L’horloge biologique joue un rôle sur notre sommeil et sur les maladies

Le décalage horaire après un voyage un avion est courant, et ce contrecoup perturbe le rythme circadien. L’horloge moléculaire qui régit toutes les cellules du corps, qui indique les moments de repos et d’éveil, doit rester réglée pour assurer un fonctionnement optimal de l’organisme. Depuis plus de dix ans, les scientifiques tentent de comprendre son fonctionnement et l’incidence qu’elle pourrait avoir sur des maladies comme la maladie d'Alzheimer, le cancer et le diabète. Dans une étude parue le 5 janvier 2021 dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), des chercheurs indiquent avoir découvert un nouveau rouage dans l'horloge circadienne.

Un élément essentiel de notre horloge biologique

Ce rouage, connu sous le nom de micro-ARN (miARN) est une couche de régulation à l'échelle du génome constituée de petites chaînes de nucléotides non codants. Selon les chercheurs, les miARN pourraient jouer un rôle dans le fonctionnement des horloges circadiennes. “Nous avons vu à quel point la fonction de ces gènes de régulation de notre horloge est vraiment importante dans de nombreuses maladies différentes, souligne Steve Kay, professeur principal de neurologie et de génie biomédical à l’école de médecine de l’université de Californie à San Diego. Mais ce que nous n'avons pas vu, c'est un tout autre type de réseau de gènes qui est également important pour la régulation circadienne. C'est le monde incroyable de ce que nous appelons le micro-ARN non codant.”

Pour comprendre le potentiel de ces micro-ARN, les chercheurs ont mis au point des robots capables de réaliser des expériences à haut débit. Pour faire simple, ces robots étaient capables de tester jusqu’à 1 000 miARN en les transférant individuellement dans des cellules que l'équipe a spécialement conçues pour qu’ils puissent s'allumer et s'éteindre en fonction du cycle circadien de 24 heures des cellules. Grâce à cette expérience, ils ont pu comprendre quelles étaient les cellules responsables du rythme circadien à l’échelle du génome. “A notre grande surprise, nous avons découvert environ 110 à 120 miARN qui font cela”, s’étonne Steve Kay. 

Des effets différents en fonction des tissus

Dans un second temps, les chercheurs ont vérifié les effets sur les rythmes circadiens en inactivant certains micro-ARN identifiés. L'inactivation de ces micro-ARN a eu l'effet inverse sur le rythme circadien des cellules. En reproduisant l’expérience sur des souris, ils ont constaté que l'inactivation de ces groupes interfère avec le comportement des rongeurs, qui ne jouaient plus dans leur roue dans l’obscurité, à l’inverse des souris témoins. En examinant le cerveau, la rétine et les tissus pulmonaires, les chercheurs se sont aperçus que l'inactivation des miARN affectait les rythmes circadiens de manière différente selon le type de tissu, ce qui suggère que la manière dont les miARN régulent l'horloge circadienne est propre à chaque tissu.

“Dans le cerveau, nous cherchons à relier l’horloge biologique à des pathologies comme la maladie d'Alzheimer, dans les poumons, nous cherchons à la relier à des maladies comme l'asthme, note Steve Kay. La prochaine étape consistera, je pense, à modéliser les états pathologiques chez les animaux et les cellules et à étudier le fonctionnement de ces micro-ARN dans ces états pathologiques.” Ainsi, la compréhension de l’effet des miARN sur l'horloge circadienne dans les tissus pourrait révéler de nouvelles façons de traiter ou de prévenir des maladies spécifiques.