :
« Chez les jeunes sujets en bonne santé, la contribution du muscle squelettique à la production de leptine dans l’organisme pourrait être substantielle en raison de sa plus grande masse par rapport à la masse adipeuse. »
Emil Wolsk et al.
Des récepteurs identifiés dans le muscle
Une forme longue du récepteur de la leptine a d’ailleurs été identifiée au niveau des muscles, prouvant la capacité de cette hormone à interagir à ce niveau.
Et leur présence est cruciale : chez les souris n’en disposant pas en raison d’une particularité génétique, la masse musculaire et le diamètre des fibres sont réduits de 30 à 40 %.
En cas d’atrophie musculaire provoquée par une immobilisation prolongée, l’expression des récepteurs de la leptine augmente, dans une tentative de l’organisme pour corriger la situation.
Effets sur le métabolisme des lipides
Au niveau musculaire, la leptine intervient tout d’abord sur le métabolisme des lipides. Elle facilite la captation des acides gras présents dans le sang par les cellules musculaires, en augmentant la présence d’une protéine de transport qui leur est dédiée, la translocase des acides gras (FAT/CD36).
Une fois dans la cellule, les acides gras sont acheminés dans les mitochondries, où ils subissent la β-oxydation. Ce processus convertit les acides gras en unités d’acétyl-CoA, qui sont ensuite utilisées dans le cycle de Krebs pour produire de l’ATP. La leptine améliore le déroulement de cette étape, fournissant plus d’énergie aux cellules musculaires. En favorisant l’utilisation des acides gras, elle limite leur stockage sous forme triglycérides.
Une étude chez la souris a permis de quantifier les effets de la leptine dans ce cadre. Le traitement des muscles avec ce composé a conduit à une augmentation de 42% de l’oxydation des acides gras dans le muscle soléaire, présent au niveau du mollet. Leur conversion en triglycérides a quant à elle diminué de 35%.
L’influence de la leptine sur l’oxydation des acides gras dans le muscle est à la fois directe, en réponse à la liaison avec son récepteur, mais également indirecte, par ses effets sur l’hypothalamus, qui agit ensuite sur les cellules musculaires.
Interaction avec l’insuline pour la croissance musculaire
Des chercheurs se sont par ailleurs intéressés aux effets de la leptine sur le métabolisme du glucose dans le muscle. Ils ont pour cela administré ce composé directement dans le cerveau d’un groupe de rats et établi des comparaisons avec des animaux non traités.
Ils ont procédé à diverses mesures au niveau d’un muscle de la patte, le muscle gastrocnémien. Elles ont révélé que la leptine provoque une augmentation de la prolifération des cellules et de la surface des fibres musculaires, témoins d’une croissance musculaire.
La leptine a engendré ces effets bénéfiques en activant la signalisation de l’insuline, comme en a témoigné l’augmentation de l’activation de Akt et mTOR, deux de ses éléments clés. Les niveaux de GLUT4, un transporteur de glucose, et de glycogène qui assurent respectivement le transport et le stockage du glucose dans les muscles ont ainsi été optimisés.
Impact sur la perte musculaire liée au vieillissement
Plusieurs études ont examiné le lien éventuel entre la concentration sanguine en leptine et la santé musculaire, tout particulièrement au cours du vieillissement.
Un faible taux de leptine a été mis en évidence chez des personnes souffrant de sarcopénie, une perte de masse et de force musculaire qui peut survenir au cours du vieillissement. Cette étude fait écho à des données recueillies chez l’animal, qui indiquent que la leptine influence la force de contraction musculaire et s’oppose à la dégradation des muscles.
À l’opposé, des niveaux très élevés de leptine ont été associés au déclin de la fonction physique, en particulier chez des femmes d’âge moyen. Chez des hommes sous hémodialyse, un taux élevé de leptine a également été impliqué dans une altération de la force de préhension au niveau de la main et une détérioration de la qualité des muscles.
Ces observations, qui peuvent sembler paradoxales, s’expliquent par le phénomène de résistance à la leptine. Dans cette situation, l’organisme ne réagit plus à la présence de ce signal, produit en trop grande quantité. Si elle est favorisée par l’obésité, certaines données suggèrent que le vieillissement en lui-même promeut la résistance à la leptine.
Une intervention complexe sur le métabolisme osseux
La leptine intervient dans le métabolisme osseux, comme en atteste l’observation du squelette des souris dont l’organisme est privé de ce composé en raison d’une mutation génétique. Chez ces animaux, le processus de construction des os est plus intense. Lorsqu’on leur administre de la leptine au niveau cérébral, une perte de masse osseuse est observée.
Un double rôle
Ces données semblent ainsi indiquer que la leptine est un inhibiteur de la formation de l’os. Pourtant, des travaux menés par la suite ont montré que son influence est bien plus complexe. Elle exerce en réalité des effets spécifiques sur les différentes parties du squelette.
Nos os se composent de deux parties distinctes : l’os cortical et l’os trabéculaire. L’os cortical, qui représente environ 80 % de la masse de notre squelette, est caractérisé par une faible porosité et forme la couche externe des os. On le trouve principalement dans la partie centrale des os longs.
L’os trabéculaire, qui est plus poreux, se situe au cœur de l’os – à l’intérieur des vertèbres notamment – et aux extrémités des os longs.
Si la leptine a un effet défavorable sur la formation de l’os trabéculaire, elle facilite le développement de l’os cortical. Elle agit par l’intermédiaire de l’hypothalamus, en réduisant la production de neuropeptide Y. Ce composé, connu pour stimuler l’appétit, est également un inhibiteur de la formation de ce tissu osseux.
Leptine et ostéoporose
Face à la dualité de son rôle, il peut être difficile de savoir si la leptine exerce un effet global favorable ou non sur la santé osseuse. Cet aspect a été étudié chez les femmes ménopausées, particulièrement sujettes à la perte de densité osseuse.
Des analyses menées auprès de 39 femmes âgées de 48 à 78 ans ont révélé que le taux sanguin de leptine est corrélé à la densité minérale osseuse. Il est réduit chez les femmes ayant souffert de fractures vertébrales. Une même tendance a été observée dans un groupe de 110 femmes ménopausées, les participantes atteintes d’ostéoporose présentant un poids corporel, un IMC et un taux de leptine plus bas que celles n’en souffrant pas.
Des chercheurs ont procédé à une analyse globale des résultats de 34 études de ce type et ont mis en exergue l’effet protecteur de la leptine contre l’ostéoporose. Ils ont souligné que la leptine parvient à s’opposer à la résorption osseuse en élevant la production de deux composés protecteurs. Il s’agit de l’ostéocalcine, une protéine essentielle à la formation de la matrice osseuse, et de l’ostéoprotégérine. Cette glycoprotéine se lie à un récepteur, RANKL, prenant la place de son ligand habituel, un puissant activateur des cellules qui dégradent l’os (les ostéoclastes). Elle prévient donc son action destructrice.
Une modulatrice de la fertilité et de l’immunité
La leptine remplit des fonctions plus inattendues dans l’organisme. Elle module notre fertilité et notre capacité à se préserver contre différentes menaces, par l’intermédiaire du système immunitaire.
Régulation des fonctions reproductrices
La fonction de reproduction exige un équilibre nutritionnel optimal, et la leptine agit comme un messager clé indiquant au cerveau si les réserves énergétiques du corps sont suffisantes pour la soutenir. Elle joue également un rôle dans le déclenchement de la puberté, chez les filles comme chez les garçons. Un taux trop bas ou au contraire trop élevé de leptine représente une menace pour la fertilité.
Mode d’action
Dans le cerveau, la leptine stimule l’activité des neurones impliqués dans la production de gonadolibérine (GnRH), une hormone critique pour la reproduction, au niveau de l’hypothalamus. La GnRH agit ensuite sur l’hypophyse, qui produit en réponse deux autres hormones, l’hormone lutéinisante (LH) et l’hormone folliculo-stimulante (FSH). À ce niveau, la leptine augmente la production de récepteurs pour la GnRH, optimisant son action.
Chez les femmes, la FSH stimule la croissance et la maturation des follicules ovariens, qui contiennent les ovules. La LH déclenche quant à elle l’ovulation, la libération de l’ovule mature, et la formation du corps jaune, qui produit la progestérone nécessaire à la préparation de l’utérus pour une éventuelle grossesse. Chez les hommes, la FSH est essentielle pour la production des spermatozoïdes, et la LH encourage les cellules de Leydig du testicule à produire de la testostérone.
Différences femme-homme
Dès l’âge de 10 ans chez les garçons, la concentration sanguine de leptine commence à diminuer, en raison de l’augmentation progressive de la production des hormones sexuelles masculines. Les androgènes ont en effet un rôle inhibiteur sur la sécrétion de leptine. Chez les hommes adultes, les niveaux de leptine représentent seulement de 10% à 50% de ceux des femmes, ce qui est favorable pour leur fertilité. Un excès de leptine sanguin risque en effet d’interférer avec la production de testostérone, en compromettant l’efficacité des enzymes impliquées dans ce processus comme la 17,20-lyase.
Les niveaux de leptine observés chez les femmes sans surpoids sont proches de ceux des hommes souffrant d’obésité. Les hormones sexuelles féminines, les œstrogènes, stimulent la libération de leptine par les cellules du tissu graisseux, les adipocytes. Un taux insuffisant de leptine peut entraîner des irrégularités menstruelles ou une aménorrhée (absence de menstruation), affectant ainsi la fertilité féminine.
Stimulation des défenses immunitaires
La majorité des cellules du système immunitaire possède des récepteurs à la leptine, qui gouverne leur capacité de prolifération et leur activité. Elle leptine agit comme un signal inflammatoire, capable de déclencher à la fois la réponse immunitaire de première ligne (innée) ou la réponse adaptative plus sophistiquée.
Pour l’immunité innée, la leptine renforce l’efficacité des lymphocytes NK à détruire les cellules infectées par des virus ou bactéries ou devenues cancéreuses. Elle active également d’autres cellules immunitaires comme les granulocytes, les cellules dendritiques ou les macrophages.
Au sein de l’immunité adaptative, la leptine stimule la prolifération des lymphocytes T et B naïfs, nécessaires pour reconnaître et réagir spécifiquement avec les agents pathogènes. Elle limite l’apparition des lymphocytes T régulateurs, impliqués dans la suppression de la réponse immunitaire. Elle oriente cette composante de l’immunité vers une réponse plus agressive contre les infections, en favorisant l’activité des lymphocytes CD4 de type Th1, pro-inflammatoires, plutôt que celle des Th2 aux propriétés anti-inflammatoires.
Dans ce contexte, la leptine est indispensable pour que le système immunitaire fonctionne correctement. Chez les souris ne produisant pas de leptine ou déficientes en son récepteur, ce qui dans les deux cas prive leur organisme de son action, on observe différentes anomalies immunitaires. Leur thymus – un organe immunitaire assurant la maturation et la différenciation des lymphocytes T – est atrophié, le nombre de lymphocytes de leur organisme est réduit et l’action des lymphocytes NK est défaillante.
Chez l’être humain, un faible taux de leptine associé à la malnutrition ou à l’opposé, la résistance à la leptine provoquée par l’obésité, représentent ainsi des situations critiques pour l’équilibre immunitaire.
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