Ces scientifiques de l’Université de Washington ont réussi à décrypter une partie cruciale de l'horloge biologique, tout le « câblage » ou l’ensemble des connexions qui définissent sa précision à la minute près sur une journée de 1.440 minutes. Un câblage qui utilise un neuropeptide, VIP, et le neurotransmetteur GABA, pour relier les cellules de l'horloge biologique en un réseau qui change d’activité avec l’heure de la journée mais aussi avec l’environnement. Ces découvertes, présentées dans l’édition du 5 juin de la revue Neuron, permettent de mieux comprendre aussi, les conséquences de décalages successifs de notre horloge.
Des connexions qui font la précision de l'horloge et lui permettent de piloter les rythmes du sommeil et le métabolisme, tout en s'adaptat aux cycles jour et nuit. Un mécanisme concentré au sein du noyau suprachiasmatique (SNC), situé dans l'hypothalamus et constitué de 20.000 neurones capables individuellement de suivre le rythme circadien. 20.000 neurones qui vont devoir se synchroniser non seulement entre eux mais aussi avec l'environnement.
Les chercheurs ont découvert le système qui permet ces 2 modes de synchronisation et reconstitué son « mapping » (Visuel ci-contre).
Les neurones de l'horloge se synchronisent : En 2005, cette équipe avait déjà montré que les neurones de l'horloge communiquent grâce à un neuropeptide, VIP, qui les incite à se synchroniser.
Chaque neurone du SCN a son heure de réveil et son rythme, qui dépendent de l'expression d'une famille de gènes (Period- PER). L'expression de ces gènes permet la régulation de l'activité du neurone au cours de la journée.
· Mais les neurones du SCN, parce qu'ils sont des cellules différentes, ont des rythmes légèrement différents.
· Pour que le SCN puisse fonctionner comme une horloge, les neurones doivent se synchroniser.
· Ces neurones du SCN se synchronisent par l'échange du neuropeptide VIP qui modifie l'expression de PER pour accélérer ou ralentir les neurones jusqu'à ce qu'ils soient tous synchronisés.
· Ces neurones forment des réseaux synchronisés très précis, à 1 ou 2%, précisent les auteurs.
Ces neurones se synchronisent aussi avec l'environnement :
Les chercheurs montrent que ces neurones communiquent également avec GABA qui les attire de manière à ce qu'ils ne soient pas trop collés.
· Le neurotransmetteur GABA initie ainsi, un second réseau.
· Lorsque le réseau tombe, par exemple lorsque les chercheurs bloquent les récepteurs cellulaires à GABA, l'horloge se réinitialise en quelque sorte.
· Ainsi, ce réseau GABA est celui qui permet aux horloges de s'adapter aux signaux environnementaux, comme à un décalage horaire.
· Mais pas sans mal, car ces sursauts fatiguent l'organisme, jusqu'à pouvoir augmenter le risque de crises cardiaques, expliquent les chercheurs.
En synthèse, VIP et GABA veillent à la coordination de l'horloge en interne et avec l'environnement. Mais, forcer l'horloge à se réinitialiser brutalement ou à plusieurs reprises en fonction de l'environnement, perturbe la division cellulaire et le métabolisme, ainsi que les cycles de sommeil / éveil. Et parfois même, ce mécanisme n'est pas suffisamment puissant pour éviter un dérèglement de l'horloge, en cas, par exemple, de lumières artificielles, de déplacements à grande vitesse ou de décalage horaire. Mieux comprendre ce mécanisme, c'est donc mieux comprendre les conséquences pour la santé des situations où l'horloge biologique se trouve décalée, comme le travail posté, les gardes médicales ou les voyages d'affaires.
Source: Neuron 5 June 2013 doi:10.1016/j.neuron.2013.04.003 GABA Networks Destabilize Genetic Oscillations in the Circadian Pacemaker
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