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Le mécanisme de l’horloge biologique cartographié

08/10/2016

Une étude américaine publiée dans la revue PNAS (les Actes de l’Académie des Sciences américaine) décrypte non seulement l’architecture du noyau suprachiasmatique mais également son mécanisme d’oscillation. En effet, la structure du réseau de neurones qui accomplit cette performance quotidienne était restée inconnue. Le noyau suprachiasmatique au cœur de cette petite zone du cerveau ou est niché le centre de contrôle de l’horloge génétique interne et donc des rythmes circadiens qui régulent toutes les fonctions essentielles, du sommeil à la faim, du métabolisme à la sensibilité à l’insuline, les niveaux d’hormones, la température du corps, les cycles cellulaires.

De nombreuses études ont porté sur les rythmes circadiens ou l’horloge biologique, responsable de l’adaptation du corps et de ses multiples processus, aux cycles de lumière et d’obscurité. D’autres études ont montré tous les effets néfastes, sur le métabolisme, le 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. Peu de recherches ont décrypté la structure du réseau de ces cellules spécialisées du cerveau qui communiquent pour contrôler ce processus de synchronisation. Cependant, une étude de la Northwestern publiée dans la revue Cell décrypte le mécanisme réveillant les neurones le matin et permet d’endormir la nuit, et une étude de l’Université de Washington publiée dans la revue Neuron  décrypte quant à elle 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 les 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 : Le Blog Retraite Sereine


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