Commandes d'horloge corporelle se réveillant et s'endormant avec un mécanisme simple

Après plus d'une décennie, un chercheur et ses collègues ont finalement découvert le mécanisme derrière lequel l'horloge biologique d'un animal le réveille et le fait dormir.
Les chercheurs pensent que le mécanisme ayant été identifié chez la souris, il est également susceptible d’exister chez l’homme.

Les résultats de l'étude, publiés dans Cellule, pourrait éventuellement conduire à de nouvelles cibles thérapeutiques pour traiter les troubles liés aux problèmes d'horloge biologique, tels que le décalage horaire.

L'auteur principal, Matthieu Flourakis, et ses collègues ont découvert que le mécanisme de contrôle du cycle veille-sommeil était le même chez les mouches des fruits et les souris.

"Ce qui est incroyable, c'est de trouver le même mécanisme pour contrôler le cycle veille-sommeil chez un insecte et un mammifère", explique-t-il. "Les souris sont nocturnes et les mouches sont diurnes ou actives pendant la journée, mais leurs cycles de veille-sommeil sont contrôlés de la même manière."

Le voyage vers cette découverte a commencé il y a 15 ans, lorsque l'auteur principal, le Dr Ravi Allada, un neuroscientifique de la Northwestern University à Evanston, en Illinois, a examiné une mouche du fruit mutante.

"Notre point de départ pour cette recherche était que les mouches mutantes ne possédaient pas un canal sodique qui marchait de manière interminable et dont le rythme circadien était médiocre", explique le Dr Allada. "Cela a pris beaucoup de temps, mais nous avons réussi à tout rassembler dans cet article, dans le cadre d'une étude portant sur deux espèces" (génomique, génétique, études comportementales et mesures électriques de l'activité des neurones).

Le besoin de sommeil est produit par un système corporel appelé homéostasie sommeil / veille. Ce système aide également les gens à rester endormis pendant la nuit pour compenser le nombre d'heures passées éveillées pendant la journée.

Les cellules du cerveau appelées neurones circadiens sont responsables du cycle veille-sommeil. Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont découvert qu'un mécanisme d'oscillation simple dans ces neurones entraînait le réveil et le sommeil.

Au début de l'étude, Flourakis s'est demandé si les neurones circadiens des mouches mutantes avaient changé au cours de la journée. L’équipe a constaté que les neurones étaient très actifs le matin mais qu’ils n’en faisaient que très peu le soir. Leur prochaine étape était de découvrir pourquoi.

Un mécanisme «conservé sur plusieurs centaines de millions d'années d'évolution»

Les chercheurs ont ensuite découvert que l'activité élevée des canaux sodiques au début de la journée entraînait un déclenchement plus important des neurones circadiens, réveillant l'animal. En revanche, une activité élevée des canaux potassiques plus tard dans la journée a rendu les neurones moins actifs, conduisant l'animal à dormir.

Comme ce mécanisme a deux "pédales" séparées, les chercheurs l'appellent "mécanisme de bicyclette". Ces deux pédales oscillent de haut en bas sur une période de 24 heures, lorsque l’horloge corporelle de la créature lui dit de se réveiller ou de s’endormir.

Une fois le mécanisme de bicyclette établi, les chercheurs ont voulu savoir s’il était présent chez un animal plus proche de l’homme que la mouche des fruits. Pour tester cela, ils ont examiné le noyau suprachiasmatique de la souris - une zone du cerveau composée de 20 000 neurones qui contrôlent son horloge biologique.

Ils ont été surpris de découvrir que les courants de sodium et de potassium étaient tous deux actifs dans le cerveau de la souris de la même manière. Le Dr Allada décrit les implications de la découverte chez la souris:

"Cela suggère que le mécanisme sous-jacent contrôlant notre cycle veille-sommeil est ancien. Ce mécanisme d'oscillation semble être conservé au cours de plusieurs centaines de millions d'années d'évolution. Et s'il est chez la souris, il l'est probablement aussi."

L’équipe pense que s’ils développent une compréhension plus complète de ce mécanisme de bicyclette, il est concevable qu’à l’avenir, les gens puissent modifier leurs horloges pour s’adapter à leur situation. en dehors des heures de travail traditionnelles.

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