La semaine des Prix Nobel 2017 a débuté, avec l’attribution du Prix Nobel de Médecine et de Physiologie ce 2 octobre. Cette année, il a été remis à trois Américains, Jeffrey Hall, Michael Rosbash et Michael Young, pour des travaux datant de plus de trente ans.
En quelques années, ils ont réalisé une série de découvertes sur les mécanismes à la base du fonctionnement de l’horloge biologique. Celle-ci rythme la vie des mammifères, mais aussi de nombreux animaux, vertébrés comme invertébrés.
Une première découverte en 1984
En 1984, en prenant comme modèles des drosophiles, les trois chercheurs, et leurs équipes respectives des universités américaines Brandeis de Boston et Rockefeller de New York, ont identifié et isolé le gène responsable de la production d’une protéine, appelée PER. Sur une base de 24 heures, le taux de PER oscille en rythme avec le cycle circadien. Elle s’accumule pendant la nuit, et se dégrade en journée.
L’existence de ce gène avait été théorisée par Seymour Benzer et Ronald Konopka dans les années 1970. Les deux chercheurs l’avaient baptisé period. Les nobélisés ont validé cette théorie.
Des découvertes en chaîne
Jeffrey Hall et Michael Rosbash avaient ensuite mené des travaux pour comprendre comment cette oscillation pouvait se mettre en place et se maintenir avec le temps. Leur hypothèse était la suivante : la protéine PER bloque elle-même l’activité du gène period. Mais cette théorie s’est rapidement heurtée à des incohérences au niveau cellulaire, la protéine ne pouvant pénétrer le noyau, et donc accéder au gène et l’inhiber.
En 1994, Michael Young les a finalement levées, en identifiant un second gène impliqué, timeless. Il permet de produire une deuxième molécule, TIM, qui, lorsqu’elle est associée à PER, lui permet d’atteindre le noyau.
Michael Young a enfin identifié un troisième gène, doubletime, qui contrôle la fréquence des oscillations en retardant l’accumulation de PER.
Un large champ de recherche
Malgré les 33 ans d’attente pour les lauréats du prix Nobel, la récompense n’est pas en dehors de l’actualité. Les travaux dans ce domaine se poursuivent. Ceux sur la lumière bleue, par exemple, sont dans la droite lignée des recherches des trois scientifiques.
Ensemble, ces trois découvertes majeures ont donc permis d’ouvrir un champ entier d’exploration. Depuis l’identification de period, une quinzaine de gènes a été identifiée au niveau cellulaire.
Toutes les spécialités concernées
Le rythme veille/sommeil, la température corporelle, la pression artérielle, la production d’hormones, la fréquence cardiaque… Tous ces processus, mais également bien d’autres, plus complexes comme la mémoire ou les capacités cognitives, sont en partie régulés par l’horloge biologique. « Les données de la recherche scientifique montrent que presque toutes les fonctions biologiques sont soumises à ce rythme », explique l’Inserm.
Par son omniprésence, l’horloge biologique a donc un rôle à jouer dans la plupart des maladies, et dans les traitements. À l’Inserm, l’unité Rythmes biologiques et cancers étudie ainsi la chronopharmacologie – qui détermine les périodes idéales pour administrer les traitements – mais aussi, par exemple, l’influence des gènes dans le risque de développer un cancer du sein.