Les rythmes quotidiens dépendent de la densité des récepteurs de l’horloge biologique, selon une étude

Chez les humains et les autres animaux, les signaux provenant d’une horloge circadienne centrale dans le cerveau génèrent les rythmes saisonniers et quotidiens de la vie. Ils aident le corps à se préparer aux changements attendus de l’environnement et à optimiser le moment où dormir, manger et effectuer d’autres activités quotidiennes.

Des scientifiques de l’Université de Washington à Saint-Louis tentent de comprendre en détail comment notre horloge biologique interne fonctionne. Leur nouvelle étude, publiée le 24 juillet dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciencesaide à répondre à des questions de longue date sur la manière dont les rythmes circadiens sont générés et maintenus.

Chez tous les mammifères, les signaux des rythmes circadiens proviennent d’une petite partie du cerveau appelée noyau suprachiasmatique, ou SCN. Plusieurs études antérieures de l’Université de Washington et d’autres institutions ont tenté de déterminer si un neurotransmetteur appelé GABA joue un rôle dans la synchronisation des rythmes circadiens entre les neurones SCN individuels. Cependant, le rôle du GABA dans le SCN n’était pas encore clair.

« Dans le passé, nous avons publié des données sur le blocage pharmacologique du système GABA et n’avons trouvé que des augmentations modestes de la synchronie entre les cellules SCN », a déclaré Daniel Granados-Fuentes, chercheur en Arts & Sciences et premier auteur de la nouvelle étude.

Les interventions chimiques qu’il a introduites avec d’autres scientifiques ne semblent pas avoir beaucoup modifié la façon dont les neurones du SCN s’activaient, ni avoir eu d’effet sur la régulation circadienne du comportement réel chez les souris.

Granados-Fuentes et son équipe ont donc adopté une approche différente. Les chercheurs ont modifié l’expression de deux types de récepteurs GABA pour déterminer si la densité des récepteurs avait un impact sur la synchronie ou le comportement.

« Il est considéré que le réglage du nombre de récepteurs est important pour réguler les processus physiologiques comme l’apprentissage et la mémoire, mais pas les rythmes circadiens », a déclaré Granados-Fuentes. Mais dans ce cas, le changement de la densité des récepteurs GABA γ2 ou δ a eu un effet spectaculaire.

La réduction ou la mutation de ces récepteurs dans le SCN des souris a diminué l’amplitude de leurs rythmes circadiens d’un tiers. Les souris de cette étude ont augmenté leur course diurne et réduit leur course nocturne normale.

Les chercheurs ont également découvert que la réduction ou la mutation des récepteurs GABA γ2 ou δ réduisait de moitié la synchronie et l’amplitude des cellules SCN circadiennes, telles que mesurées par la fréquence de déclenchement ou l’expression des protéines in vitro.

La surexpression de l’un des deux types de récepteurs GABA a compensé la perte de l’autre, suggérant que ces deux récepteurs peuvent fonctionner de manière similaire dans le SCN, même s’ils ont été décrits comme médiateurs de processus physiologiques différents, a déclaré Granados-Fuentes.

Il est important de comprendre les rythmes circadiens, car les personnes peuvent subir de nombreuses conséquences négatives si ces rythmes sont perturbés. Elles peuvent ressentir de la fatigue pendant la journée, des changements dans leurs profils hormonaux, des problèmes gastro-intestinaux, des changements d’humeur et bien plus encore.

« Ces résultats ouvrent la possibilité de comprendre si les changements dans la densité des récepteurs GABA sont importants pour réguler les réponses saisonnières, par exemple comment les animaux dans la nature réagissent à l’été lorsque les jours sont longs ou à l’hiver lorsque les jours sont courts », a déclaré Granados-Fuentes.