La communauté des chronobiologistes a reçu lundi l’une des plus hautes reconnaissances : le prix Nobel de physiologie ou de médecine a été décerné à trois Américains pour leurs découvertes sur la manière dont les horloges internes et les rythmes biologiques régissent la vie humaine.
Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash et Michael W. Young ont reçu le prix « pour leurs découvertes des mécanismes moléculaires contrôlant le rythme circadien », a déclaré la Fondation Nobel. Les travaux du trio expliquent comment les plantes, les animaux et les humains adaptent leurs rythmes biologiques en synchronisation avec les rotations de la Terre.
Identification des gènes de l’horloge interne
Selon le résumé de la découverte, l’Assemblée Nobel du Karolinska Institutet :
« En utilisant la mouche des fruits comme organisme modèle, les lauréats du prix Nobel de cette année ont isolé un gène qui contrôle le rythme biologique quotidien normal. Ils ont montré que ce gène code pour une protéine qui s’accumule dans la cellule pendant la nuit et qui est ensuite dégradée pendant la journée. Par la suite, ils ont identifié d’autres composants protéiques de cette machinerie, révélant ainsi le mécanisme qui régit l’horloge auto-entretenue à l’intérieur de la cellule. Nous savons aujourd’hui que les horloges biologiques fonctionnent selon les mêmes principes dans les cellules d’autres organismes multicellulaires, y compris l’homme.
« Avec une précision exquise, notre horloge interne adapte notre physiologie aux différentes phases de la journée. L’horloge régule des fonctions essentielles telles que le comportement, les niveaux d’hormones, le sommeil, la température corporelle et le métabolisme ».
Origines au 18e siècle
Lorsque l’astronome Jacques d’Ortous de Mairan a étudié le mimosa auXVIIIe siècle, il a découvert que les feuilles de la plante s’ouvraient vers le soleil pendant la journée et se refermaient au crépuscule, découvrant ainsi que les plantes avaient leur propre horloge biologique. Il a ainsi découvert que les plantes avaient leur propre horloge biologique. Cela a conduit à la découverte que les humains et les animaux avaient également une horloge biologique et des fluctuations physiologiques quotidiennes. Cette adaptation quotidienne est appelée rythme circadien.
L’horloge interne contrôle toute une série de fonctions corporelles
Les lauréats du prix Nobel de cette année ont cherché à comprendre comment cette horloge interne fonctionne réellement. Hall et Rosbash avaient déjà isolé le gène period en 1984, puis découvert que PER (la protéine codée par period) s’accumulait pendant la nuit et se dégradait pendant la journée, prouvant ainsi que les niveaux de protéine PER oscillent sur un cycle de 24 heures en synchronisation avec le rythme circadien. Young a ensuite découvert un deuxième gène d’horloge, appelé timeless, qui code pour la protéine TIM nécessaire à un rythme circadien normal. Young a ainsi montré que lorsque la protéine TIM se lie à PER, les protéines pénètrent dans le noyau cellulaire et bloquent le gène period. Cette boucle de rétroaction a permis de comprendre comment se produit l’oscillation des protéines cellulaires. Young a ensuite identifié le gène doubletime (DBT) qui retarde l’accumulation de la protéine PER.
Grâce à ces découvertes, ils ont appris que tous les organismes multicellulaires, y compris l’homme, utilisent des mécanismes similaires pour contrôler les rythmes circadiens. Au cours des différentes phases de la journée, l’organisme est préparé à différents processus. Par exemple, le cortisol est libéré à 6 heures du matin, la vigilance est élevée à 9 heures et la coordination est optimale à la mi-journée, vers 15 heures, les temps de réaction étant alors les plus rapides. La température corporelle la plus élevée se situe vers 18 heures, la tension artérielle la plus élevée dans la soirée, suivie de la sécrétion de mélatonine vers 22 heures. Le sommeil le plus profond du cycle se produit après minuit, suivi de la température corporelle la plus basse vers 3 heures du matin, puis le cycle recommence.
