LES ROUAGES DE L'HORLOGE BIOLOGIQUE/protéine clock
Tous les organismes vivant sur la Terre, y compris l’être humain, sont le fruit d’une longue évolution. Or cette évolution est depuis toujours soumise au rythme du jour et de la nuit causé par la rotation de la Terre sur elle-même.
Il était donc prévisible que quelque chose ait évolué dans notre organisme pour coordonner ses grandes fonctions avec les différents moments de la journée. La vigilance, la température corporelle ou la sécrétion de certaines hormones gagne en effet à être ajustée selon qu'il fait jour ou qu'il fait nuit.
Les premiers indices d’une telle « horloge biologique » sont venues des études de volontaires qui sont restés plusieurs semaines coupés de tout indicateur du jour et de la nuit (souvent en campant dans des grottes). Or dans ces conditions, un rythme d’environ 24 heures persiste tant dans les comportements que dans les paramètres physiologiques de ces individus.
Des variations cycliques se maintiennent même à l’intérieur de cellules du corps humain isolées dans un milieu de culture soumis à un éclairage constant. L’activité de certains gènes et la sécrétion de certaines substances continuent de fluctuer selon un rythme de plus ou moins 24 heures.
Notre horloge biologique réside donc au cœur même de nos cellules et ses rouages ne sont pas faits de ressorts et de roues dentelées, mais bien de molécules. Lesquelles, et comment interagissent-elles pour maintenir des cycles de 24 heures ? Difficile question qu’on n’a commencé à répondre qu’au début des années 1970 avec la découverte chez la mouche drosophile du premier gènes impliqué dans l’horloge biologique.
Difficulté d’autant plus grande qu’on s’est rendu compte que chaque espèce possède des variantes qui lui sont propres. L’horloge biologique humaine possède par exemple certaines molécules qui sont les mêmes que l’horloge biologique de la mouche drosophile, mais aussi d’autres qui lui sont propres. Mais dans tous les cas, l’horloge fonctionne grâce à ce qu’on appelle couramment une boucle de rétroaction négative.
Le point de départ de cette boucle, ce sont des gènes, donc des bouts d’ADN qui fournissent les plans pour fabriquer des protéines. Ces plans sont transmis du gène au cytoplasme, lieu de production des protéines, par une molécule appelée ARN messager (ou ARNm). Mais alors que la plupart des protéines demeurent habituellement dans le cytoplasme où elles remplissent différentes fonctions (on les appellent parfois « les briques du vivant »), celles qui sont impliquées dans notre horloge biologique retournent dans le noyau où se trouvent l’ADN et se fixent sur le gène qui les a produites. Ce faisant, elles arrêtent l’activité de leur propre gène. Moins de protéines sont alors fabriquées, si bien qu’à un moment donné, il n’y a plus assez de protéines qui retournent dans le noyau pour empêcher leur production et celle-ci reprend. Environ 24 heures se sont alors écoulées. Les protéines commencent ensuite à s’accumuler à nouveau, initiant du même coup un nouveau cycle.
REF.: https://lecerveau.mcgill.ca/flash/d/d_11/d_11_m/d_11_m_hor/d_11_m_hor.html
Comment la protéine Clock rythme notre biologieL'horloge
biologique régule les fonctions physiologiques et le comportement de la
plupart des organismes vivants, en général sur un rythme jour/nuit dit
circadien. Son dérèglement peut entraîner chez l'être humain des
maladies et des syndromes tels que les troubles du sommeil. Les derniers
résultats de l'équipe de Paolo Sassone-Corsi de l'Institut de génétique
et biologie moléculaire et cellulaire (1), publiés dans Cell le 5 mai
2006, montrent que la protéine Clock, élément central du contrôle de
l'horloge circadienne, possède une activité enzymatique qui modifie le
compactage de l'ADN et donc l'accessibilité des gènes. C'est la première
fois qu'un lien direct est établi entre l'horloge biologique et le mode
de régulation de l'expression des gènes par compactage de l'ADN. Cela vous intéressera aussi L'horloge
circadienne permet d'anticiper les variations journalières des
conditions environnementales selon un rythme de 24h, en alternance
jour/nuit. L'horloge centrale des mammifères est située dans l'hypothalamus
antérieur. Les recherches de différentes équipes, dont celle de Paolo
Sassone-Corsi, ont montré qu'il existe des horloges périphériques dans
divers tissus et même dans chaque cellule. Les mécanismes moléculaires responsables de l'établissement et du maintien des rythmes biologiques ont commencé à être mis au jour. Chez tous les organismes étudiés, ces mécanismes sont contrôlés par différents facteurs dont le principal est la protéine Clock, codée par les gènes du même nom. Cette protéine est un facteur de contrôle de l'expression des gènes. Elle participe à des mécanismes de régulation en boucle qui sont à la base du fonctionnement de l'horloge circadienne. L'équipe de Paolo Sassone-Corsi vient de montrer que la protéine Clock possède également une activité enzymatique qui peut modifier le degré de compaction de l'ADN au sein de la cellule et de ce fait l'accessibilité des gènes et leur expression (2). Clock induit ainsi un remodelage de l'ADN au niveau des gènes contrôlés par l'horloge circadienne et régule leur expression. Clock relie donc rythme biologique et expression des gènes via le compactage de l'ADN. Le fait que cette protéine soit une enzyme a de multiples implications physiologiques. Son activité, et donc son action sur l'ADN, peut être régulée par le métabolisme cellulaire ainsi que par différentes voies de signalisation cellulaire activées par les facteurs de croissance, les hormones ou les neurotransmetteurs. Les
chercheurs vont maintenant s'intéresser à d'éventuels liens entre
l'activité enzymatique de Clock et la division cellulaire. On sait en effet que dans le cas de maladies comme le cancer,
les traitements, qui agissent principalement sur la division
cellulaire, semblent être dépendants des rythmes biologiques, étant plus
efficaces à certains moments de la journée. Clock pourrait être un élément essentiel de ce lien entre chronobiologie et division cellulaire. Notes : REF.: https://www.futura-sciences.com/sante/actualites/vie-proteine-clock-rythme-notre-biologie-8857/ Références : |
