Le mécanisme génétique : comment fonctionnent nos horloges internes

2024 Auteur: Malcolm Clapton | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 03:55

Tout le monde a entendu parler de l'horloge interne, mais peu de gens savent comment elle fonctionne. Deux groupes de scientifiques des États-Unis ont mené des études à grande échelle pour comprendre comment fonctionnent nos horloges et quel est leur effet sur le corps.

Tout au long de la journée, nous écoutons le « tic-tac » de l'horloge à l'intérieur de notre corps. C'est ce qui nous réveille le matin et nous rend somnolent la nuit. C'est elle qui élève et abaisse notre température corporelle au bon moment, régule la production d'insuline et d'autres hormones.

L'horloge interne du corps, le tic-tac même que nous ressentons, est aussi appelé rythmes circadiens.

Ces rythmes affectent même nos pensées et nos sentiments. Les psychologues étudient leurs effets sur le cerveau humain en obligeant des volontaires à passer des tests cognitifs à différents moments de la journée.

Il s'est avéré que le matin est le meilleur moment pour effectuer des tâches qui nécessitent que le cerveau soit multitâche. Si vous avez besoin de garder plusieurs couches d'informations dans votre tête à la fois et de traiter ces données rapidement, vous devez commencer à travailler au début de la journée. Mais la seconde moitié de la journée est bien adaptée au traitement de tâches simples et compréhensibles.

Les rythmes circadiens ont également un impact énorme sur les personnes souffrant de dépression ou de trouble bipolaire. Les personnes atteintes de ces problèmes ne dorment pas bien et ressentent le besoin de boire tout au long de la journée. Certains patients atteints de démence ressentent un « effet coucher de soleil » particulier: à la fin de la journée, ils deviennent agressifs ou perdus dans l'espace et le temps.

"Les cycles de sommeil et d'activité sont un élément essentiel de la maladie mentale", explique Huda Akil, neuroscientifique à l'Université du Michigan. Par conséquent, les neuroscientifiques ont du mal à comprendre comment fonctionnent nos horloges internes et quel effet elles ont sur notre cerveau. Mais les chercheurs ne peuvent pas simplement ouvrir le crâne et regarder les cellules fonctionner 24 heures sur 24.

Il y a plusieurs années, l'Université de Californie a fait don de cerveaux pour la recherche, qui ont été soigneusement conservés après la mort des donneurs. Certains d'entre eux sont morts tôt le matin, d'autres l'après-midi ou la nuit. Le Dr Akil et ses collègues ont décidé d'étudier si un cerveau est différent d'un autre et si la différence dépend du moment où le donneur est décédé.

"Peut-être que notre supposition vous semblera simple, mais pour une raison quelconque, personne n'y a pensé auparavant", déclare le Dr Akil.

Elle et ses collègues ont sélectionné des échantillons de cerveau de 55 personnes en bonne santé décédées dans un accident soudain, comme un accident de voiture. Dans chaque cerveau, les chercheurs ont prélevé des échantillons de tissus des lobes responsables de l'apprentissage, de la mémoire et des émotions.

Au moment du décès du donneur, les gènes des cellules cérébrales codaient activement pour une protéine. Grâce au fait que le cerveau a été rapidement préservé, les scientifiques sont en mesure d'évaluer l'activité des gènes au moment de la mort.

La plupart des gènes testés par les chercheurs n'ont montré aucune tendance dans leurs performances tout au long de la journée. Cependant, plus de 1 000 gènes présentent un cycle d'activité quotidien. Le cerveau de ces personnes décédées à la même heure de la journée montrait les mêmes gènes à l'œuvre.

Les modèles d'activité étaient presque identiques, à tel point qu'ils pouvaient être utilisés comme horodatage. Il était presque indubitable de déterminer à quel moment une personne est décédée, grâce à la mesure de l'activité de ces gènes.

Ensuite, les chercheurs ont testé le cerveau de ces donneurs qui souffraient de dépression clinique. Ici, l'horodatage n'était pas seulement renversé: il semblait que ces patients vivaient soit en Allemagne, soit au Japon, mais pas aux États-Unis.

Les résultats des travaux réalisés ont été publiés en 2013. Des chercheurs de l'Université de Pittsburgh s'en sont inspirés et ont tenté de reproduire l'expérience.

« Nous n'aurions jamais pu penser à une étude comme celle-ci auparavant », déclare la neurologue Colleen McClung. Le Dr McKlang et ses collègues ont pu tester 146 échantillons de cerveau du programme de dons de l'université. Les résultats de l'expérience ont été publiés assez récemment.

Mais l'équipe du Dr McClang a pu non seulement répéter les résultats de l'expérience précédente, mais aussi obtenir de nouvelles données. Ils ont comparé les schémas d'activité des gènes dans le cerveau des jeunes et des personnes âgées et ont trouvé une différence intrigante.

Les scientifiques espéraient trouver une réponse à la question: pourquoi les rythmes circadiens des humains changent-ils avec l'âge ? Après tout, à mesure que les gens vieillissent, l'activité diminue et les rythmes changent. Le Dr McClang a découvert que certains des gènes les plus actifs dans les cycles quotidiens n'étaient plus utilisés à l'âge de 60 ans.

Il est possible que certaines personnes âgées cessent de produire les protéines nécessaires au fonctionnement de leur horloge interne.

En outre, les chercheurs ont été surpris de constater que certains gènes n'étaient inclus dans le travail quotidien actif que dans la vieillesse. "Il semble que le cerveau essaie de compenser l'arrêt de certains gènes par le travail d'autres en activant l'horloge supplémentaire", explique le Dr McClang. Peut-être que la capacité du cerveau à créer des rythmes circadiens de réserve est une défense contre les maladies neurodégénératives.

Le passage à une horloge interne de rechange peut être utilisé par les médecins pour traiter les troubles du rythme circadien. Les chercheurs expérimentent maintenant avec des gènes animaux et tentent de comprendre comment les gènes de l'horloge interne sont activés et désactivés.

En d'autres termes, les scientifiques écoutent le « tic-tac » et veulent comprendre: qu'est-ce que le cerveau essaie de nous dire ?