La synchronisation entre les horloges circadiennes du corps peut prévenir le vieillissement | Santé et bien-être

La vie humaine est régie par un rythme circadien (environ 24 heures) contrôlé par une petite horloge biologique située dans le cerveau. Basé sur les stimuli lumineux qui pénètrent par la rétine, ce dispositif moléculaire se synchronise et indique l’heure au reste de l’organisme afin qu’il agisse en conséquence. La nuit n’est pas la même chose que le jour, ni pour les yeux, ni pour le foie, la peau ou le pancréas. Les horloges périphériques, situées dans les organes et tissus, reçoivent ce battement du chronomètre central et se règlent pour déclencher l’une ou l’autre fonction, en fonction de l’heure. Comme une sorte d’orchestre accordé, tous ces instruments moléculaires qui gèrent les rythmes circadiens communiquent, interagissent et travaillent, à leur tour, avec autonomie nécessaire au bon fonctionnement du corps. C’est ainsi que fonctionnent les rouages ​​de la vie.

Si ces horloges qui rythment l’existence n’existaient pas, le vieillissement s’accélérerait. Cela a été observé chez des souris : dans des études fonctionnelles, lorsque des animaux ont été générés sans ces minuteries moléculaires, ils ont vieilli prématurément et sont morts beaucoup plus tôt, comme si un humain mourait à 40 ans. En pratique, les souris possédaient tous leurs gènes, la capacité de les exprimer correctement et d’accomplir les fonctions qu’elles remplissent normalement, mais sans ces horloges circadiennes, elles ne savaient pas quel était le meilleur moment pour remplir ces fonctions et toute l’infrastructure vitale s’est retrouvée s’effondrer davantage le plus tôt possible.

Estos diminutos cronómetros son claves para la supervivencia, pero su modus operandi sigue siendo, en buena medida, un misterio: la comunidad científica sabe de su importancia en el proceso vital, pero todavía está intentando desentrañar cómo se configuran exactamente esas redes de comunicación entre unos et autres. Quelques enquêtes publiées ce jeudi dans des magazines Science oui Cellule souche, et dirigés par les Espagnols Salvador Aznar-Benitah, responsable du programme Vieillissement et métabolisme de l’Institut de recherche biomédicale (IRB) de Barcelone, et Pura Muñoz-Cánoves, chercheur à la multinationale Altos Lab, ont fait un pas en avant dans la connaissance de ces des interactions entre les horloges moléculaires et, dans des expériences avec des souris arythmiques, ont prouvé qu’un manque de coordination entre le chronomètre central du cerveau et celui qui régule le temps dans le muscle accélère le vieillissement du tissu musculaire. Le rétablissement de ces réseaux de communication permet cependant de retrouver la fonction de cet espace et de préserver son activité.

C’est la première fois qu’ils testent avec succès sur des modèles animaux une hypothèse qu’ils développent depuis plus d’une décennie : l’idée était que, pour maintenir les rythmes circadiens, il y a probablement un rythme natif dans chaque tissu, indépendamment de la communication avec le reste de l’organisme, puis il y a un autre processus d’interaction avec les horloges d’autres organes pour synchroniser les fonctions. « Il est tout à fait logique que si notre rythme circadien nous prépare à manger, la langue, l’intestin, le pancréas et le foie soient tous synchronisés pour savoir qu’ils vont devoir commencer à métaboliser les aliments. Imaginez toute cette agitation si le foie est préparé à deux heures du matin et l’estomac à une heure de l’après-midi », réfléchit Aznar-Benitah.

Dans l’étude publiée dans Science, les chercheurs ont conçu un modèle animal arythmique – présentant des déficiences au niveau de l’horloge centrale, de l’horloge musculaire périphérique ou des deux – afin de pouvoir déterminer quelles fonctions circadiennes étaient exécutées indépendamment par le tissu et lesquelles dépendaient de la communication avec d’autres horloges. « La dérégulation de notre horloge est l’une des caractéristiques évidentes qui nous arrivent tous à mesure que nous vieillissons. Ce que nous avons vu au cours du vieillissement, c’est que la machinerie horlogère, celle de base, celle qui indique au tissu que c’est telle ou telle heure, ne change pas ; Par conséquent, si nous voulions trouver des moyens thérapeutiques possibles pour maintenir l’horloge à un état jeune dans le vieil organisme, nous devions comprendre ce qui arrive à l’horloge. Et ce que cela nous dit, c’est qu’une grande partie de ce qui arrive à l’horloge n’est pas que la machinerie ne fonctionne pas bien, mais que la synchronisation avec d’autres tissus, tant périphériques que centraux, est modifiée. Et nous avons dû comprendre dans quelle partie des fonctions le tissu n’a pas besoin de communication et dans quelle partie des fonctions il en a besoin et avec qui », explique le scientifique.

L’expérience a montré que dans certaines fonctions quotidiennes, les tissus musculaires n’ont pas besoin de se synchroniser avec qui que ce soit. “Si vous avez un animal qui n’a d’horloge que dans les cellules musculaires, ce muscle est capable de maintenir temporairement entre 10 et 15 % de ses fonctions”, explique Aznar-Benitah. Et cela a un sens de stricte survie, réfléchit le scientifique : « Ce qui est fondamental reste. Et nous pensons qu’il y a un avantage évolutif à cela, car si toutes les fonctions de tous les tissus étaient liées à une seule communication, si une personne a une infection au foie, un effet domino se produirait : le foie tombe en panne et tout le reste échouerait. Le fait que ces fonctions aient été séparées du besoin de communiquer et de se synchroniser avec les autres signifie que, même si une personne a un problème cardiaque, la peau conserve sa capacité de barrière », illustre-t-il.

La recherche a également révélé que 30 à 35 % des fonctions des tissus musculaires dépendent de l’horloge centrale. « Entre les 15 % de fonctions indépendantes et les 35 % qui dépendent de l’interaction cérébrale, nous avons déjà cartographié la moitié des fonctions tissulaires. Il existe encore 50 % des fonctions que nous savons être circadiennes, mais nous n’avons pas encore identifié avec qui le muscle doit communiquer pour que cette fonction se produise au moment où elle doit se produire », admet le chercheur.

Restriction calorique pour renforcer les communications

L’étude confirme en tout cas que la coordination entre les horloges moléculaires des tissus est « cruciale » pour maintenir la santé générale de l’organisme. En fait, des expériences visant à rétablir les communications entre ces minuteries corporelles ont amélioré l’état des tissus musculaires. Un mécanisme étudié consistait à soumettre des souris à une restriction calorique temporaire – elles ne mangeaient que pendant la phase d’obscurité active (alimentation nocturne) – et ils ont découvert que cette pratique « pouvait remplacer partiellement l’horloge centrale et améliorer l’autonomie de l’horloge musculaire ». La restauration circadienne par restriction calorique a atténué la perte musculaire, l’altération des fonctions métaboliques et la diminution de la force musculaire chez les souris âgées. “Manger ainsi renforce la communication” entre l’horloge cérébrale et l’horloge musculaire chez la souris, explique Aznar-Benitah, bien qu’il précise que ces résultats ne peuvent pas encore être extrapolés aux humains, ni l’impact de pratiques telles que la restriction calorique.

Le chercheur souligne que tant cette étude que celle publiée dans Cellule souche, qui se concentrent sur l’étude de la communication entre l’horloge cérébrale et l’horloge cutanée, constituent une autre étape dans la compréhension du fonctionnement de ces dispositifs moléculaires précis. Mais ils n’ont toujours pas d’application pratique. En fait, prédit-il, il faudra analyser tissu par tissu pour voir quel est le rôle autonome de chaque montre et comment sa coordination avec d’autres chronomètres influence. « Je ne crois pas que la communication entre le cerveau et les tissus périphériques va toujours ralentir le vieillissement. Certains tissus dépendront fonctionnellement beaucoup plus de cette communication, tandis que d’autres dépendront beaucoup plus d’autres tissus périphériques. Mais nous devons tester cela un par un. Ce que nous savons, c’est que dans les tissus et organes que nous étudions depuis longtemps, comme le foie, les muscles, la peau, il y a un bénéfice évident à rétablir la communication entre les tissus périphériques et l’horloge centrale », explique-t-il.

Dans la peau, par exemple, le temps est essentiel : l’horloge interne de ce tissu sait que le meilleur moment pour favoriser la division cellulaire des cellules souches et régénérer la peau est lorsqu’elle n’est pas en contact avec la lumière ultraviolette : ces rayons sont mutagènes et diviser l’ADN à un moment où les cellules sont exposées à la lumière ultraviolette impliquerait d’accumuler de nombreuses mutations et erreurs, avec les dangers potentiels que cela comporte. « De plus, à mesure que ces cellules se divisent, les mutations [que adquieren por exposición a los rayos ultravioletas] ils s’étendraient aux cellules filles, qui hériteraient de cette mutation. Le rythme circadien sépare ces processus : il indique aux cellules de la peau de ne pas se diviser lorsqu’il y a un pic de lumière ultraviolette”, explique Aznar-Benitah. Son étude publiée dans Cellule souche, qui a analysé cette séparation entre la division de l’ADN et l’exposition aux ultraviolets, a révélé que, si ces réseaux de communication entre l’horloge centrale et le minuteur moléculaire de l’épiderme sont rompus, la division cellulaire se produit en même temps que l’exposition aux ultraviolets. “Ce n’est que lorsque vous avez une bonne communication qu’elle est séparée.”

Une « fédération » de montres, pas une « dictature »

Juan Antonio Madrid, professeur de physiologie et directeur du Laboratoire de Chronobiologie et Sommeil de l’Université de Murcie, qualifie la recherche de « belle et élégante car elle décrit de nombreuses interactions et répond à de nombreuses questions » grâce à « un travail d’ingénierie génétique très intéressant », a-t-il déclaré. dit : « C’est vrai que c’est le cas chez la souris, mais c’est intéressant car cela nous révèle que le système circadien du corps n’est pas un système hiérarchique, comme une dictature, où règne l’horloge du cerveau. «Ils ressemblent davantage à une fédération horlogère où chacun contribue.» L’intuition madrilène s’est également orientée depuis longtemps vers cette idée d’une organisation plus fédérative et moins comme une sorte d’horloges « esclaves » d’une horloge centrale. “L’horloge musculaire a la capacité de décider quels ordres de l’horloge centrale elle accepte et lesquels elle filtre ou ne prend pas en compte”, explique-t-il.

La traduction dans la vie réelle prendra du temps à voir, mais toutes ces connaissances auront des applications, assure Madrid : « Les animaux arythmiques, à qui on enlève leurs horloges, vieillissent très vite et meurent prématurément. Et ils ont vu que si seulement l’horloge cérébrale est réactivée, ils ne retrouvent pas la santé ; S’ils réactivent uniquement l’horloge musculaire, ils ne sont pas non plus dans une situation optimale ; Mais lorsqu’elles réinitialisent l’horloge musculaire et la restriction calorique, même si l’horloge cérébrale ne fonctionne pas, les souris retrouvent une santé métabolique. À mesure que les horloges vieillissent, leur signal s’atténue. Mais si les habitudes de vie, par exemple en matière de nutrition, avoir des habitudes alimentaires régulières et jeûner environ 12 heures la nuit, favorisent le maintien de la santé. Cela pourrait compenser la perte des montres. Et ces signaux ou synchroniseurs sont bons dans tous les tissus.

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