Physiological changes and long-term recovery in a murine model of separation associated with a time restricted feeding : tool for the study of consequences of Anorexia Nervosa

L'anorexie mentale (AM) est un trouble du comportement alimentaire qui se caractérise par une recherche obsessionnelle de minceur, une forte réduction de la prise alimentaire et une distorsion de l'image de soi. Elle est associée à de multiples perturbations endocriniennes et métaboliques, et à une altération de la masse et de la microarchitecture osseuses. Les facteurs et les mécanismes qui interviennent dans cette maladie sont très mal connus ce qui limite les options thérapeutiques. Il est donc nécessaire de développer un modèle animal qui reproduise les perturbations physiologiques observées en AM et permette d'étudier les facteurs associés à l'altération osseuse. Dans ce but nous avons développé un modèle murin avec une restriction du temps d'accès à l'alimentation associée à un stress induit par la séparation (separation-based anorexia, SBA). Cette phase SBA de 10 semaines est suivie d'une phase de récupération en conditions standard (REC) de 10 semaines. Chez les souris femelles C57B1/6 en fin de croissance rapide, la phase SBA induit une perte rapide et importante du poids corporel. L'analyse de la composition corporelle par DEXA révèle une diminution rapide de près de 40% de la masse grasse ainsi qu'une baisse progressive de la masse maigre et un arrêt de l'acquisition de la masse osseuse. Au niveau des tibias, la densité minérale cortical et la microarchitecture trabéculaire sont altérées. L'observation des frottis vaginaux et la mesure des ovaires révèlent une perturbation importante des fonctions reproductrices. Les tests de tolérance au glucose ont montré que les souris SBA ont une capacité très élevée à corriger la glycémie. Ces animaux sont fortement hypoleptinémiques, et l'axe GH-IGF-1 est très perturbé. L'étude de l'expression génique de différents tissus adipeux a montré une augmentation du niveau des marqueurs de lipogénèse et de lipolyse, ainsi qu'une forte induction du phénotype "adipocyte brun" dans le tissu adipeux sous-cutané. Après deux semaines de REC, les souris SBA retrouvent très rapidement leur poids corporel, leurs masses maigre et grasse. La masse minérale toujours basse à ce stade est corrigée après 10 semaines de REC, ainsi que la microarchitecture osseuse (étude préliminaire). Tous les autres paramètres étudiés sont normalisés, sauf l'hypoleptinémie qui étonnamment persiste même après 10 semaines de protocol REC et malgré la normalisation de la masse adipeuse. D'après ces résultats, on peut conclure que le modèle SBA reproduit de nombreuses perturbations physiologiques observées en AM. La phase de REC révèle que ces souris ont une importante capacité de récupération. L'hypoleptinémie persistante pourrait favoriser la récupération. L'identification des mécanismes impliqués pourrait fournir des pistes thérapeutiques afin de favoriser la reconstitution du capital osseux des patientes anorexiques.Anorexia nervosa (AN) is an eating disorder mainly developed in adolescent girls and young women. It is characterized by an obsessive search for thinness, a profound undernutrition and a distorted self-image.It is associated with multiple endocrine and metabolic disturbances, decreased bone mass and microarchitectural alteration. Some of the developed adaptations are supposed to be involved in the blockade of the pathologic state. Unfortunately, these adaptations are poorly known and most of them cannot be studied on patients. So it is necessary to develop an animal model which mimics the main consequences observed in human pathology and allows studying the recovery process. For this purpose we adapted a murine model of time restricted feeding associated with chronic stress induced by separation-based anorexia (SBA). C57B1/6 female mice are submitted to a long term SBA protocol (10 weeks) and then a long term phase of recovery (10 weeks). At the beginning of the protocol mice are 8 weeks old, so their fast growth is finishing. SBA protocol induced a rapid and significant loss of body weight. Body composition analysis by DEXA showed a 40% decrease of the fat mass, a progressive loss of lean mass and a blockade of bone mass acquisition. Mice deveoped a high glucose tolerance. The observation of vaginal smears revealed a disruption of the estrous cycle and ovarian histology showed an atrophy of the ovaries. These two alterations suggest a major alteration of reproductive functions. These animals showed a very low leptinemia, and the GH/IGF-1 axis was disrupted. The study of bone alteration by microtomography indicated an alteration of bone microarchitecture and of cortical bone mass, mimicking osteoporosis often described in AN patients. Body weight, lean and fat masses were normalized quickly during the REC protocol. Bone mineral content still low after 2 weeks of REC protocol was fully corrected after 10 weeks. The estrous cycle ovarian size and the GH/IGF-I were normalized. Surprisingly, hypoleptinemia persisted even after 10 weeks of REC and despite the normalization of the fat mass. This result has been confirmed by the low level of leptin gene expression in various adipose tissues. Finally, the SBA protocol is valuable model of AN because numerous physiological alterations described in AN are mimicked in this model. The recovery phase revealed the high capacity of mice to normalize the long term alterations. Persitent hypoleptinemia could contribute to the normalization of body composition. However, the balance between central and peripheral effects of the uncorrected hypoleptinemia remains to be determined. This persisting hypoleptinemia could be used for the revision of the therapeutic strategies aiming to correct AN-induced osteoporosis