Deux articles de recherche complémentaires montrent que les horloges circadiennes centrale et périphérique coordonnent l’activité quotidienne de la peau et des muscles. La coordination entre les deux horloges (centrale et périphérique) assure 50 % des fonctions circadiennes des tissus, y compris des processus vitaux tels que le cycle cellulaire, la réparation de l’ADN, l’activité mitochondriale et le métabolisme. La synchronisation entre les horloges centrale et périphérique du cerveau prévient le vieillissement prématuré des muscles et améliore leur fonction, ce qui laisse entrevoir de nouvelles stratégies pour lutter contre le déclin lié à l’âge en modulant le rythme de 24 heures.
Comment les horloges circadiennes assurent le maintien d’une fonction musculaire et cutanée optimale
Découvertes dans les années 1970, les horloges circadiennes sont essentielles à la régulation du temps biologique dans la plupart des cellules du corps humain. Ces mécanismes internes adaptent les processus biologiques à un cycle de 24 heures et permettent de synchroniser les fonctions cellulaires avec les fluctuations quotidiennes de l’environnement. Les rythmes circadiens, qui sont coordonnés par une horloge centrale située dans le cerveau et qui communique avec des horloges situées dans divers tissus périphériques, influencent de nombreuses fonctions, depuis nos habitudes de sommeil jusqu’à notre capacité à utiliser la nourriture.
Une équipe dirigée par Salvador Aznar Benitah, chercheur ICREA à l’IRB de Barcelone, et Pura Muñoz-Cánoves, chercheur ICREA à la faculté de médecine et des sciences de la vie de l’université Pompeu Fabra (UPF), a décrit comment la synchronisation entre l’horloge centrale et les horloges périphériques des muscles et de la peau joue un rôle clé dans le bon fonctionnement de ces tissus, ainsi que dans la prévention des processus dégénératifs associés au vieillissement. Les résultats de ces travaux ont été publiés dans deux articles dans des revues de haut niveau. Ainsi, l’étude sur la synchronisation entre l’horloge centrale et périphérique figure dans Science, tandis que le travail sur la coordination entre l’horloge centrale et l’horloge périphérique de la peau a été publié dans Cell Stem Cell. Les deux études mettent en évidence les mécanismes communs qui soulignent l’importance de cette coordination dans le maintien d’une fonctionnalité optimale des muscles et de la peau.
Les travaux décrivent également le remarquable degré d’autonomie des horloges périphériques, qui peuvent maintenir des cycles de 24 heures et contrôler environ 15 % des fonctions circadiennes en l’absence de l’horloge centrale. L’étude souligne qu’une interaction minimale entre seulement deux horloges tissulaires (une centrale et une périphérique) est nécessaire pour maintenir une fonction optimale des tissus tels que les muscles et la peau et prévenir leur détérioration et leur vieillissement. La prochaine étape consistera à identifier les facteurs de signalisation impliqués dans cette interaction en vue d’applications thérapeutiques potentielles.
Développement de thérapies pour le vieillissement musculaire et l’amélioration des performances physiques chez les personnes âgées
L’étude sur la communication cerveau-muscle publiée dans la revue Science confirme que la coordination entre les horloges centrale et périphérique est essentielle pour maintenir la fonction musculaire quotidienne et prévenir le vieillissement prématuré de ces tissus. Le rétablissement du rythme circadien réduit la perte de masse et de force musculaires et améliore ainsi la détérioration de la fonction motrice dans des modèles expérimentaux de souris.
Les résultats de la recherche ont également montré que l’alimentation restreinte dans le temps (TRF), qui consiste à ne manger que pendant la phase active de la journée, peut remplacer partiellement l’horloge centrale et améliorer l’autonomie de l’horloge musculaire. Plus important encore, ce rétablissement du rythme circadien par la TRF peut freiner la fonte musculaire, la détérioration des fonctions métaboliques et motrices et la perte de force musculaire chez les souris âgées.
Ces résultats ont des implications significatives pour le développement de thérapies contre le vieillissement musculaire et l’amélioration des performances physiques chez les personnes âgées. Arun Kumar et Mireia Vaca Dempere, tous deux de l’UPF, sont les premiers auteurs de cette étude, à laquelle ont également contribué les docteurs Eusebio Perdiguero et Antonio Serrano, anciennement à l’UPF et maintenant à Altos Labs.
Dans l’étude publiée dans Cell Stem Cell, l’équipe a montré que l ‘horloge circadienne de la peau joue un rôle central dans la coordination de la physiologie quotidienne de ce tissu. En intégrant et parfois en modifiant les signaux du cerveau, cette coordination assure le bon fonctionnement de la peau.
Une découverte surprenante a été qu’en l’absence de l’horloge périphérique, l’ horloge centrale maintient le rythme circadien de la peau mais fonctionne à l’inverse de la normale (c’est-à-dire selon un horaire opposé). Par exemple, les chercheurs ont constaté que si la réplication de l’ADN n’était contrôlée que par l’horloge centrale, elle se produirait pendant la journée lorsque la peau est exposée à la lumière ultraviolette, ce qui augmenterait le risque d’accumulation de mutations. Ce phénomène souligne l’importance de l’horloge périphérique, qui non seulement reçoit des signaux de l’horloge centrale – qui coordonne les rythmes de tout l’organisme – mais adapte également ces signaux aux besoins spécifiques du tissu dans lequel elles se trouvent (dans le cas des cellules souches de la peau, la réplication de l’ADN atteint un pic lorsqu’elles sont exposées à la lumière ultraviolette pendant la journée).
