Identifier au niveau cellulaire, le réseau de neurones circadiens qui communiquent pour rétablir la synchronisation de notre horloge biologique, c’est la percée réalisée par cette équipe de l’Université de Californie – Santa Barbara. Leurs travaux, présentés dans les Actes de l’Académie des Sciences américaine apportent la première photographie de l’architecture du noyau suprachiasmatique (SCN), le centre de contrôle des processus circadiens dans le cerveau des mammifères.
De nombreuses études ont porté sur nos rythmes circadiens ou notre horloge biologique, responsable de l’adaptation de notre corps et de ses multiples processus, aux cycles de lumière et d’obscurité. D’autres études ont montré tous les effets néfastes, sur notre métabolisme, notre sommeil, d’un dérèglement de l’horloge interne, dont un risque accru de multiples maladies chroniques, dont l’obésité et le diabète bien sûr, mais aussi le cancer . Cependant, peu de recherches ont décrypté la structure du réseau de ces cellules spécialisées du cerveau qui communiquent pour contrôler ce processus de synchronisation. Citons néanmoins cette étude de la Northwestern qui décrypte le mécanisme qui réveille nos neurones le matin et nous permet de nous endormir la nuit, ou cette étude de l’Université de Washington qui décrypte le » câblage » ou l’ensemble des connexions qui définissent sa précision à la minute près sur une journée.
Ici, l’équipe de l’UC Santa Barbara reconstitue les circuits de communication des 20.000 neurones du noyau suprachiasmatique (SCN) et leur activation pour maintenir l’ensemble du corps sur un cycle de 24 heures et réguler les fonctions essentielles telles que le sommeil, la faim, la température du corps, la libération d’hormones et l’expression des gènes. Cette fonction de régulation de l’horloge biologique couvre 2 fonctions cruciales,
· la synchronisation des neurones qui doivent travailler ensemble pour être efficaces,
· et la fonction d’entraînement, en réponse à des signaux environnementaux, comme le jour et la nuit.
Pour comprendre comment le noyau suprachiasmatique synchronise ces mécanismes, les chercheurs ont désynchronisé le réseau pour le regarder ensuite se resynchroniser. Les chercheurs ont d’abord marqué, avec un marqueur bioluminescent, les protéines pER2 connues pour leur rôle clé dans le rythme circadien dans des échantillons in vitro, puis exposé les échantillons à une neurotoxine pour amortir leurs signaux, puis éliminé la neurotoxine. Grâce à la fluorescence, ils ont pu observer, après élimination de la neurotoxine, la réactivation au niveau de chaque cellule, de chaque zone de forte connectivité et, finalement de l’ensemble du réseau qui traverse le SCN. Ils identifient ainsi une structure caractérisée par des nœuds qui ne sont pas nécessairement reliés directement à leurs voisins, mais qui peuvent être atteints à partir de tous les autres nœuds via seulement quelques connexions.
Un peu comme les réseaux sociaux, expliquent les chercheurs, avec plusieurs "hubs" de forte connectivité.
Source: PNAS March 7, 2016 doi: 10.1073/pnas.1521178113 Functional network inference of the suprachiasmatic nucleus
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