L'horloge interne du corps ne dicte pas seulement lorsque nous dormons – elle détermine également la rapidité avec laquelle nos muscles guérissent.
Une nouvelle étude de médecine du Nord-Ouest à la souris, publiée aujourd'hui dans Avancées scientifiquessuggère que les blessures musculaires guérissent plus rapidement lorsqu'elles se produisent pendant les heures de veille naturelles du corps.
Les résultats pourraient avoir des implications pour les travailleurs de quart de travail et peuvent également s'avérer utiles pour comprendre les effets du vieillissement et de l'obésité, a déclaré l'auteur principal Clara Peek, professeur adjoint de biochimie et de génétique moléculaire à la Northwestern University Feinberg School of Medicine.
L'étude peut également aider à expliquer comment les perturbations telles que les changements de décompte et de délai de lumière du jour ont un impact sur les rythmes circadiens et la récupération musculaire.
Dans chacune de nos cellules, nous avons des gènes qui forment l'horloge circadienne moléculaire. Ces gènes d'horloge codent pour un ensemble de facteurs de transcription qui régulent de nombreux processus dans tout le corps et les alignent avec le temps approprié de la journée. Des choses comme le comportement du sommeil / sillage, le métabolisme, la température corporelle et les hormones – tous ces éléments sont circadiens. «
Clara Peek, professeur adjoint de biochimie et de génétique moléculaire, Northwestern University Feinberg School of Medicine
Comment l'étude a été menée
Des recherches antérieures du laboratoire PEEK ont révélé que les souris régénèrent les tissus musculaires plus rapidement lorsque les dommages se sont produits pendant leurs heures de réveil normales. Lorsque les souris ont subi des lésions musculaires pendant leurs heures de sommeil habituelles, la guérison a été ralentie.
Dans la présente étude, Peek et ses collaborateurs ont cherché à mieux comprendre comment les horloges circadiennes dans les cellules souches musculaires régissent la régénération en fonction de l'heure de la journée.
Pour l'étude, Peek et ses collaborateurs ont effectué un séquençage unique de muscles blessés et non blessés chez la souris à différents moments de la journée. Ils ont constaté que le temps de la journée influençait les niveaux de réponse inflammatoire dans les cellules souches, qui signalent aux neutrophiles – les cellules immunitaires innées « Premier répondant » dans la régénération musculaire.
« Nous avons découvert que la signalisation des cellules les unes aux autres était beaucoup plus forte après la blessure lorsque les souris ont été blessées pendant leur période de sillage », a déclaré Peek. « Ce fut une constatation passionnante et est une preuve supplémentaire que la régulation circadienne de la régénération musculaire est dictée par cette diaphonie immun-cellules souches. »
Les scientifiques ont constaté que l'horloge des cellules souches musculaires avait également affecté la production post-blessure de NAD+une coenzyme trouvée dans toutes les cellules qui est essentielle à la création d'énergie dans le corps et qui est impliquée dans des centaines de processus métaboliques.
Ensuite, en utilisant un modèle de souris manipulé génétiquement, qui a stimulé le NAD+ production spécifiquement dans les cellules souches musculaires, l'équipe de scientifiques a constaté que NAD+ induit des réponses inflammatoires et le recrutement des neutrophiles, favorisant la régénération musculaire.
Pourquoi ça compte
Les résultats peuvent être particulièrement pertinents pour comprendre les perturbations du rythme circadien qui se produisent dans le vieillissement et l'obésité, a déclaré Peek.
« Les perturbations circadiennes liées au vieillissement et aux syndromes métaboliques comme l'obésité et le diabète sont également associés à une diminution de la régénération musculaire », a déclaré Peek. « Maintenant, nous sommes en mesure de demander: ces perturbations circadiennes contribuent-elles à une faible capacité de régénération musculaire dans ces conditions? Comment cela interagit-il avec le système immunitaire? »
Quelle est la prochaine étape
Aller de l'avant, Peek et ses collaborateurs espèrent identifier exactement comment NAD+ induit des réponses immunitaires et comment ces réponses sont modifiées dans la maladie.
« Beaucoup de biologie circadienne se concentre sur les horloges moléculaires dans les types de cellules individuelles et en l'absence de stress », a déclaré Peek. « Nous n'avons pas eu la technologie pour regarder suffisamment les interactions cellule-cellule jusqu'à récemment. Essayer de comprendre comment différentes horloges circadiennes interagissent dans des conditions de stress et de régénération, est vraiment une nouvelle frontière passionnante. »
L'étude a été soutenue par les National Institutes of Health Grants R01DK123358, P30DK020595, K08 AR081391, 5P01AG049665-09 et T32 HL076139-11. Un financement supplémentaire a été fourni par le Département américain des anciens combattants via Grant IK6 RX003351.
