Les personnes qui travaillent de nuit ou à des heures irrégulières et qui mangent à des heures irrégulières sont plus sujettes à la prise de poids et au diabète, probablement en raison d’habitudes alimentaires qui ne correspondent pas à la lumière naturelle du jour et aux heures habituelles des repas. Mais est-il possible d’éviter les effets négatifs des repas pris à ces heures « inhabituelles », même si cela n’est pas préférable d’un point de vue biologique ? Une nouvelle étude de la Perelman School of Medicine de l’université de Pennsylvanie répond par l’affirmative, en mettant en lumière la manière dont le corps sait quand manger. Publiée dans Science, l’ étude explique comment les chercheurs ont découvert un lien entre l’horloge interne du foie et les centres d’alimentation du cerveau.

Influencer la voie de communication entre le foie et le cerveau est une approche prometteuse de la gestion du poids chez les personnes dont le rythme circadien est perturbé

Les recherches de l’équipe ont montré que le foie envoie au cerveau, via le nerf vague, des signaux qui indiquent au cerveau si la nourriture est consommée à un moment qui correspond au rythme circadien de l’organisme. Ces signaux peuvent être perturbés par des horaires de travail inhabituels. Le cerveau surcompense alors, ce qui entraîne une suralimentation aux mauvais moments. « Les souris et les humains mangent généralement à des heures où ils sont éveillés et alertes, et ce cycle fournit un retour d’information du foie à l’horloge centrale du cerveau, ce qui garantit le bon fonctionnement du système », explique l’auteur principal de l’étude, Mitchell Lazar, MD, PhD, directeur de l’Institut du diabète, de l’obésité et du métabolisme de Penn Medicine et professeur de diabète et de maladies métaboliques à Ware. Ce retour d’information s’effectue par le biais d’une connexion neuronale entre le foie et le cerveau.

Les chercheurs se sont concentrés sur les gènes appelés REV-ERB dans les cellules hépatiques des souris. Les REV-ERB sont des protéines importantes qui régulent le rythme circadien de l’organisme. Le rythme circadien de l’organisme est un cycle interne de 24 heures qui régule diverses activités, notamment les cycles veille-sommeil, la sécrétion d’hormones et les habitudes alimentaires. Lorsque ces gènes REV-ERB ont été désactivés chez des souris, donnant au foie une horloge défectueuse, les habitudes alimentaires ont changé de façon spectaculaire, avec plus de nourriture consommée à des moments moins actifs. Les effets étaient réversibles. La perturbation de la connexion neuronale chez les souris obèses a permis de rétablir des habitudes alimentaires normales et de réduire la consommation de nourriture. Selon les chercheurs, cela suggère qu’une manipulation ciblée de cette voie de communication entre le foie et le cerveau pourrait constituer une approche prometteuse de la gestion du poids chez les personnes dont le rythme circadien est perturbé.

L’équipe de recherche émet l’hypothèse que le fait de cibler certaines parties du nerf vague pourrait aider les personnes qui travaillent de nuit ou qui souffrent du décalage horaire en luttant contre la suralimentation causée par le dérèglement de l’horloge biologique. Ces résultats ouvrent la voie à de futures thérapies pouvant cibler des voies neuronales spécifiques afin d’aider les personnes souffrant de troubles métaboliques causés par des horaires de repas irréguliers. Les recherches futures devraient se concentrer sur le type de signaux chimiques que le foie envoie au nerf vague afin de comprendre comment le foie affecte le cerveau et le corps par le biais de cette communication.

Plus de 3 000 commutateurs épigénétiques contrôlent les cycles quotidiens du foie

Mais comment l’activité du foie est-elle contrôlée exactement ? Des scientifiques du Salk Institute ont identifié les commutateurs génétiques spécifiques qui synchronisent l’activité du foie avec le cycle circadien. Leurs découvertes permettent de mieux comprendre les mécanismes à l’origine d’affections dangereuses pour la santé, telles que l’hyperglycémie et l’hypercholestérolémie. « Nous savons que les gènes du foie sont activés et désactivés à différents moments de la journée et qu’ils participent au métabolisme de substances telles que les graisses et le cholestérol », explique Satchidananda Panda, co-auteur de l’article et professeur associé au laboratoire de biologie régulatrice de Salk. Pour comprendre ce qui active ou désactive ces gènes, les chercheurs ont dû trouver les interrupteurs.

À leur grande surprise, ils ont découvert que parmi ces interrupteurs se trouvait la chromatine, le complexe protéique qui entoure étroitement l’ADN dans le noyau cellulaire. Bien que la chromatine soit bien connue pour son rôle dans le contrôle des gènes, elle n’était pas soupçonnée auparavant d’être affectée par les cycles circadiens. Au cours de la dernière décennie, les scientifiques ont commencé à en apprendre davantage sur la relation entre les cycles circadiens et le métabolisme. Les cycles circadiens affectent presque tous les organismes vivants, y compris les plantes, les bactéries, les insectes et les êtres humains. Chez l’homme et les autres vertébrés, une structure cérébrale appelée noyau suprachiasmatique contrôle les réponses circadiennes. Mais il existe également des horloges dans tout le corps, y compris dans nos organes internes, qui indiquent à certains gènes quand fabriquer les protéines qui assurent les fonctions de base de notre corps, telles que la production de glucose comme source d’énergie.

Dans le foie, les gènes qui contrôlent le métabolisme des graisses et du cholestérol sont activés et désactivés en synchronisation avec ces horloges. Cependant, les gènes ne s’activent et ne se désactivent pas tout seuls. Leur activité est régulée par l' »épigénome », un ensemble de molécules qui indiquent aux gènes le nombre de protéines qu’ils doivent fabriquer et, ce qui est le plus important du point de vue circadien, le moment où ils doivent les fabriquer. Dans le foie des souris, ils ont découvert plus de 3 000 éléments épigénomiques qui régulent les cycles circadiens de 14 492 gènes. En comparant le génome de la souris au génome humain, ils ont trouvé un grand nombre de gènes identiques. Les chercheurs ont ainsi fait un pas de plus vers la compréhension du mécanisme de régulation des gènes.