Postprandial Hyperglycemia Stimulates Neuroglial Plasticity in Hypothalamic POMC Neurons after a Balanced Meal
Danaé Nuzzaci,
Céline Cansell,
Fabienne Liénard,
Emmanuelle Nédélec,
Selma Ben Fradj,
Julien Castel,
Ewout Foppen,
Raphael Denis,
Dominique Grouselle,
Amélie Laderrière,
Aleth Lemoine,
Alexia Mathou,
Virginie Tolle,
Tony Heurtaux,
Xavier Fioramonti,
Etienne Audinat,
Luc Pénicaud,
Jean-Louis Nahon,
Carole Rovère,
Alexandre Benani
Affiliations
Danaé Nuzzaci
Centre des Sciences du Goût et de l’Alimentation, AgroSup Dijon, CNRS, INRAE, Université Bourgogne Franche-Comté, 21000 Dijon, France
Céline Cansell
Université Côte d’Azur, CNRS, Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire, 06560 Valbonne, France
Fabienne Liénard
Centre des Sciences du Goût et de l’Alimentation, AgroSup Dijon, CNRS, INRAE, Université Bourgogne Franche-Comté, 21000 Dijon, France
Emmanuelle Nédélec
Centre des Sciences du Goût et de l’Alimentation, AgroSup Dijon, CNRS, INRAE, Université Bourgogne Franche-Comté, 21000 Dijon, France
Selma Ben Fradj
Centre des Sciences du Goût et de l’Alimentation, AgroSup Dijon, CNRS, INRAE, Université Bourgogne Franche-Comté, 21000 Dijon, France
Julien Castel
Unité “Biologie Fonctionnelle & Adaptative,” CNRS, Université Paris Diderot, 75005 Paris, France
Ewout Foppen
Unité “Biologie Fonctionnelle & Adaptative,” CNRS, Université Paris Diderot, 75005 Paris, France
Raphael Denis
Unité “Biologie Fonctionnelle & Adaptative,” CNRS, Université Paris Diderot, 75005 Paris, France
Dominique Grouselle
Université de Paris, Institute of Psychiatry and Neuroscience of Paris (IPNP), INSERM U1266, 75014 Paris, France
Amélie Laderrière
Centre des Sciences du Goût et de l’Alimentation, AgroSup Dijon, CNRS, INRAE, Université Bourgogne Franche-Comté, 21000 Dijon, France
Aleth Lemoine
Centre des Sciences du Goût et de l’Alimentation, AgroSup Dijon, CNRS, INRAE, Université Bourgogne Franche-Comté, 21000 Dijon, France
Alexia Mathou
Centre des Sciences du Goût et de l’Alimentation, AgroSup Dijon, CNRS, INRAE, Université Bourgogne Franche-Comté, 21000 Dijon, France
Virginie Tolle
Université de Paris, Institute of Psychiatry and Neuroscience of Paris (IPNP), INSERM U1266, 75014 Paris, France
Tony Heurtaux
Luxembourg Center of Neuropathology, Department of Life Sciences and Medicine, University of Luxembourg, 4362 Esch-sur-Alzette, Luxembourg
Xavier Fioramonti
Laboratoire NutriNeuro, INRA, Université de Bordeaux, 33076 Bordeaux, France
Etienne Audinat
Institut de Génomique Fonctionnelle, Université de Montpellier, CNRS, INSERM, 34094 Montpellier, France
Luc Pénicaud
StromaLab, CNRS, EFS, INP-ENVT, INSERM, Université Paul Sabatier, 31100 Toulouse, France
Jean-Louis Nahon
Université Côte d’Azur, CNRS, Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire, 06560 Valbonne, France
Carole Rovère
Université Côte d’Azur, CNRS, Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire, 06560 Valbonne, France
Alexandre Benani
Centre des Sciences du Goût et de l’Alimentation, AgroSup Dijon, CNRS, INRAE, Université Bourgogne Franche-Comté, 21000 Dijon, France; Corresponding author
Summary: Mechanistic studies in rodents evidenced synaptic remodeling in neuronal circuits that control food intake. However, the physiological relevance of this process is not well defined. Here, we show that the firing activity of anorexigenic POMC neurons located in the hypothalamus is increased after a standard meal. Postprandial hyperactivity of POMC neurons relies on synaptic plasticity that engages pre-synaptic mechanisms, which does not involve structural remodeling of synapses but retraction of glial coverage. These functional and morphological neuroglial changes are triggered by postprandial hyperglycemia. Chemogenetically induced glial retraction on POMC neurons is sufficient to increase POMC activity and modify meal patterns. These findings indicate that synaptic plasticity within the melanocortin system happens at the timescale of meals and likely contributes to short-term control of food intake. Interestingly, these effects are lost with a high-fat meal, suggesting that neuroglial plasticity of POMC neurons is involved in the satietogenic properties of foods. : State-dependent plasticity in neuronal circuits controlling hunger is well established. Nuzzaci et al. show that this process is recapitulated after a meal. Postprandial hyperglycemia induces glial retraction around hypothalamic POMC neurons, which increases the activity of these anorectic neurons. This macronutrient-dependent plasticity provides a neurobiological basis for satiety. Keywords: hypothalamus, plasticity, energy homeostasis, obesity, melanocortin system, pro-opiomelanocortin neurons, astrocytes, food intake, satiety