Un grain de science à la fois: Une histoire d’horloge

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Alhassania Khouiyi. Photo: Mathieu Plante
Alhassania Khouiyi. Photo: Mathieu Plante

«Il faut bien dormir si on veut perdre du poids»; «un bon sommeil est garant d’un système immunitaire en bonne santé»; «il faut bien dormir pour avoir une bonne mine»… et la liste est bien longue.

Qui de nous, à un moment ou à un autre de sa vie, n’a pas entendu une de ces phrases? C’est à croire que le sommeil est devenu une baguette magique capable de transformer notre corps en quelques heures seulement. Bien que cela puisse déplaire aux sceptiques, ceci est tout à fait vrai. C’est pendant le sommeil que le corps se régénère, les informations s’emmagasinent, la mémoire se solidifie, et surtout, nos horloges sont remises à l’heure. Le responsable de cette magie est l’horloge biologique, un véritable chef d’orchestre à faire pâlir de jalousie Kent Nagano et Christian Thielemann combinés.

Pour que notre organisme puisse fonctionner selon le rythme de la nature (alternance du jour et de la nuit), il nous faut un système qui puisse agir comme modulateur. Cette modulation consiste à envoyer l’information nécessaire à la régulation de nos fonctions vitales. Ce fabuleux système qu’est l’horloge biologique est une zone de l’encéphale, cerveau pour les intimes, composé de 20 000 neurones. L’horloge biologique régit notre rythme circadien, ce qui nous permet de fonctionner sur un fuseau horaire entre 23h30 et 24h30.

Qui se serait douté que notre horloge interne n’est pas une journée exacte? D’ailleurs, son nom l’indique si bien. Circadien vient des racines latines circa, qui veut dire proche, et dies, qui veut dire jour: nous avons alors un rythme de presque une journée. Il existe bien entendu des variations de rythme selon l’âge, le sexe, la situation géographique, etc.

Depuis 2002, le rôle de la lumière a été mis en évidence dans la régulation de ce rythme. Lorsque les faisceaux lumineux frappent des cellules particulières de la rétine (cellules ganglionnaires à la mélanopsine), un signal se produit, induisant le sommeil ou la veille, selon le type de lumière. Ainsi, la lumière bleue serait une lumière excitatrice, et les lumières halogènes de nuance orangée favoriseraient le sommeil.

L’humain a perdu une à deux heures de sommeil depuis 1900 à cause de l’électricité.

La compréhension de l’horloge biologique constitue un domaine de recherche très vaste, depuis des décennies, plusieurs champs de médecine s’y intéressent: les neurosciences, la psychologie, la chronobiologie, et maintenant la biologie cellulaire et moléculaire. Ce n’est pas parce qu’il s’agit d’un objet de recherche des plus complexes, mais surtout par l’importance des répercussions que le sommeil peut avoir sur le reste des fonctions biologiques.

Lorsque le sommeil manque, cela peut perturber une hormone clé de la régulation du métabolisme, la ghréline, qui est responsable de la régulation de l’appétit. En effet, des études ont montré qu’une privation de sommeil ou une dette de sommeil chronique conduit à une sur-libération de cette hormone, poussant ainsi l’individu à manger plus et plus gras.

Dans le même ordre d’idées, cette privation de sommeil induit une perturbation dans la libération de la mélatonine, qui est une hormone responsable de la régulation de la division cellulaire. La mélatonine sécrétée pendant la nuit a un rôle majeur dans le ralentissement de la division cellulaire en général, et dans celle des cellules cancéreuses en particulier. Il n’y a pas d’étude qui détermine le lien entre la perturbation de la mélatonine et le cancer chez l’humain, mais des expériences en laboratoire ont permis de montrer l’apparition de certains cancers chez des rats lorsque la mélatonine est significativement perturbée.

Aussi efficace qu’un chef d’orchestre, aussi raffiné qu’une Rolex, l’horloge biologique est à l’honneur pour le Nobel de la médecine ou physiologie de 2017.

Le sommeil n’a pas d’effet que sur les hormones, il régule aussi la libération de certains neurotransmetteurs, qui sont des messagers chimiques permettant la communication entre les cellules. Lorsque le cycle sommeil/veille est perturbé, ces messagers ne sont pas convenablement libérés, ce qui peut altérer toutes les fonctions qui dépendent de ces neurotransmetteurs. L’humeur, le système immunitaire, la pression artérielle sont des exemples de fonctions qui dépendent de neurotransmetteurs pour s’adapter aux changements de notre environnement (température, stress, émotions…).

Ce n’est pas pour rien que la compréhension de l’horloge biologique revêt une importance capitale pour bien comprendre le fonctionnement de l’organisme. Car voyez-vous, le sommeil n’a pas d’impact que sur le cerveau. Maintenant que nous savons qu’il y a une panoplie d’hormones et de neurotransmetteurs qui sont libérés pendant la nuit, la question qui s’impose est comment l’organisme sait qu’il est temps de les libérer. Eh bien, c’est ce que le Prix Nobel de médecine ou physiologie de cette année a récompensé.

C’est en imbriquant les recherches qu’on parvient à comprendre les mécanismes complexes de notre organisme.

Les trois chercheurs américains Jeffey.C.Hall, Michael Rosebash et Michael W. Young se sont vu attribuer cette haute distinction pour leurs travaux qui contribuent à comprendre le mécanisme de l’horloge biologique. Tout a commencé en 1984 par l’isolation du gène period, qui contrôle le rythme biologique. Ensuite, il a été possible de mettre en évidence une protéine codée par ce gène. Cette protéine s’accumule dans la cellule pendant la nuit et se dégrade pendant le jour, déclenchant le processus du sommeil. Finalement, il a été possible de mettre en évidence le gène qui code pour une autre protéine dont la fonction serait de déclencher le processus de la veille.

Dit de la sorte, cela paraît bien simple, mais il faut garder à l’esprit qu’il s’agit de toute une vie de recherche.

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