Les neurones de l’horloge biologique se remodèlent toutes les 24 heures

Une découverte frappante faite au cours de recherches récentes suggère que les neurones qui déterminent le rythme circadien du cerveau humain adulte pourraient avoir un degré de plasticité plus élevé qu’on ne le pensait auparavant.

L’horloge biologique est un mécanisme interne qui impose un cycle de 24 heures (rythme circadien) aux fonctions de base des êtres vivants (sécrétion d’hormones, métabolisme, habitudes de sommeil, entre autres), en les organisant de manière à ce qu’elles se produisent au moment optimal de la vie. jour. Il existe une horloge centrale ou « stimulateur cardiaque » qui réside dans le noyau suprachiasmatique de l’hypothalamus cérébral (SCN) ; et plusieurs horloges périphériques, situées dans différents tissus du corps.

L’horloge centrale est réglée quotidiennement en réponse aux signaux de l’environnement, principalement les cycles de lumière et d’obscurité, mais également par la prise alimentaire ou l’activité sociale. Un mauvais fonctionnement peut générer divers problèmes de santé : d’une diminution des défenses et de l’insomnie à la dépression, au diabète et à une baisse des performances cognitives.

Grâce à des études antérieures réalisées sur des mouches des fruits (Drosophila melanogaster), on savait que les neurones qui contrôlent l’horloge biologique modifiaient la capacité de contacter et de communiquer avec d’autres neurones en fonction de l’heure de la journée et des stimuli environnementaux. Mais on ne savait pas si ces modifications structurelles se produisaient également dans le cerveau adulte des mammifères. Aujourd’hui, une équipe internationale de scientifiques a prouvé que c’était le cas.

L’équipe est composée, entre autres, de l’expert argentin en chronobiologie Horacio de la Iglesia, de l’Université de Washington dans la ville américaine de Seattle, de Fernanda Ceriani, chercheuse au Conseil national pour la recherche scientifique et technique (CONICET) d’Argentine. , et Alexandra F. Neitz, de l’Université de Washington.

« Les travaux que nous venons de publier démontrent un phénomène similaire dans les neurones de la souris, fonctionnellement analogues à ceux de la mouche. Cela suggère que cette capacité à avoir des rythmes de remodelage structurel sur 24 heures est une propriété essentielle des horloges circadiennes centrales », explique De la Iglesia.

À cet égard, Ceriani, chercheur à l’Institut de recherche biochimique de Buenos Aires (IIBBA, centre commun du CONICET et de la FIL) et chef du Laboratoire de génétique comportementale de la Fondation Institut Leloir (FIL), souligne « l’importance de cette découverte ” C’est énorme, car cela suggère que le cerveau adulte présente un degré de plasticité bien plus élevé qu’on ne le pensait auparavant. »

« Le fait que les neurones de n’importe quel circuit cérébral aient des rythmes d’expansion et de rétraction de leurs fibres sur 24 heures est totalement inattendu et intriguant. C’est dans le laboratoire de Fernanda Ceriani, à la Fondation de l’Institut Leloir, que la découverte de cette réalité a eu lieu il y a plus de 15 ans », reconnaît De la Iglesia qui, sur cette base, a entrepris d’évaluer ce qui se passait chez un mammifère.

Pour cela, ils ont « peint » certains neurones du noyau suprachiasmatique de la souris – appelé VIP – avec une molécule rouge intense qui a la capacité de se faufiler dans tous les recoins de l’intérieur des cellules. En examinant les tissus cérébraux sous des microscopes spéciaux, ils ont pu détecter que la ramification de ces neurones changeait considérablement au cours de la journée.

Neurones pré- et post-synaptiques visualisés avec différentes émissions fluorescentes dans le noyau suprachiasmatique de la souris. En vert, les contacts entre eux. (Photos : FIL/CONICET. CC BY 2.5 AR)

“Au sein du noyau suprachiasmatique de la souris, les neurones VIP remplissent une fonction similaire aux neurones PDF avec lesquels nous travaillons chez la drosophile, et dont nous décrivons la manière dont ils assemblent et démantelent leurs contacts (synapses) avec d’autres neurones tout au long de la journée”, souligne-t-il. dehors.

Selon De la Iglesia, il serait très difficile de concevoir que cela puisse se produire dans l’horloge biologique d’une souris et non dans celle d’un être humain, puisque les deux structures présentent une grande homologie anatomique et fonctionnelle. « L’impact est difficile à estimer pour le moment, mais nous espérons que de futures expériences sur la souris pourront l’élucider », conclut-il.

L’étude s’intitule « Les fibres VIPergiques du noyau suprachiasmatique présentent un rythme circadien d’expansion et de rétraction ». Et cela a été publié dans la revue académique Current Biology. (Source : FIL/CONICET. CC BY 2.5 AR)