L’horloge biologique est présente dans presque toutes les cellules d’un organisme. Alors que de moreover en in addition de preuves apparaissent que les horloges de certains organes pourraient être désynchronisées, il est nécessaire d’étudier et de réinitialiser ces horloges localement. Des scientifiques des Pays-Bas et du Japon ont introduit un interrupteur marche / arrêt commandé par la lumière pour un inhibiteur de kinase, qui affecte la fonction d’horloge. Cela leur donne le contrôle de l’horloge biologique dans les cellules cultivées et les tissus explantés. Ils ont publié leurs résultats le 26 mai dans Character Communications.



La vie sur Terre a évolué selon un cycle de 24 heures de lumière et d’obscurité, de chaud et de froid. « En conséquence, nos cellules sont synchronisées sur ces oscillations de 24 heures », déclare Wiktor Szymanski, professeur de chimie radiologique au centre médical universitaire de Groningen. Notre horloge circadienne est régulée par un contrôleur central dans le noyau suprachiasmatique, une région du cerveau directement au-dessus du nerf optique, mais toutes nos cellules contiennent leur propre horloge. Ces horloges dependable en une oscillation dans la creation et la dégradation de certaines protéines.

Interrupteur

« Il devient de furthermore en furthermore clair que ces horloges peuvent être perturbées dans les organes ou les tissus, ce qui peut entraîner des maladies », ajoute le leading auteur Dušan Kolarski, doctorant du groupe dirigé par Ben Feringa, professeur de chimie organique. Et, bien sûr, nous connaissons tous le décalage horaire, qui est causé par les voyages à travers les fuseaux horaires, ou les problèmes causés par le passage à l’heure d’été ou à l’heure d’été. « Nous savons très peu de choses sur la manière dont nos cellules coordonnent ces oscillations, ou comment elles affectent le corps si, par exemple, un rein est déphasé avec le reste du corps », ajoute-t-il.



Pour étudier ces effets, il serait utile de disposer d’un médicament qui affecte les horloges et qui peut être activé localement. Ce dernier est quelque chose que les groupes de Szymanski et Feringa ont déjà fait. Ils ont créé plusieurs composés, tels que des antibiotiques ou des médicaments anticancéreux, qui pouvaient être activés et désactivés avec la lumière. Auparavant, le biologiste circadien Tsuyoshi Hirota, professeur agrégé à l’Institut des bio-molécules transformatrices de l’Université de Nagoya, au Japon, a développé un inhibiteur de kinase, longdaysin, qui ralentit l’horloge circadienne à un cycle qui dure jusqu’à 48 heures. Kolarski a équipé cette longue journée d’un interrupteur d’éclairage qui lui a permis d’activer ou de désactiver le composé avec une lumière violette et verte, respectivement.

Fuseau horaire

Le développement de cette adaptation a pris plusieurs années à Kolarski, mais le résultat en valait la peine. « C’était un véritable » Tour de Force « scientifique et un bel exemple de coopération interdisciplinaire », ajoute Feringa. Avec leurs collègues japonais de l’Université de Nagoya, les scientifiques de l’Université de Groningen ont montré remark le cycle des cellules cultivées a été prolongé de 24 à 28 heures par traitement avec le dérivé longdaysin. La désactivation à la lumière verte a ramené le cycle à un peu in addition de 25 heures et la réactivation ultérieure à la lumière violette l’a ramené à 28 heures. « Nous l’avons également utilisé dans des tranches de tissu du noyau suprachiasmatique de la souris », explique Kolarski. « Les oscillations ont ralenti à un cycle de 26 heures après le traitement pendant plusieurs jours avec le dérivé longdaysin et sont revenues à un cycle de 24 heures après désactivation avec une lumière verte. « Cette régulation réversible fournira une nouvelle approche pour analyser la façon dont l’horloge de chaque cellule est organisée au niveau des tissus pour mieux comprendre le système d’horloge circadienne complexe », ajoute Hirota.

Les scientifiques ont également ajusté la stage des cycles dans les cellules cultivées: une activation de trois jours du dérivé longdaysin suivie d’une désactivation a entraîné un décalage du cycle de 24 heures jusqu’à six heures. C’est comme si les cellules étaient synchronisées avec un fuseau horaire différent. Les expériences sont une preuve de principe et permettront aux scientifiques d’étudier l’horloge circadienne de manière beaucoup in addition détaillée. Une prochaine étape consisterait à utiliser les longues journées chez les animaux. Kolarski : « Le longdaysin initial, sans l’interrupteur, a déjà été utilisé dans le poisson zèbre. Nous aimerions beaucoup le tester sur des souris. Le but n’est pas de corriger le décalage horaire mais d’étudier l’effet des longues journées sur la physiologie.

Organes

Un médicament activé par la lumière comme le longdaysin ne sera probablement utilisé que pour traiter des affections graves. « Nous pouvons en fait atteindre un specified nombre d’organes avec de la lumière, par exemple avec un endoscope. Le tractus gastro-intestinal et le système respiratoire sont facilement accessibles, tandis que d’autres tissus peuvent nécessiter de petites incisions pour insérer des fibres optiques « , commente Szymanski. Il existe également plusieurs options émergentes pour générer de la lumière à l’intérieur des organes ou des tissus, grâce à des techniques telles que la bioluminescence ou la sonoluminescence. Bien que ces niveaux de lumière soient encore de plusieurs ordres de grandeur inférieurs à ce dont nous avons besoin pour actionner un interrupteur. Nous travaillerons dur pour augmenter la sensibilité dans les années à venir, soulignent à la fois Szymanski et Feringa. Kolarski ajoute : « Nous avons maintenant ouvert un nouveau domaine d’études. A terme, tout cela nous permettra de perturber ou de réparer localement les oscillations circadiennes.