Voici comment le corps garde le temps, grâce à la science récompensée par le prix Nobel de cette année

Image: RBerteig / Flickr

Le corps humain ressemble à un ordinateur à bien des égards. Il a un processeur, de la mémoire, il a besoin d' énergie pour fonctionner, il peut résoudre des problèmes et, euh, il voit sa juste part de porno. Mais il a aussi une horloge - dont la mécanique n'a été explorée que récemment.

L'Assemblée Nobel de l'Institut Karolinska a décerné cette année le prix Nobel de physiologie ou médecine aux Américains Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash et Michael W. Young «pour leurs découvertes sur les mécanismes moléculaires contrôlant le rythme circadien». Grâce à quelques bricolages et à un examen de la génétique omniprésente de la mouche des fruits Drosophila melanogaster, ils ont découvert certains des gènes et des protéines responsables du rythme de votre horloge.

Nous en savons maintenant beaucoup plus sur le rythme circadien, et les scientifiques suivants ont élargi la recherche, trouvant des protéines similaires chez l'homme (bien qu'il reste encore beaucoup de travail à faire). De nombreux autres scientifiques sont maintenant entrés dans ce domaine. Mais le travail de ces trois lauréats a préparé le terrain pour tout cela, en déconstruisant et remontant les minuscules engrenages de l'horloge biologique

Voici comment ils l'ont fait.

Le début des années 80 était une période très différente pour la recherche sur l'ADN - il n'y avait pas de projet sur le génome humain, pas de CRISPR, et les ordinateurs utilisés pour évaluer la recherche sur l'ADN étaient beaucoup plus lents. La science était plus lente en général. Les journaux étaient plus faciles à lire.

Image: NobelPrize.org

Les scientifiques en savaient beaucoup sur les rythmes biologiques à l'époque, mais «on ne savait presque rien» des mécanismes moléculaires qui les sous-tendent, selon un article de 1984 dans Cell . Mais même plus tôt dans les années 1970, une autre équipe de chercheurs a  réalisé qu'une séquence d'ADN appelée le gène de la période pouvait être mutée pour déstabiliser l'horloge de la mouche des fruits, avec des conséquences telles que la modification de la façon dont les mouches se déplaçaient et le son appel d'accouplement. Robash et Hall ont pu réparer les mouches mutées et rétablir la normalité de leur rythme circadien dans cet article de 1984.  Young et son équipe ont pu isoler les milliers de paires de bases (les lettres qui composent les mots du manuel d'instructions ADN) responsables de ce gène.

Une fois que les chercheurs ont isolé le gène, ils ont dû déterminer les protéines réelles qui faisaient le travail. L'ADN, après tout, n'est que l'instruction et non le travailleur qui les exécute réellement. Un autre type de matériel génétique appelé ARN doit traduire l'ADN, qui est lu ailleurs dans la cellule pour créer les protéines. Les travaux ultérieurs de Robash, Hall et de leur équipe ont montré que les quantités d'ARN dans les cellules de la mouche semblaient fluctuer en fonction du temps et de la quantité de lumière auxquelles les mouches étaient exposées. Puisque l'ARN code pour les protéines, cela signifiait que certaines protéines correspondantes appelées PER fluctueraient également dans le temps et pourraient avoir une certaine importance sur le rythme circadien. Plus important encore, cela signifiait qu'il devait y avoir une boucle de rétroaction interne responsable de l'horloge. Votre vie a beaucoup de boucles de rétroaction, comme la façon dont vous attendez pour répondre à vos e-mails jusqu'à ce qu'il y en ait trop, vous paniquez et vérifiez ou supprimez tout, puis laissez-les s'accumuler et le cycle continue.

Mais les scientifiques avaient encore besoin de comprendre pourquoi le PER évoluait cycliquement - c'était comme s'ils avaient une boîte de réception pleine d'e-mails (les protéines) envoyés à partir du gène de la période, mais personne pour les vérifier et y répondre et aucune horloge de l'employeur pour réglementer la vérification. Young et son équipe ont découvert plus tard qu'une autre protéine qu'ils appelaient intemporelle  était le vérificateur d'e-mails, se liant au PER, donc, après une accumulation excessive, il pouvait inonder le noyau et désactiver le gène de la période. Un autre article a introduit le doubletime , la protéine qui retarde le timing afin que la protéine intemporelle puisse éliminer l' accumulation de PER au bon moment.

Le travail de ces trois a valu aux trois le prix Nobel, bien que le domaine soit encore plein de scientifiques essayant de mieux comprendre les subtilités du rythme circadien.

Les prix se poursuivront demain avec le prix de physique, et mercredi avec le prix de chimie.

[ Cell , Nature, Science , Cell,  NobelPrize.org ]

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