Le prix Nobel de Médecine pour la découverte du rythme circadien

 

L‘Assemblée Nobel de l’Institut Karolinska a décerné le Prix Nobel de Physiologie ou Médecine 2017 aux Américains Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash et Michael W. Young « pour leurs découvertes des mécanismes moléculaires contrôlant le rythme circadien. » En décortiquant la génétique de la mouche des fruits, Drosophila melanogaster, ils ont découvert les gènes et les protéines qui font tourner votre horloge.

Ces mêmes scientifiques ont élargi leur recherche pour finalement trouver des protéines similaires chez les humains. Il reste encore beaucoup à découvrir, mais le travail de ces trois lauréats a ouvert la voie, en déconstruisant et en remontant les minuscules engrenages de l’horloge biologique.

Tout commence au début des années 1980, alors que la recherche sur l’ADN en était à ses balbutiements et tout était beaucoup plus lent, comme les ordinateurs utilisés pour évaluer la recherche sur le génome. Les scientifiques en savaient déjà pas mal sur les rythmes biologiques à l’époque, mais “presque rien n’était connu” des mécanismes moléculaires sous-jacents, selon une étude du MIT, publiée en 1984. Mais même plus tôt dans les années 1970, une équipe différente de chercheurs s’est rendu compte qu’une séquence d’ADN, appelée « gène period », pouvait être mutée pour mettre hors de contrôle l’horloge de la mouche des fruits, avec des conséquences, comme la modification de la façon dont les mouches se déplaçaient et le son de leur appel d’accouplement. Robash et Hall ont pu modifier les mouches mutées et restaurer la normalité de leur rythme circadien. Young et son équipe ont pu isoler les milliers de paires de base, les lettres qui composent les instructions de l’ADN, responsables de ce gène.

Une fois que les chercheurs ont pu isoler le gène, ils ont dû trouver les protéines qui réalisaient la tâche (L’ADN, après tout, n’est que l’instruction pour leur formation). Un autre type de matériel génétique, appelé ARN, doit traduire l’ADN qui est lu ailleurs dans la cellule pour créer les protéines. Robash, Hall et les travaux ultérieurs de leur équipe ont montré que les quantités d’ARN dans les cellules des mouches semblaient fluctuer en fonction du temps et à les quantité de lumière auxquelles les insectes étaient exposés. Puisque les codes d’ARN sont destinés à la production de protéines, cela signifiait que certaines protéines correspondantes, appelées PER, fluctuaient aussi avec le temps et pouvaient avoir une certaine importance sur le rythme circadien.

La découverte de la protéine PER par les lauréats du prix Nobel de cette année, qui s’accumule dans les cellules la nuit et se dégrade pendant la journée (The Nobel Committee for Physiology or Medicine/ Mattias Karlén)

Plus important encore, cela signifiait qu’il devait y avoir eu une boucle de rétroaction interne responsable de l’horloge. Pour l’image, votre vie comporte de nombreuses boucles de rétroaction, comme pour beaucoup, le fait d’attendre pour répondre à ses courriels jusqu’à ce qu’il y en ait trop : vous paniquez et lisez ou supprimez tout, puis vous les laissez à nouveau s’accumuler et le cycle se poursuit.

Mais les scientifiques avaient toujours besoin de comprendre pourquoi le PER changeait cycliquement : pour reprendre l’exemple des mails qui s’accumulent, c’est comme si les protéines avaient une boîte de réception pleine d’e-mails envoyés par le gène period, mais personne pour les vérifier et y répondre et pas d’horloge pour régulez la vérification. Young et son équipe ont par la suite découvert qu’une autre protéine, qu’ils ont appelé “timeless” (intemporelle) était le vérificateur d’emails, encodant une protéine appelée TIM se liant au PER et donc, après une trop grande accumulation, elle pouvait pénétrer le noyau et couper le gène period, ralentissant la production des protéines PER. Enfin, un troisième gène appelé « doubletime » a été découvert et celui-ci défini la production de la protéine DBT, qui retarde l’accumulation de PER et synchronise le rythme circadien avec le cycle familier de 24 heures.

Le travail de Hall, Rosbash et Young s’est depuis étendu dans un large domaine de recherche sur nos horloges biologiques. En s’appuyant sur leurs résultats, des études plus récentes ont révélé que tous les gènes des mammifères sont régis par le rythme circadien, l’insomnie peut être le résultat de mutations génétiques et la stimulation de certains neurones pourrait servir de “bouton de réinitialisation” pour nous synchroniser, un traitement potentielle pour le décalage horaire.

Les travaux des trois chercheurs leur ont valu le prix Nobel, bien que ce domaine de recherche soit encore plein de scientifiques essayant de mieux comprendre les subtilités du rythme circadien.

Sur le site du Nobel Prize : The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2017