Des neurones sensibles aux nutriments (glucose, acides gras libres [AGL]) ont été localisés dans différentes structures du système nerveux central (SNC), notamment l’hypothalamus et le tronc cérébral, régions clefs impliquées dans le contrôle nerveux du bilan d’énergie. Sur la base de modèles précliniques, il a été montré que les AGL participent au contrôle nerveux de la prise alimentaire, ainsi que de la sécrétion et l’action de l’insuline, à la suite de leur effet sur des neurones hypothalamiques et un relais efférent via le système nerveux autonome. Ainsi les variations circadiennes de concentration circulante des AGL peuvent être détectées dans des conditions physiologiques par le SNC et contribuer à la régulation de l’homéostasie énergétique. À l’échelon cellulaire, des sous-populations de neurones « excités » ou « inhibés » par les AGL ont donc été identifiées dans différents noyaux hypothalamiques (arqué ou ventromédian). Le métabolisme intracellulaire des AGL semble être important pour relayer leurs effets mais des données récentes indiquent que dans la moitié au moins des neurones sensibles au AGL, le mécanisme impliqué serait dépendant du transporteur membranaire des acides gras (AG), FAT/CD36. En conclusion, les AGL ou leurs métabolites jouent un rôle important dans la régulation de l’homéostasie énergétique via ces neurones hypothalamiques spécialisés dans la détection des variations quotidiennes de concentration circulante des nutriments. À côté de ces aspects physiologiques, une surcharge en lipides ou une perturbation du métabolisme lipidique pourrait affecter ce système central de détection et consécutivement être un évènement précoce pouvant conduire à une détérioration du contrôle nerveux du bilan d’énergie. Cela pourrait participer, au moins en partie, à la mise en place des maladies métaboliques (obésité/diabète de type 2) chez des sujets prédisposés.

Nutrient sensitive neurons (glucose and fatty acids (FA) are present in many sites throughout the brain, including the hypothalamus and brainstem, and play a key role in the neural control of energy and glucose homeostasis. Through neuronal output, FA may modulate feeding behaviour as well as both insulin secretion and action. For example, central administration of oleate inhibits food intake and glucose production in rats. This suggests that daily variations in plasma FA concentrations might be detected by the central nervous system as a signal, which contributes to the regulation of energy balance. At the cellular level, subpopulations of neurons in the ventromedial and arcuate hypothalamic nuclei are selectively either inhibited or activated by FA. Possible molecular effectors of these FA effects likely include chloride or potassium ion channels. While intracellular metabolism and activation of the ATP-sensitive K⁺ channel appear to be necessary for some of the signaling effects of FA, at least half of the FA responses in ventromedial hypothalamic neurons are mediated by interaction with FAT/CD36, a FA transporter/receptor that does not require intracellular metabolism to activate downstream signaling. Thus, FA or their metabolites can modulate neuronal activity as a means of directly monitoring ongoing fuel availability by brain nutrient-sensing neurons involved in the regulation of energy and glucose homeostasis. Besides these physiological effects, FA overload or metabolic dysfunction might impair neural control of energy homeostasis and contribute to obesity and/or type 2 diabetes in predisposed subjects.