Adolescence, a vulnerable period to the effects of obesogenic diets on memory : Special emphasis on hippocampal and amygdala systems

L’obésité, considérée comme pandémique, est associée à l’apparition de troubles cognitifs et émotionnels chez l’Homme comme chez l’animal. La prévalence de l’obésité augmente de manière drastique chez les enfants et les adolescents. Or l’adolescence est une période primordiale pour la maturation des structures cérébrales (notamment l’hippocampe et l’amygdale) qui vont sous-tendre les processus cognitifs pour le restant de la vie de l’individu. Cependant, aucune étude n’avait investigué la potentielle vulnérabilité de cette période développementale aux effets de l’obésité sur la mémoire, comparativement à l’âge adulte. Nous avons donc effectué cette comparaison chez le rongeur, en modélisant l’obésité par une exposition à un régime hyper-lipidique (HL) pendant une période incluant l’adolescence versus à l’âge adulte uniquement (i.e. excluant l’adolescence). Nous mettons en évidence que l’obésité induite à l’adolescence provoque des altérations mnésiques, qui ne sont pas retrouvés lorsque l’obésité est induite à l’âge adulte. La majorité des études sur les effets de l’obésité ayant mis en évidence une altération des mémoires dépendantes de l’hippocampe, nous nous sommes tout d’abord focalisés sur les fonctions hippocampiques. Nous avons ensuite exploré le système amygdalien, impliqué dans les mémoires émotionnelles et peu étudié dans le cadre de l’obésité. Ces deux systèmes fonctionnels ont été appréhendés au travers d’approches comportementales visant à évaluer les performances mnésiques, mais également d’approches d’imagerie cellulaire et d’électrophysiologie afin d’évaluer la plasticité cellulaire au sein de ces structures. Nous mettons en évidence que l’obésité induite à l’adolescence impacte la mémoire et la plasticité de ces systèmes de manière bidirectionnelle en dégradant les fonctions hippocampiques et en exacerbant les fonctions amygdaliennes. Concernant les mécanismes impliqués dans ces effets nous mettons en évidence l’existence d’une exacerbation de la réponse inflammatoire spécifiquement au niveau de l’hippocampe chez les animaux exposés au régime HL à l’adolescence, ce qui pourrait expliquer les déficits des fonctions hippocampiques. Enfin, nous montrons que la dérégulation de l’axe corticotrope chez ces animaux est responsable des effets comportementaux et cellulaires observés au niveau des fonctions amygdaliennes. L’ensemble de ces résultats montre l’urgence de développer les études sur l’obésité juvénile, dont les effets importants sur les fonctions cognitives et émotionnelles pourraient engendrer une altération importante de la qualité de vie et une prise en charge accrue de ces sujets tout au long de leur vie.The obesity pandemic is linked to cognitive and emotional disorders in humans. Obesity prevalence in adolescence is increasing at an alarming rate. Adolescence is a crucial period for maturation of brain structures, like hippocampus and amygdala, particularly important for neurocognitive shaping required for whole life duration. However, no study investigated a potential higher vulnerability of this specific developmental period to the effects of obesity on memory. For this purpose we compared, in rodent models, the effects of high-fat diet (HFD)-induced obesity during adolescence (from weaning to adulthood) or at adulthood. We were able to demonstrate that adolescence is more vulnerable than adulthood to the effects of obesity on memory. Most of the studies interested in the effects of obesity on memory found deficits in hippocampal dependent memories. We therefore first focused on hippocampal functioning. We also extended this investigation to another memory system depending on amygdala, since little was known about the effects of obesity on this structure. Using behavioral approaches to evaluate memory performances, but also cellular imaging and electrophysiology to assess cellular plasticity, we evidenced that juvenile obesity affects both memory and plasticity in a bidirectional way, impairing hippocampal function and enhancing amygdala function. Looking for mechanisms to explain these effects, we found a potentiated inflammatory response specifically in the hippocampus that could explain decreased hippocampal function. We also demonstrated that deregulation of hypothalamo-pituitary-adrenal axis is responsible for increased amygdala plasticity and memory. Altogether these results suggest that obesity during adolescence predisposes to later maladaptive cognitive and emotional functions. This is a major concern as it could induce a significant impairment in quality of life of these individuals and contribute considerably to their social and occupational dysfunction