HORLOGE BIOLOGIQUE: Ils cartographient son mécanisme – PNAS

Au cœur de cette petite zone du cerveau, le noyau suprachiasmatique, est niché le centre de contrôle de notre horloge génétique interne et donc des rythmes circadiens qui régulent toutes nos fonctions essentielles, du sommeil à la faim, de notre métabolisme à la sensibilité à l’insuline, nos niveaux d’hormones, la température du corps, les cycles cellulaires… Jusqu’à cette étude, la structure du réseau de neurones qui accomplit cette performance quotidienne était restée inconnue. Ces chercheurs américains décryptent aujourd’hui, dans les Actes de l’Académie des Sciences américaine, non seulement l’architecture de ce noyau suprachiasmatique mais également son mécanisme d’oscillation.

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.

Le noyau suprachiasmatique, situé à l’intérieur de l’hypothalamus, ressemble à un cerveau miniature, avec 2 hémisphères. Il reçoit des signaux lumineux de la rétine pour  » conserver une notion du temps  » et se  » remettre à l’heure  » si nécessaire. Ici, les chercheurs de la John A. Harvard School, de l’Université de Californie Santa Barbara et de la Washington University St. Louis décryptent pour la première fois comment les plus de 20.000 neurones du noyau suprachiasmatique sont reliés les uns aux autres, et comment chaque neurone génère ses propres oscillations circadiennes autonomes tout en communiquant également avec d’autres neurones pour maintenir une synchronisation.

·   C’est en perturbant le système, via une neurotoxine capable de désynchroniser neurones et en observant le réseau durant sa resynchronisation, que l’équipe est parvenue à reconstituer son fonctionnement, au niveau même de chaque cellule. En gros, l’équipe décrit

·   un groupe de base de neurones situé au centre de chaque hémisphère qui partagent un grand volume d’informations lors de la resynchronisation,

·   des connexions denses entre ces centres ou hubs situés dans chaque hémisphère,

·   des neurones situés à l’extérieur de ces hubs centraux, qui forment comme un réseau social et se partagent une moins grande quantité de données.

En élucidant la topologie de la communication des neurones du noyau suprachiasmatique et en apportant une meilleure compréhension mécanique et moléculaire du processus en cas de perturbation, cette étude, certes fondamentale, ouvre une nouvelle fenêtre de compréhension des maladies métaboliques comme le diabète.

Source: Proceedings of the National Academy of Sciences April 2016 doi: 10.1073/pnas.1521178113 Functional network inference of the suprachiasmatic nucleus (Visuel@Doyle Lab)

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