On ne compte plus les études portant sur les effets délétères d’un rythme de vie décalé ou d’un sommeil irrégulier sur le métabolisme et le risque de nombreuses maladies. Mais plus rares sont les recherches qui décryptent les processus associés à une horloge biologique décalée. C’est le cas de ces travaux d’une équipe de l’Université de Californie – San Diego qui révèle, à partir d’un modèle bactérien que l'incorporation de l’ADN dépend des pics et des creux des rythmes circadiens. Des travaux certes expérimentaux mais qui illustrent clairement toute l'importance d'aligner l'horloge biologique sur les cycles jour-nuit.
Le principe de base est donc de maintenir ou de revenir à un alignement de l'horloge biologique interne avec l'environnement externe afin que les processus biologiques de notre corps puissent se produisent au bon moment de la journée. « Notre étude fournit un exemple frappant de l'importance de maintenir l'horloge biologique interne alignée avec l'environnement externe afin que les processus se produisent dans le bon timing », écrivent les chercheurs.
Faire coïncider le temps biologique interne avec le temps environnemental
La recherche sur les rythmes circadiens, nos schémas internes sur 24 heures qui affectent le réveil et les cycles métaboliques, a montré que le timing est essentiel pour la santé humaine. Lorsque nos activités et nos horloges circadiennes internes sont décalées par rapport au cycle naturel jour-nuit – par exemple en cas de travail par quart, de décalage horaire, d’une mauvaise hygiène de sommeil ou d’une exposition nocturne à la lumière bleue de nos écrans, nos processus biologiques sont perturbés, ce qui accroît notre risque de maladie. Cependant, on en sait encore peu sur les mécanismes moléculaires en cause.
Cette équipe californienne travaille sur des bactéries photosynthétiques appelées cyanobactéries, ou « algues bleues », qui suivent elles-aussi un comportement régulé par l'horloge circadienne. L’auteur principal, Susan Golden, professeur à l'Université de San Diego en Californie et directrice du Center for Circadian Biology explique toute l'importance de faire coïncider le temps biologique interne avec le temps environnemental : « Il y a de nombreuses maladies humaines caractérisées par un mauvais alignement des patients avec leur environnement. Cela peut résulter d'habitudes telles que l’exposition nocturne à la lumière, de mauvaises habitudes alimentaires ou de sommeil.
Les scientifiques constatent chez la cyanobactérie que ce décalage fait une grande différence : ils savent que les bactéries incorporent l'ADN de l'environnement. Ces processus garantissent une variation génétique nécessaire à l’évolution des espèces. Cette capacité à absorber l'ADN est étroitement réglementée car il serait préjudiciable à ces organismes de capturer sans discrimination des gènes étrangers. Ici, les chercheurs parviennent à identifier les mécanismes d'absorption d'ADN dans la cyanobactérie Synechococcus elongatus et constatent que les horloges circadiennes internes de leurs cellules empêchent l'absorption d'ADN tôt dans la journée et accélèrent en revanche le processus tôt dans la nuit. Il s’avère que l'expression médiée par l'horloge de certains gènes induits par l'obscurité au pic du crépuscule est essentielle pour absorber l'ADN de l'environnement !
Ainsi, lorsque l'obscurité se produit, l'horloge interne des cellules leur indique l’arrivée du crépuscule, et l'absorption d'ADN augmente considérablement.
En revanche, « faire » l'obscurité à des moments qui ne correspondent pas à l'heure de l'horloge interne ne parvient pas à stimuler l'incorporation de l'ADN. Quant à savoir pourquoi l'absorption de l'ADN est favorisée au crépuscule, les scientifiques ne savent pas encore l’expliquer.
Les chercheurs suggèrent que ce réglage pourrait permettre d'éviter d'absorber de l'ADN dangereux lorsque les virus sont plus répandus, c’est-à-dire pendant la journée.
Source: Nature Communications 03 April 2020 The circadian clock and darkness control natural competence in cyanobacteria (Schéma Golden Lab, UC San Diego)
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