Une nouvelle étude de la Keck School of Medicine de l’University of Southern California (USC) sur l'horloge circadienne, montre que l'ADN poubelle ou « junk DNA » joue un rôle clé dans la régulation des rythmes circadiens. En révélant que l'impact des microARN non codants sur les rythmes circadiens est spécifique à chaque type de tissu, ces travaux, publiés dans les Actes de l’Académie des Sciences américaine (PNAS) ouvrent de nouvelles perspectives pour comprendre les processus pathologiques de différentes maladies.
Chacun a pu expérimenter les effets sur le corps et son fonctionnement d’une perturbation du rythme circadien en cas de « mauvais » décalage horaire, par exemple. Les cellules de notre corps sont toutes équipées d’horloges circadiennes moléculaires qui régulent plus que les cycles de sommeil et de veille, soit de nombreux aspects de la santé humaine. Ces dernières années, la recherche foisonne sur le sujet, dans l’objectif de mieux comprendre les processus pathologiques de la maladie d'Alzheimer, du cancer et du diabète. Si jusque-là la recherche s'est plutôt concentrée sur les gènes d'horloge, qui codent pour des protéines qui entraînent des cycles oscillants d'expression génique affectant la physiologie et le comportement, cette nouvelle étude révèle un nouveau mécanisme de régulation à l'échelle du génome composée de petites chaînes de nucléotides non codants appelés microARNs (ou miARNs).
Plus de 100 miARNs non codants ou junk DNA impliqués dans les rythmes circadiens
L’auteur principal, le Dr Steve Kay, professeur de neurologie, de génie biomédical et de biologie à la Keck School of Medicine rappelle que si l’on connait déjà l’importance de la fonction des « gènes d'horloge » dans la pathogenèse de nombreuses maladies, cet autre mécanisme génomique des miARNs non codants joue un rôle tout aussi essentiel dans la régulation circadienne.
Longtemps considérés comme du « junk DNA » ou ADN poubelle, les miARNs sont aujourd’hui connus pour leur capacité à affecter l'expression des gènes, en empêchant l'ARN messager de fabriquer des protéines. De précédentes études ont d’ailleurs suggéré que les miARNs pourraient jouer un rôle dans le fonctionnement des horloges circadiennes, sans pour autant identifier les miARNs impliqués. L’équipe a développé une plateforme permettant de tester près de 1.000 miARNs en les transférant individuellement dans des cellules que l'équipe avait conçues pour s'allumer et s'éteindre, en fonction du cycle d'horloge circadien de 24 heures de la cellule. Cette technique a permis, pour la première fois, d’identifier systématiquement lesquels de ces centaines de miARNs pouvaient être impliqués dans les rythmes circadiens.
Une régulation circadienne spécifique à chaque organe/tissu : 110 à 120 miARNs sont ainsi identifiés puis testés par activation et inactivation dans les cellules modèles pour évaluer leur impact sur les rythmes circadiens. Cependant les scientifiques ont cherché à préciser les impacts physiologiques et comportementaux, « en pratique », de ces miARNs impliqués.
Cette phase d’étude menée sur la souris avec un cluster particulier de miARNs inactivé permet de constater que l'inactivation du cluster non seulement modifie le comportement nocturne de l’animal, mais affecte les rythmes circadiens d'une manière différente dans chaque type de tissu (cerveau, rétine et tissus pulmonaires…) suggérant que la façon dont les miARNs régulent l'horloge circadienne est spécifique à chaque tissu et/ou chaque organe.
Bien évidemment, comprendre l'impact des miARNs sur l'horloge circadienne et sur chaque type de tissu pourrait permettre de mieux traiter et prévenir des maladies spécifiques.
«Dans le cerveau par exemple, l'horloge est fortement impliquée dans des maladies comme la maladie d'Alzheimer, dans le poumon, l'asthme. La prochaine étape prévoit de modéliser les états pathologiques chez les animaux et dans chaque type de cellules et de regarder comment ces miARNs fonctionnent dans ces états pathologiques ».
Source: PNAS January 5, 2021 DOI: 10.1073/pnas.2020454118 A genome-wide microRNA screen identifies the microRNA-183/96/182 cluster as a modulator of circadian rhythms
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Équipe de rédaction SantélogJan 7, 2021Rédaction Santé log