Tweet
L’insuline libérée suite aux repas aiderait à synchroniser les horloges biologiques internes dans les tissus liés à la digestion.
Le corps vit au rythme d’horloges biologiques internes, dites circadiennes (du latin circa, autour, et dies, jour) car elles ont une périodicité d’environ 24 heures. Elles déclenchent notamment les cycles de veille-sommeil et entrainent diverses modifications physiologiques (telle la baisse de la fréquence cardiaque pendant la nuit). Une horloge centrale, située dans le cerveau, coordonne toutes les horloges périphériques. Selon les travaux de Miho Sato et Makoto Akashi, de l’Université Yamaguchi, au Japon, et de leurs collègues, s'alimenter agirait sur certaines de ces horloges périphériques en partie via l’insuline (l’hormone qui régule la concentration du sucre dans le sang).
Dans presque tous les tissus, les horloges biologiques régulent l’activité cellulaire en modulant l’activité du génome. Chez les vertébrés, l’horloge cellulaire est constituée d'une boucle de régulation moléculaire : divers gènes et protéines interagissent, s’inhibant ou se stimulant mutuellement, de sorte que la concentration de certaines protéines oscille périodiquement (voir la figure ci-contre). Or ces protéines « d’horloge » agissent sur de nombreux gènes liés à la physiologie, d’où un comportement global cyclique de la cellule.
Le cycle est synchronisé par divers signaux externes. La lumière recale ainsi l’horloge centrale sur un cycle de 24 heures. L’alimentation influe quant à elle plutôt sur les horloges secondaires. De quelle façon ? De précédentes études sur des cellules en culture avaient révélé des interactions entre l’insuline et des gènes d’horloge, mais le rôle de l’hormone et la réaction des horloges restaient à préciser et à démontrer in vivo.
L’insuline est secrétée par le pancréas en réponse à l’élévation de la concentration de glucose dans le sang, consécutive à la prise de nourriture. Les chercheurs ont modifié génétiquement des souris pour qu’elles produisent une protéine luminescente attachée à une protéine d’horloge nommée Per, afin de suivre les oscillations de la concentration de cette dernière. À travers la peau de l’animal, ils ont ainsi observé quelques organes, tel le foie, devenir plus ou moins luminescent selon la quantité de protéine Per présente (pour une raison inconnue, seuls certains tissus étaient assez luminescents pour être observables).
Quand ils nourrissaient les souris ou leur injectaient de l’insuline, l’oscillation de la quantité de protéines Per se déphasait (le cycle avançait ou reculait selon l’heure de l’injection ou du repas). Les chercheurs ont ensuite administré aux souris un composé nommé S961, qui bloque l’action de l’insuline en se fixant à sa place sur les récepteurs membranaires des cellules. Le déphasage observé dans le foie lors du nourrissage était alors moins important. Ainsi, l’insuline serait l’un des vecteurs par lesquels l’alimentation influe sur l’horloge moléculaire. Cependant, celle-ci finissait tout de même par se déphaser, ce qui traduirait l’intervention d’autres vecteurs.
Les chercheurs ont ensuite testé l’action de l’insuline sur des cultures cellulaires de différents tissus. L’hormone déphasait l’horloge moléculaire dans les cellules de foie et de tissu adipeux, mais pas dans celles de poumon ou de vaisseaux sanguins. Ce serait dû au fait qu’un recalage rapide du cycle est surtout nécessaire dans les tissus qui interviennent dans le métabolisme alimentaire (par exemple le stockage des graisses) et la digestion. Ainsi, les tissus spécialisés, dont les cellules peuvent être à une phase quelconque de leur cycle au moment de la prise de nourriture, se placeraient dans la phase la plus adéquate au traitement de celle-ci. Les horloges cellulaires des autres tissus se resynchroniseraient aussi, mais plus lentement et par d’autres mécanismes que ceux liés à l’insuline
par Guillaume Jacquemont
pour la science