Tous les animaux, y compris les humains, sont soumis à des rythmes quotidiens dans leur activité et leur sommeil, leur faim, leur métabolisme et leur reproduction. Le système qui régule ces rythmes biologiques est connu sous le nom d’horloge circadienne. Il contrôle tous les processus du corps sur une période de 24 heures.
Chez les vertébrés, l'horloge « maîtresse » se trouve dans le cerveau, dans une zone appelée noyau suprachiasmatique (SCN). Cette région cérébrale est responsable de la régulation et de la synchronisation des rythmes non seulement dans le cerveau, mais également dans d’autres horloges des tissus du corps. Il est important que nos rythmes corporels fonctionnent de manière coordonnée, sinon des perturbations de ce système peuvent entraîner des troubles du sommeil et des troubles métaboliques.
Nouvel article dans Nature Communications
Dans une étude publiée dans la revue Nature Communications, une équipe de chercheurs de l'Université de Würzburg (Allemagne), de l'Université du Nevada à Reno (États-Unis) et de l'Université d'Okayama (Japon) a créé la première carte complète de l'horloge circadienne. dans le cerveau de la mouche Drosophile. Le Dr Meet Zandawala, chef de groupe, et Nils Reinhard, doctorant (laboratoire de Charlotte Förster et Dirk Rieger) au Département de neurobiologie et de génétique de l'Université de Würzburg, ont dirigé ce travail.
« Chez les vertébrés, il y a environ 20 000 neurones qui composent l'horloge mère. Compte tenu de ce grand nombre de cellules et du nombre de connexions qu'elles forment au sein du cerveau, comprendre les interactions et le fonctionnement du réseau d'horloge est compliqué », explique Meet Zandawala. comme raison pour poursuivre ce projet de recherche à la volée. Pour aborder cette complexité à plus petite échelle, les scientifiques utilisent des organismes modèles dont le cerveau a été cartographié, comme la mouche, avec environ 140 000 neurones.
Une carte de toutes les connexions dans le cerveau de la mouche
Pour Drosophileun consortium de recherche international a récemment publié une carte de toutes les connexions entre tous les neurones du cerveau de la mouche – ce qu'on appelle le connectome.
Cette ressource en libre accès fournit des outils pour de nouvelles découvertes en neurosciences, et spécifiquement pour faire progresser notre compréhension de mécanismes tels que l'horloge circadienne.
Dr Meet Zandawala, chef de groupe, Université de Würzburg
Ensemble, l’équipe a désormais utilisé ce connectome cérébral pour trouver tous les neurones qui composent l’horloge circadienne d’une mouche. Le résultat : « L'horloge circadienne du Drosophile Le cerveau est constitué d'au moins 240 neurones, ce qui est nettement plus que les 150 initialement estimés. Certains des neurones de l'horloge nouvellement identifiés présentent également des caractéristiques qui n'étaient à l'origine connues que des neurones de l'horloge des vertébrés. Cela signifie que les mécanismes de l'horloge sont beaucoup plus similaires entre les vertébrés et les insectes qu'on ne le pensait auparavant », explique Nils Reinhard. La disponibilité de cet ensemble de données complet a permis aux chercheurs d'identifier davantage des types spécifiques de neurones de l'horloge qui fonctionnent ensemble et coordonnent la communication au sein de l'organisme. réseau d'horloge.
Base pour les futures approches thérapeutiques
Les neurones du réseau d'horloge transmettent les informations temporelles à d'autres régions du cerveau qui soutiennent l'apprentissage et la mémoire, la navigation, le contrôle moteur ainsi que la production et la libération d'hormones. Après avoir établi le réseau d’horloges, les chercheurs peuvent désormais retracer ces voies pour déterminer comment les comportements rythmiques tels que l’alimentation, le sommeil et la reproduction, ainsi que la libération d’hormones, sont coordonnés.
Cette cartographie détaillée de Drosophile Le réseau d'horloges élargit non seulement notre compréhension de la façon dont les rythmes quotidiens sont générés, mais fournit également une base pour explorer la dérégulation circadienne liée à des problèmes de santé tels que les troubles du sommeil et les maladies métaboliques. « Ces résultats nous donnent un cadre détaillé pour comprendre comment le cerveau contrôle les cycles quotidiens. Ils constituent la base de futures approches thérapeutiques pour traiter les problèmes de santé circadiens », explique Zandawala.
