Action du calcium sur la régulation du poids et des graisses : hypothèses

█ RÔLE DU CALCIUM INTRACELLULAIRE DANS L’ADIPOCYTE

La souris AGOUTI constitue l’un des modèles d’étude privilégiés des mécanismes moléculaires adipocytaires impliqués dans l’obésité. Cette souris transgénique surexprime une protéine (la protéine AGOUTI) qui agit sur les canaux calciques et entraîne l’augmentation du flux entrant de calcium intracellulaire. L’accumulation de calcium intracellulaire (Ca 2+) dans l’adipocyte induit une augmentation de la lipogenèse et une diminution conjointe de la lipolyse, aboutissant à un stockage accrû de triglycérides. Selon les travaux de Kemel MB (7) et de Shi H (11), le premier phénomène (lipogenèse de novo) est lié à une surexpression de gènes de la lipogenèse, majoritairement celui codant pour l’enzyme Fatty Acid Synthétase (FAS). Le deuxième phénomène (diminution de la lipolyse) semble lié, lui, à une diminution de l’expression de l’UCP2 (Uncoupling Protein 2), protéine de phosphorylation et d’oxydation des acides gras également impliquée dans la thermogenèse.

█ EFFET CONTRARIANT DU CALCIUM INGÉRÉ

Shi H. et al (11) ont montré dans ce même modèle animal que l’administration d’un régime riche en lipides et en glucides mais pauvre en calcium entraînait une augmentation du taux intracellulaire de Ca2+ associée à un gain pondéral de 29 % à 6 semaines et à un doublement de la masse grasse (p < 0,001 pour les deux paramètres).
Comparativement à un groupe de souris s’alimentant à volonté, les animaux soumis à une restriction calorique (70 % de la quantité spontanément ingérée) ne perdent que 11 % de leur poids corporel et 8 % de leur masse grasse à six semaines si le régime est pauvre en calcium. L’enrichissement en calcium du régime restrictif permet d’atteindre des pertes de poids et de masse grasse significativement supérieures (respectivement p < 0,01 et p < 0,001) atteignant 19 %, 25 % et 29 % pour le poids selon qu’il s'agit respectivement d'une supplémentation calcique de type “médicamenteuse” ou d’un enrichissement naturel par du lait écrémé (en quantités adéquates pour fournir 25 % ou 50 % de l’apport protéique). Les résultats correspondants sur la masse grasse sont de 42 %, 60 % et 69 %. Les effets sur le poids et la masse grasse du calcium ingéré sont corrélés à une diminution significative de l’activité FAS (p < 0,05) atteignant 62 % dans le régime riche en produits laitiers et à une stimulation marquée de la lipolyse atteignant 77 % (p < 0,05). L’expression de l’UCP2 est augmentée de 80 % (p < 0,05) avec des effets restreints sur la température corporelle.
Des études menées sur d’autres modèles animaux (rats obèses, rats hypertendus) confirment que des apports calciques élevés induisent une diminution du poids et de la masse grasse (11).

█ ÉTUDES SUR L’ADIPOCYTE HUMAIN

Comme sur le modèle murin, les adipocytes humains possèdent un récepteur membranaire à la vitamine D (1 , 25- dihydroxyvitamine D3 ou 1,25 (OH)2D), qui, lié à cette vitamine, favorise l’entrée intracellulaire de Ca²⁺, suivie de l’augmentation de l’expression de la FAS induisant une lipogenèse de novo (7). L’inhibition de l’expression de l’UCP2 (avec ses conséquences sur la lipolyse et la thermogenèse) paraît dépendre à la fois du taux de Ca2+ intracellulaire et de la liaison de la vitamine D circulante à un second récepteur, de localisation non pas membranaire mais nucléaire (7, 11).
Le taux de calcium qui régule le niveau de vitamine D circulante influencerait également cette voie métabolique comme l’ont montré Shi H. et al dans une étude sur des adipocytes humains (12). Une augmentation de l’apport calcique diminuant le taux de vitamine D circulante aurait ainsi deux conséquences : l’une sur la liaison vitamine D - récepteur membranaire avec diminution de l’entrée de Ca²⁺ dans l’adipocyte (freinant la lipogenèse et augmentant la lipolyse et la thermogenèse) et l’autre sur la liaison vitamine D-récepteur nucléaire (augmentant la lipolyse et la thermogenèse)(Figure 3).

FIGURE 3 : ETUDE SHI ET AL (2001) (11)
Actions de la vitamine D sur le métabolisme adipocytaire et influence du calcium.

█ CONCLUSION

De grandes études rétrospectives ou prospectives américaines NHANES, CARDIA study), canadienne (Quebec Family Study) ou australienne (National Nutrition Survey) soutiennent le rôle régulateur du calcium alimentaire sur le poids corporel et le taux et la répartition de la masse grasse. S'y ajoutent les quelques essais cliniques chez les sujets adultes obèses publiés à ce jour (6-8).
Si la compréhension des mécanismes biologiques moléculaires présidant aux effets du calcium ingéré est encore imparfaite. Les premiers travaux (7, 11, 12) supportent l’hypothèse d’une action du calcium sur le métabolisme de l’adipocyte par l’intermédiaire de la vitamine D, aboutissant à une réduction du stockage lipidique à la fois par diminution de la lipogenèse et augmentation de la lipolyse.
Ces données épidémiologiques, cliniques et fondamentales associées forment un faisceau d’arguments scientifiques cohérents et prometteurs, encourageant à la poursuite de travaux sur ce nouvel aspect du rôle du calcium.

QUELQUES POINTS DE DISCUSSION

• L’hypothèse d’une action adipocytaire du calcium n’est pas la seule émise pour expliquer les effets pondéraux et métaboliques lipidiques des prises calciques. Ainsi, a-ton supposé une chélation intestinale des acides gras ingérés avec limitation de leur absorption entérocytaire (13), une excrétion fécale accrue d'acides gras ayant été constatée chez des rats recevant un régime à teneur élevée en calcium (14). Il semble toutefois que ces effets soient modestes et ne puissent suffire à expliquer les pertes de poids et de masse grasse constatées tant chez l'animal que chez l'homme (13, 15).

• Deux études, l’une chez l’Homme (7) et l’autre chez l’animal (11) soulignent un effet plus marqué de l’enrichissement en calcium du régime alimentaire lorsque ce calcium provient d’une source alimentaire (produits laitiers) plutôt que de compléments nutritionnels. L’explication de ces données demeure imparfaite. En effet, il n’existe pas de différences de biodisponibilité selon l’origine du calcium (16). L’hypothèse privilégiée est celle du rôle d’un co-facteur actif présent dans les produits laitiers qui pourrait être de nature protéique (protéines lactiques) (7).

• Alors que les adipocytes étaient hier encore considérés comme de simples cellules “de réserve lipidique”, le métabolisme adipocytaire apparaît aujourd’hui complexe, ces cellules étant à la fois régulées par divers facteurs exogènes (comme les hormones thyroïdiennes) et ayant une activité sécrétoire propre (notamment de leptine à activité lipolytique et réduisant l’action de l’insuline (17)). Le schéma explicatif actuel du rôle du calcium sur l’adipocyte ne peut certainement pas être considéré définitif mais devra évoluer au fur et à mesure des travaux à venir.

• Ces découvertes permettront peut être d’expliquer les quelques résultats d’études épidémiologiques suggérant des effets opposés des ingesta de calcium et de vitamine D sur l’IMC (18) ou montrant un effet variable du calcium alimentaire selon le sexe ou l’origine ethnique (19). Ces données discordantes avec la plupart des travaux publiés incitent pour l’instant à une analyse prudente et critique des effets du calcium sur l’obésité.

█ Références bibliographiques

1. Zemel MB et al. Regulation of adiposity by dietary calcium.
FASEB J
2000;14:1132-8.
2. Davies KM et al.
Calcium intake andbody weight.
J Clin Endocrinol Metab 2000;85:4635-8.
3. Pereira MA, L et al.
Dairy consumption, obesity, and the insulin resistance syndrome in young adults.
The CARDIA Study. JAMA 2002;287:2081-9.
4. Jacqmain M et al.
Calcium intake, body composition, and lipoprotein-lipid concentrations in adults.
Am J Clin Nutr 2003;77:1448-52.
5. Soares MJ et al.
Higher intakes of calcium are associated with lower BMI and waist circumference in Australian adults: an examination of the 1995 National Nutrition Survey.
Asia Pac J Clin Nutr 2004;13:S85.
6. Summerbell CD et al.
Randomised controlled trial of novel, simple, and well supervised weight reducing diets in ourpatients.
BMJ 1998;317:1487-9.
7. Zemmel MB et al.
Calcium and dairy acceleration of weight and fat loss during energy restriction in obse adults.
Obesity research 2004;12:582-90.

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