Les femmes enceintes comptent sur une alimentation et des suppléments équilibrés pour fournir des nutriments appropriés à leurs bébés, pour s'assurer qu'ils se développent sainement. Ces nutriments contribuent au développement du développement et à la fourniture de blocs de construction cellulaire qui conduisent à des cerveaux, des os, des organes et des systèmes immunitaires sains.
Bien que ce type de préparation nutritionnelle aide pendant la grossesse, les scientifiques de l'EMBL ont constaté que le métabolisme – la façon dont les cellules décomposent les aliments en énergie – pendant le développement embryonnaire font plus que simplement de l'énergie et des éléments constitutifs cellulaires pour un bon développement embryonnaire. Le métabolisme a un élément de signalisation surprenant. Et en modulant le métabolisme de manière sur mesure, ils pouvaient identifier un métabolite de signalisation contrôlant le tempo du développement.
Ce que nous avons remarqué, c'est que le métabolisme est devenu plus rapide, une horloge de développement particulière a ralenti. L'observation a laissé entendre que le rôle du métabolisme n'est pas seulement de fournir de l'énergie et de la biomasse pour alimenter les processus biologiques. «
Hidenobu Miyazawa, l'un des premiers auteurs de la nouvelle étude et un scientifique du personnel de recherche dans le groupe Aulehla à EMBL
Miyazawa, ainsi que deux autres premiers auteurs et les membres du groupe Aulehla à l'époque, Nicole Prior et Jona Rada, et d'autres chercheurs EMBL ont découvert que le métabolisme a également une composante de signalisation. Les scientifiques ont étudié les embryons de souris pendant qu'ils formaient des segments corporels répétés qui se développent finalement en épines. Le rôle de signalisation du métabolisme est devenu clair lorsqu'ils ont découvert que même de minuscules quantités de certains métabolites – pas assez pour réellement les piles à combustible – pouvaient toujours maintenir «l'horloge biologique» de l'embryon pour la formation de segments. Cette horloge est appelée l'horloge de segmentation.
Les scientifiques ont trouvé une relation inverse entre l'activité métabolique et le tempo de l'horloge de segmentation. Cela signifie que plus l'activité métabolique dans les cellules est élevée, plus l'horloge de segmentation est lente. Étonnamment, ils pourraient inverser ce phénotype «horloge lente» en restaurant la signalisation cellulaire, sans moduler le métabolisme en soi. Cela les a amenés à conclure que l'activité métabolique a eu un impact sur la signalisation cellulaire.
Pour identifier les métabolites clés contrôle le rythme de l'horloge, les scientifiques se sont tournés vers une approche expérimentale basée sur la théorie de la synchronisation. Comme votre rythme corporel interne suit les cycles de jour de jour externes, l'horloge de segmentation de l'embryon peut également s'adapter à un signal externe lorsqu'il est fourni périodiquement. « Dans ce projet, nous avons demandé si un métabolite peut servir de signalisation pour contrôler l'horloge de segmentation », a expliqué Miyazawa.
En utilisant cette approche unique, les scientifiques ont constaté qu'une molécule de sucre spécifique, FBP, était le métabolite clé régulant l'horloge de segmentation. FBP affecte le rythme de l'horloge de segmentation par une voie de signalisation importante appelée signalisation Wnt.
De plus, Miyazawa a expliqué que lorsque l'équipe de recherche a suivi les changements, les oscillations moléculaires associées à l'horloge de segmentation pouvaient changer les modèles spatiaux des segments corporels de l'embryon.
Bien que cette constatation scientifique soit importante dans la recherche fondamentale, elle peut avoir une incidence sur ce que les scientifiques peuvent comprendre et contrôler à l'avenir. Ce rôle de signalisation du métabolisme pourrait refléter la façon dont les organismes réagissent à leur environnement, par exemple en ajustant le développement basé sur les aliments disponibles.
« Les résultats soulèvent en fait une question importante: le métabolisme lui-même pourrait-il agir comme un stimulateur cardiaque qui relie les horloges biologiques internes aux rythmes externes dans l'environnement? » a déclaré Alexander Aulehla, auteur principal du journal et directeur de l'unité de biologie d'Embl d'Embl. « Étant donné que le métabolisme est naturellement lié à des signaux et cycles externes, tels que l'horloge circadienne, notre travail montrant que le métabolisme peut« définir »l'horloge de segmentation soutient cette idée que nous testerons dans les études futures.»
