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Nouvelle étude: les muscles mesurent les heures de la journée


Des chercheurs soutenus par le Fonds national suisse de la science (FNS) ont découvert une horloge biologique dans nos cellules musculaires. Il pourrait être impliqué dans la régulation du métabolisme et le développement du diabète.

Les horloges biologiques tournent partout dans notre corps. Ils libèrent l'hormone mélatonine pendant le sommeil, favorisent la sécrétion d'enzymes digestives après le déjeuner et nous maintiennent éveillés pendant la journée. Une horloge maître dans le cerveau synchronise toutes les autres horloges des différents organes. Des chercheurs soutenus par le Fonds national suisse de la science (FNS) ont découvert qu'une telle «horloge circadienne» tourne dans nos cellules musculaires. Si cette horloge est décalée, cela pourrait avoir un impact décisif sur le développement du diabète de type 2. Les travaux scientifiques de l'équipe de recherche ont été récemment publiés dans la revue PNAS (*).

Élimination des tissus musculaires répartis tout au long de la journée

Des chercheurs de l'Université de Genève, de l'Université de Bath, de l'Université Claude Bernard à Lyon, de l'EPFL, de l'Université du Surrey et de l'Institut Nestlé des sciences de la santé ont constaté que la composition des différents types de graisses (lipides) dans nos cellules musculaires au fil du temps de la journée varie, et selon l'heure de la journée, un lipide est parfois plus dominant qu'un autre. Cela pourrait-il être lié à l'influence de l'horloge biologique? L'équipe internationale a testé cette hypothèse en examinant des volontaires. Pour cela, l'horloge principale des participants a été synchronisée: avant le début de l'étude, ils devaient respecter un horaire quotidien régulier en ce qui concerne les repas et l'exposition à la lumière. Un petit échantillon de muscle a été prélevé sur la cuisse toutes les quatre heures pour analyser la composition lipidique.

L'équipe de recherche a trouvé une corrélation claire entre la composition lipidique et l'heure de la journée, explique Howard Riezman, qui a dirigé l'étude avec sa collègue Charna Dibner à Genève. «Comme la composition lipidique fluctuait largement au sein du groupe de sujets, nous avions besoin de preuves supplémentaires pour étayer cette thèse», poursuit Riezman.

Dans un second temps, les chercheurs sont passés à une expérience in vitro. Ils ont développé des cellules musculaires humaines et les ont synchronisées artificiellement, sans horloge maître, à l'aide d'une molécule de signalisation normalement sécrétée par le corps. Une fluctuation périodique de la composition lipidique cellulaire a été observée, similaire aux expériences menées sur l'homme. Cependant, si les chercheurs interrompaient le mécanisme de l'horloge en inhibant les gènes concernés, les fluctuations périodiques des lipides ont largement disparu.

Le diabète et les troubles du sommeil sont liés

«Nous avons pu clairement démontrer que cette fluctuation de la composition lipidique de nos muscles dépend de notre rythme circadien», explique l'auteur principal Ursula Loizides-Mangold. "Mais la question la plus importante demeure: quelle est la signification de ce mécanisme?" Riezman est d'avis que l'horloge biologique du muscle pourrait réguler la sensibilité à l'insuline des cellules musculaires par son action sur les lipides. Les lipides faisant partie de la membrane cellulaire, ils affectent la capacité des molécules à entrer et à sortir des cellules musculaires. Un changement dans la composition de la membrane pourrait influencer la réponse du muscle à l'hormone et sa capacité à absorber la glycémie.

Une faible sensibilité à l'insuline du muscle conduit à une soi-disant résistance à l'insuline, une cause connue du diabète de type 2. «Selon des études, il existe un lien entre les horloges circadiennes, la résistance à l'insuline et le développement du diabète», explique Charna Dibner, co-leader de l'étude. «Si nous pouvons établir un lien entre le mécanisme circadien et le diabète de type 2 par le métabolisme lipidique, cela pourrait avoir des implications thérapeutiques importantes. Grâce à nos nouvelles possibilités d'examen in vitro des horloges cellulaires dans les muscles humains, nous pouvons tester cette hypothèse dans notre prochaine étude.

(*) U. Loizides-Mangold et al.: Lipidomics révèle des oscillations lipidiques diurnes dans le muscle squelettique humain persistantes dans des myotubes cellulaires cultivés in vitro. PNAS (2017). DOI: 10.1073 / pnas.1705821114

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