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    Chronobiologie : la preuve récente que chaque organe possède sa propre horloge biologique

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    Les humains, comme quasiment tous les animaux terrestres, ont des comportements cycliques. On dit qu’ils suivent des rythmes circadiens (du latin “circa” environ et “dies” jour), c’est-à-dire sur une période d’environ 24 heures. Autrement dit, il existe une horloge biologique. Les rythmes circadiens sont des cycles qui concernent les activités du corps humains à différents niveaux : biologiques, physiologiques et comportementaux. Dans les neurones du noyau suprachiasmatique (noyau situé à la base de l’hypothalamus au dessus du chiasma optique), les rythmes circadiens sont coordonnés par un oscillateur moléculaire. La régulation des cycles s’effectue en grande partie en réaction aux variations lumineuses. Cela permet à l’horloge centrale de coordonner l’activité des tissus du système nerveux périphérique (ensemble de nerfs qui relient les organes au système nerveux central). L’activité des systèmes physiologiques du corps humain, comme la température corporelle ou le niveau hormonal, varie ainsi.

    Tour de l’horloge biologique : étapes physiologiques importantes pendant un cycle de 24 heures

    Vers deux heures du matin, c’est là que le sommeil est le plus profond. Ensuite, à quatre heures trente, la température du corps humain est à son niveau le plus bas. Vers sept heures trente, la glande pinéale arrête de sécréter de la mélatonine (hormone du sommeil) : c’est l’heure de se réveiller. Vers huit heures trente, le péristaltisme (c’est-à-dire l’ensemble des contractions) intestinal est à son rythme le plus important. À dix heures du matin, la vigilance est à son acmé ; elle connaîtra ensuite une décroissance à quinze heures. Dix-sept heures est l’horaire adéquat pour la pratique du sport. En effet, c’est là que le corps est à l’apogée de sa force musculaire. Vers dix-huit heures trente, la pression sanguine est à son plus haut niveau, ce qui sera le cas pour la température corporelle vers dix-neuf heures. Vers vingt-et-une heures commence la sécrétion de mélatonine et enfin vers vingt-deux heures trente, le péristaltisme intestinal prend fin. Et ainsi de suite. Et le cycle recommence.

    Une cartographie organe par organe établie pour la première fois en fonction du moment de la journée

    Quand l’espace et le temps fusionnent

    Les chercheurs de l’équipe de l’Unité Inserm 1208 “Institut cellule souche et cerveau”, en collaboration avec des collègues américains, ont récemment conclu un travail de recherche mis en place depuis dix ans (avec deux ans d’analyse). Les résultats de cette étude (publiés dans Science) montrent à quel point l’horloge biologique doit être prise en compte pour l’administration des médicaments. En effet, cela permet d’améliorer l’efficacité de ces derniers ainsi que d’en réduire les effets indésirables. L’équipe de chercheurs esquisse désormais un atlas de chaque organe associé à son activité dans la journée, atlas qui sera mis à disposition de l’ensemble de la communauté.

    Description des analyses effectuées

    L’équipe Inserm est la première à prouver que chaque organe, chez les espèces diurnes, possède sa propre horloge, en plus de l’horloge centrale interne. On sait que “deux tiers des gènes codant pour des protéines sont exprimés de façon cyclique au cours des 24 heures avec des pics en matinée et en début de soirée”. Les chercheurs ont montré en particulier que l’expression de ces gènes variait de manière significativement importante selon le tissu. Afin de mettre en œuvre leurs recherches, les scientifiques ont analysé les ARNs (acide ribonucléique : molécule qui transporte le message génétique et permet la synthèse de protéines) “de plus de 25 000 gènes de 64 organes et tissus, toutes les deux heures et pendant vingt-quatre heures, chez des primates non humains”. Ils ont alors pu démontrer que parmi les gènes qui s’expriment cycliquement, 80% codent pour des protéines qui permettent d’assurer des fonctions vitales pour les cellules. Selon la zone du corps, la quantité de gènes exprimée cycliquement varie. C’est également le cas pour la nature du gène. En effet, un gène cyclique dans un tissu ne le sera pas forcément dans un autre tissu. On ne retrouve que peu de ressemblances entre les 64 tissus analysés. Il s’avère que les pics bien définis d’expression des gènes au fil de la journée se retrouvent toujours aux mêmes moments, c’est-à-dire à l’approche de midi et en début de soirée. Le pic d’expression de gènes circadiens le plus important est recensé environ sept heures après le réveil avec “plus de 11 000 gènes exprimés à ce moment-là dans l’organisme”. Arrive ensuite un pic moins important, qui implique 5 000 gènes. Notons enfin que la nuit, surtout au début, les cellules sont en repos pour la grande majorité.

    Bilan et perspectives

    Ces résultats ont surpris les chercheurs par leur ampleur. Ils sont très prometteurs pour l’avenir des médicaments qui ciblent des protéines codées par ces gènes circadiens. L’atlas listant “le profil d’expression de chaque gène au cours de 24 heures” va être créé sous forme de base de données et sera accessible à toute la communauté scientifique. Cela permettra sûrement une meilleure tolérance et une meilleure efficacité des molécules thérapeutiques.

    Sources :

    Medical Xpress : https://medicalxpress.com/news/2018-02-genes.html

    Communiqué – Salle de presse Inserm. Horloge biologique : à chaque organe, son rythme : http://presse.inserm.fr/horloge-biologique-a-chaque-organe-son-rythme/30595/

    McGill University : http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_11/i_11_p/i_11_p_hor/i_11_p_hor.html

    Futura Sciences : https://www.futura-sciences.com/sante/definitions/cerveau-noyau-suprachiasmatique-16304/

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