Les effets du régime cétogène sur le cœur et le cerveau

Arrière-plan:

Le régime cétogène est utilisé depuis longtemps dans le traitement de l'épilepsie résistante au traitement en raison d'un effet inexpliqué mais nettement réducteur sur le nombre de cas d'épilepsie. Ces dernières années, l'accent a également été mis sur le potentiel des corps cétoniques dans le traitement des maladies cardiovasculaires, cependant, l'effet d'un niveau constamment élevé de corps cétoniques circulants (cétose) n'a pas été suffisamment élucidé. Les corps cétoniques sont produits dans le foie à des niveaux élevés d'acides gras et agissent comme une source d'énergie importante pour le cerveau et le cœur pendant le jeûne. La production d'énergie par le métabolisme des cétones est moins gourmande en oxygène que le métabolisme du glucose et des acides gras, et les substances cétoniques peuvent donc être un substrat très économe en énergie pour le cœur. Les personnes résistantes à l'insuline et les personnes atteintes de maladies cardiaques ont de la difficulté à brûler le glucose dans le cœur en raison de leur résistance à l'insuline et dépendent donc d'autres sources d'énergie telles que les acides gras libres et les cétones. Étant donné que les cétones épargnent l'oxygène par rapport aux acides gras, un régime cétogène peut potentiellement réduire les besoins en oxygène du cœur chez les patients dont les artères coronaires sont rétrécies.

Une étude récente a montré que les corps cétoniques sont efficacement absorbés par le cœur malgré une stimulation maximale par l'insuline et le glucose. Dans l'étude, des sujets sains ont augmenté le niveau de corps cétoniques circulants à environ 4 millimolaires (mM) avec une perfusion continue de cétone, ce qui a entraîné une réduction de 50 % de la consommation de glucose cardiaque. Comme la consommation d'acides gras libres dans l'expérience était inchangée et que le travail global du cœur était le même, jusqu'à 50 % de la consommation énergétique du cœur était ainsi couverte par les corps cétoniques. De plus, les niveaux élevés de corps cétoniques ont entraîné une augmentation marquée du flux sanguin vers le cœur.

Les régimes cétogènes classiques contiennent 3 à 4 fois plus de grammes de graisse que la quantité totale de glucides et de protéines. Le niveau de substance cétonique est augmenté à environ 7 mM par rapport à ~ 0,1 mM chez les personnes qui suivent un "régime régulier". Malheureusement, le régime nécessite un dévouement total au régime alimentaire et peut entraîner des effets secondaires gastro-intestinaux désagréables. Le maintien du régime dans le temps présente donc des défis majeurs.

Un régime cétogène modifié est donc d'un grand intérêt, où les graisses contribuent à environ 65% de la quantité totale d'énergie consommée et les corps cétoniques circulants sont augmentés à environ 0,4 mM après trois semaines d'intervention diététique. On ne sait pas encore à quel point des niveaux élevés de cétones sont nécessaires pour obtenir un effet cliniquement protecteur dans les organes vitaux du corps, mais les niveaux de cétones devraient atteindre le même niveau que les patients traités avec les médicaments antidiabétiques, le cotransporteur sodium-glucose (SGLT)-2 inhibiteurs. L'inhibition du SGLT-2 a montré dans des études récentes des effets protecteurs cardiovasculaires et rénaux impressionnants chez les diabétiques de type 2, ce qui est attribué par un certain nombre de chercheurs et de cliniciens à l'effet sur le niveau élevé de corps cétoniques circulants. Il a également été démontré qu'un niveau accru de corps cétoniques améliore la fonction cognitive chez les patients souffrant de troubles cognitifs ou de la maladie d'Alzheimer légère. Cela peut potentiellement s'expliquer par une perfusion accrue dans les vaisseaux sanguins du cerveau, ce qui est observé dans la cétose.

La tomographie par émission de positrons (TEP) associée à une tomodensitométrie (TDM) est une modalité d'imagerie non invasive bien établie dans la stadification oncologique et le suivi du traitement. La technique convient également pour suivre le devenir des métabolites, car la plupart des substances ou métabolites peuvent être marqués par un isotope PET approprié. La TEP a une résolution spatiale et temporelle suffisante pour permettre une quantification directe, par ex. taux d'absorption et d'oxydation, et il a été utilisé avec succès par notre service pour évaluer l'efficacité cardiaque, la consommation d'oxygène et le métabolisme des acides gras. Les chercheurs développent et valident actuellement un traceur PET pour les corps cétoniques appelé 11C-Hydroxybutyrate (11C-3-OHB) pour des études humaines. Une fois mis au point, les chercheurs seront en mesure de détecter les changements dans la biodistribution et la cinétique des corps cétoniques au cours d'un régime cétogène et d'un régime occidental standard.

But:

L'objectif global du projet est d'étudier si un régime cétogène modifié relativement simple et peu coûteux peut être un traitement non pharmacologique efficace du diabète de type 2 et d'autres personnes à risque de maladie cardiaque ischémique. En utilisant l'imagerie non invasive au PET, les chercheurs veulent déterminer si le métabolisme des cétones et des acides gras change ainsi que si le flux sanguin augmente dans le cœur pendant la cétose. Des échantillons de sang et de tissus du muscle squelettique et du tissu adipeux seront examinés pour évaluer l'effet du régime cétogène sur la sensibilité à l'insuline dans ces tissus ainsi que la composition lipidique dans le sang. De plus, les enquêteurs étudieront si l'amélioration de la fonction cognitive observée avec la cétose est due à une augmentation de la perfusion dans le cerveau, qui peut être détectée en combinant la TEP à l'eau 15O avec un scanner par résonance magnétique (RM).

Le traitement existant pour le diabète de type 2 et les cardiopathies ischémiques implique souvent une intervention pharmacologique importante, les participants ayant souvent des difficultés à suivre le bon traitement. Cela peut être dû à la non-observance, mais aussi aux possibles interactions et effets secondaires que le traitement pharmacologique peut engendrer, notamment en cas de maladie grave.

Avec le projet, les chercheurs veulent utiliser des examens cardiaques PET/CT de pointe dans un contexte clinique. Les chercheurs espèrent donc que le projet met en évidence la possibilité qu'un régime cétogène relativement simple puisse être un traitement non pharmacologique efficace du diabète de type 2 ou d'autres personnes à risque de maladie cardiaque.

Méthodes :

L'étude sera réalisée sous la forme d'une étude croisée randomisée et contrôlée par placebo chez 12 participants obèses en bonne santé (IMC : 28-40 kg/m2) dans la tranche d'âge 50-70 ans. Avant l'inclusion, les participants seront convoqués pour une étude, qui comprend une conversation sur la santé, les tests sanguins, la mesure de la taille, du poids, de la pression artérielle et de l'ECG. Chaque participant à l'essai subira deux périodes d'essai de trois semaines, au cours desquelles il devra suivre resp. un régime cétogène / régime standard dans un ordre aléatoire avec une semaine de lixiviation entre les périodes d'essai.

Les participants seront contactés par téléphone environ une fois par semaine pendant les deux périodes d'étude afin de s'assurer du respect du régime alimentaire. De plus, la concentration de corps cétoniques sera mesurée par les participants deux fois par jour (7 h et 19 h) avec des bandelettes cétoniques sur un glucomètre portatif à leur domicile. Si les participants augmentent de <0,3 mM dans les corps cétoniques après une semaine de régime cétogène, ils abandonneront l'étude sans autre suivi.

À la fin de chaque période d'essai, les participants à l'essai seront convoqués à une journée d'essai de TEP et d'études métaboliques. Pendant 72 heures jusqu'aux jours de test, il sera demandé aux sujets d'éviter l'alcool et les activités physiques intenses. Ils verront leur activité physique surveillée avec un activimètre ainsi que la tension artérielle/raideur vasculaire avec un tensiomètre 24h/24 (24 heures). De plus, il leur sera demandé de jeûner à partir de kl. 21 le soir avant tous les jours d'essai. Après chaque période d'essai, les participants subiront une analyse d'absorptiométrie à rayons X à double énergie (DXA) et une IRM.