HORLOGE BIOLOGIQUE : La protéine visuelle qui garde le métabolisme à l’oeil
Cette recherche fondamentale de biologistes de l’Université Johns Hopkins (Maryland) qui identifie le rôle clé d’une protéine du « système visuel » pour la stabilité du rythme circadien, aura cependant des implications en santé, contre les troubles liés au dérèglement de l’horloge, comme le « jetlag » et ses symptômes par exemple. L’étude, publiée dans la revue PLoS Biology, confirme en effet, ici sur un modèle animal, que la protéine en question, Teneurin-3 semble aider le cerveau à résister aux perturbations du sommeil et d'autres fonctions physiologiques, liées aux changements de lumière.
Les scientifiques ont identifié cette protéine dans le système visuel des souris et révèlent ici son rôle clé dans la stabilisation des rythmes circadiens du corps en « amortissant » la réponse du cerveau à la lumière. La protéine semble donc une cible prometteuse pour le traitement des troubles du sommeil et liés au décalage horaire.
L’un des auteurs principaux, Alex Kolodkin, professeur de neurosciences à l’Université Johns Hopkins explique : « si les rythmes circadiens devaient s’adapter à chaque changement rapide d’éclairage, lié par exemple à un changement de météo, une éclipse ou encore un éclairage artificiel, ces cycles seraient alors inefficaces à réguler des comportements physiologiques de base tels que le sommeil et la faim. La protéine identifiée aide à câbler le cerveau pendant le développement neuronal de manière à permettre des réponses stables en dépit de ces défis du rythme circadien au quotidien ».
La protéine stabilise le rythme circadien en cas de changement erratique de lumière
L’horloge et la santé : on sait depuis longtemps que la plupart des êtres vivants ont une horloge circadienne, soit un ensemble de rythmes biologiques qui fonctionnent sur un cycle d’environ 24 heures et qui affectent la vigilance, la somnolence, l’appétit et la température corporelle, entre autres comportements cycliques. Bouleverser ce système – par exemple par le travail posté ou des voyages longue distance peut avoir de graves conséquences. De précédentes études antérieures ont ainsi associé ce type de perturbations du rythme circadien à un risque accru de cancer, de troubles métaboliques, de dépression et de nombreux autres problèmes médicaux.
L’horloge et la lumière : nos systèmes circadiens sont essentiellement « entraînés » par l’exposition à la lumière. Bien que les chercheurs aient fait des progrès significatifs au cours des dernières décennies dans la définition des mécanismes responsables des rythmes circadiens, la manière dont le cerveau peut s’adapter reste mal comprise.
L’étude, menée chez la souris, a consisté à rechercher les molécules biologiques présentes au cours du développement dans le centre de contrôle des rythmes circadiens du cerveau, le noyau suprachiasmatique (SCN). Cette zone, située au plus profond du cerveau dans l'hypothalamus, se situe à proximité des zones qui contrôlent la vision et établit des connexions avec les cellules cérébrales qui mènent à la rétine, la partie de l'œil qui détecte la lumière.
- une protéine de surface cellulaire appelée teneurine-3 (Tenm3), qui fait partie d’une plus grande famille de protéines qui jouent un rôle clé dans l’assemblage des circuits du système visuel et plus généralement dans d’autres circuits du système nerveux central apparaît jouer un rôle clé ;
- des souris ainsi privées de Tenm3 développent moins de connexions entre la rétine et le SCN, par rapport aux animaux témoins ;
- des souris dépourvues de Tenm3 développent en revanche beaucoup plus de connectivité entre les cellules du noyau et de la coquille du SCN, où Tenm3 a tendance à se localiser ;
- des souris avec Tenm3 intact soumises à un décalage horaire mettent environ 4 jours pour réajuster leurs rythmes circadiens ;
- les animaux privés de Tenm3 restaurent leur cycle beaucoup plus rapidement, soit en 2 jours environ ;
- la même expérience menée avec une lumière 2 fois plus faible montre que les souris avec Tenm3 mettent 8 jours à rétablir leurs cycles circadiens, les souris sans Tenm3, en mettent 4.
Ces expériences suggèrent que Tenm3 aide le cerveau à maintenir des rythmes circadiens stables même en cas de forte variation d’exposition à la lumière. Le rôle de Tenm3 reste à préciser, mais d’ores et déjà la protéine apparaît jouer un rôle dans l'insomnie et à d'autres troubles du sommeil et de l’horloge.
« Des implications d'ores et déjà prévisibles pour la santé humaine ».
Source: PLoS Biology 5 Dec, 2023 DOI: 10.1371/journal.pbio.3002412 Teneurin-3 regulates the generation of non-image-forming visual circuitry and responsiveness to light in the suprachiasmatic nucleus
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Cette actualité a été publiée le 26/01/2024 par
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