Nos corps suivent un cycle naturel de 24 heures connu sous le nom de rythme circadien qui influence tout, du sommeil au métabolisme. Alors que les scientifiques savent depuis longtemps que certains gènes de l'horloge circadienne centraux aident à réguler ces rythmes, une nouvelle étude dirigée par des chercheurs du Baylor College of Medicine révèle qu'il existe une couche supplémentaire de régulation – le régime alimentaire interagit avec le maquillage génétique d'un individu, influençant les schémas quotidiens de l'activité des gènes dans le foie, en particulier celles liées au métabolisme des graisses.
Ces résultats, publiés dans Métabolisme cellulairerévéler un aspect temporel précédemment sous-estimé des interactions entre la génétique et l'environnement dans la régulation du métabolisme lipidique, avec des implications pour les variations individuelles de la sensibilité aux maladies associées à l'obésité et de la chronothérapie personnalisée, ou l'alignement des interventions médicales avec les rythmes circadiens naturels du corps.
« Notre étude fournit de nouvelles informations sur la question: » Pourquoi certaines personnes prennent du poids plus facilement ou développent des problèmes hépatiques tandis que d'autres ne le font pas, même lorsqu'ils suivent des régimes similaires? « », A déclaré l'auteur correspondant, le Dr Dongyin Guan, professeur adjoint de médecine-endocrinologie et de biologie moléculaire et cellulaire à Baylor. Guan est également membre du Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center de Baylor.
« Nous avons constaté que les différences génétiques individuelles affectent le moment de l'activité des gènes dans le foie en réponse à la nourriture », a déclaré le co-premier auteur, le Dr Ying Chen, boursier postdoctoral dans le laboratoire de Guan. « Les gènes et le régime alimentaire fonctionnent ensemble pour façonner le rythme quotidien du foie, qui à son tour peut affecter la façon dont les graisses sont traitées et stockées. »
Les chercheurs ont étudié à la fois des échantillons de foie humain et deux souches de souris avec des antécédents génétiques différents. Ils ont examiné comment les gènes du foie s'allument et désactivés tout au long de la journée et comment cela change lorsque les souris sont nourries avec un régime riche en graisses.
Pour explorer les mécanismes moléculaires sous-jacents de cette collaboration entre l'alimentation et la génétique, l'équipe a également examiné les interactions 3D entre les régions d'ADN. Ils ont étudié comment les «amplificateurs», qui sont des gènes qui stimulent l'activité des gènes, se connectent avec les «promoteurs», qui commencent l'activité des gènes, d'une manière dépendante du temps.
Guan et ses collègues ont constaté que la variation génétique contribue aux modèles quotidiens d'activité des gènes chez l'homme et la souris. Chez l'homme, des milliers de gènes n'ont montré une activité rythmique que chez les personnes avec des variantes de gènes spécifiques.
« Nous avons également constaté que le régime alimentaire change le rythme de l'expression des gènes dans le foie de souris, mais différemment pour différents gènes », a déclaré la co-prime auteur Dishu Zhou, assistante de recherche dans le laboratoire de Guan. « Lorsque les souris ont été nourries d'un régime riche en graisses, leur activité de gène hépatique a changé, mais pas de la même manière pour tous les gènes. Certains gènes ont gardé leur rythme, certains l'ont perdu et d'autres l'ont gagné. »
Remarquablement, la génétique et la nutrition travaillent ensemble pour contrôler plus de 80% des interactions rythmiques-exhaustières-promoteur. « Nous avons identifié le gène ESRRγ comme un régulateur d'horloge non canonique, ce qui signifie qu'il ne fait pas partie de la famille de gènes de l'horloge circadienne de base mais joue toujours un rôle important dans la régulation des rythmes quotidiens », a déclaré Guan. « Les souris dépourvues d'ESRRγ ont perdu bon nombre de ces connexions rythmiques dans le foie et ont montré une perturbation du métabolisme des graisses. »
Les résultats montrent que le métabolisme des graisses est sensible au temps et dépendante des gènes. Chez les souris avec différents arrière-plans génétiques, la taille des gouttelettes de graisse dans le foie a changé tout au long de la journée, mais uniquement dans celles avec ESRRγ actif. Cela suggère que le maquillage génétique individuel pourrait influencer non seulement la façon dont le corps gère la graisse, mais quand il le fait.
Cette étude s'est concentrée sur le métabolisme du foie et des graisses, mais les auteurs proposent que les mêmes principes peuvent s'appliquer à d'autres organes et maladies. Les résultats fournissent non seulement une meilleure compréhension des changements métaboliques quotidiens, mais soutiennent également la possibilité d'une chronothérapie personnalisée – adapter les repas ou des médicaments de planification ou d'autres traitements basés sur le profil génétique d'une personne pour optimiser les résultats pour la santé.
Les collaborateurs de l'étude incluent Panpan Liu, Kun Zhu, Juliet Holder-Haynes, S. Julie-Ann Lloyd, Cam Mong LA, Inna I. Astapova, Seunghee Choa, Ying Xiong, Hosung Bae, Marlene Aguilar, Hongyuan Yang, LIMING PEI, CHOLASS, MARK A. Joshua D. Rabinowitz, Samer G. Mattar et Yongyou Zhang. Les auteurs sont affiliés au Baylor College of Medicine, à l'Université de Xiamen, à l'Université de Pennsylvanie, Case Western Reserve University School of Medicine, University of California, Irvine School of Medicine, University of Texas Health Science Center à Houston ou Princeton University.
Cette étude a été soutenue par l'American Liver Foundation Postdoctoral Research Fellowship Award NIH K01-DK125602, CPRIT Boll R01AG069966, R01ES034768, NIH R01DK111495, U54HL165442 et U01HL166058 et une subvention SVRF de Ventures supplémentaires. Un soutien supplémentaire a été fourni par NIH / NCI R00 CA237618 et R01-AA029124, Grant USDA / ARS 58-3092-5-001 et CPRIT Scholar Award (PR210056), PEW Foundation et les fonds de recherche fondamentaux pour les universités centrales de l'Université chinoise-XIAMEN (20720180048).
