L'horloge biologique régule les fonctions physiologiques et le comportement de la plupart des organismes vivants, en général sur un rythme jour/nuit dit circadien. Son dérèglement peut entraîner chez l'être humain des maladies et des syndromes tels que les troubles du sommeil. Les derniers résultats de l'équipe de Paolo Sassone-Corsi de l'Institut de génétique et biologie moléculaire et cellulaire(1), publiés dans Cell le 5 mai 2006, montrent que la protéine Clock, élément central du contrôle de l'horloge circadienne, possède une activité enzymatique qui modifie le compactage de l'ADN et donc l'accessibilité des gènes. C'est la première fois qu'un lien direct est établi entre l'horloge biologique et le mode de régulation de l'expression des gènes par compactage de l'ADN.
L'horloge circadienne permet d'anticiper les variations journalières des conditions environnementales selon un rythme de 24h, en alternance jour/nuit. L'horloge centrale des mammifères est située dans l'hypothalamus antérieur. Les recherches de différentes équipes, dont celle de Paolo Sassone-Corsi, ont montré qu'il existe des horloges périphériques dans divers tissus et même dans chaque cellule.
Les mécanismes moléculaires responsables de l'établissement et du maintien des rythmes biologiques ont commencé à être mis au jour. Chez tous les organismes étudiés, ces mécanismes sont contrôlés par différents facteurs dont le principal est la protéine Clock, codée par les gènes du même nom. Cette protéine est un facteur de contrôle de l'expression des gènes. Elle participe à des mécanismes de régulation en boucle qui sont à la base du fonctionnement de l'horloge circadienne.
L'équipe de Paolo Sassone-Corsi vient de montrer que la protéine Clock possède également une activité enzymatique qui peut modifier le degré de compaction de l'ADN au sein de la cellule et de ce fait l'accessibilité des gènes et leur expression(2). Clock induit ainsi un remodelage de l'ADN au niveau des gènes contrôlés par l'horloge circadienne et régule leur expression.
Clock relie donc rythme biologique et expression des gènes via le compactage de l'ADN. Le fait que cette protéine soit une enzyme a de multiples implications physiologiques. Son activité, et donc son action sur l'ADN, peut être régulée par le métabolisme cellulaire ainsi que par différentes voies de signalisation cellulaire activées par les facteurs de croissance, les hormones ou les neurotransmetteurs.
Les chercheurs vont maintenant s'intéresser à d'éventuels liens entre l'activité enzymatique de Clock et la division cellulaire. On sait en effet que dans le cas de maladies comme le cancer, les traitements, qui agissent principalement sur la division cellulaire, semblent être dépendants des rythmes biologiques, étant plus efficaces à certains moments de la journée. Clock pourrait être un élément essentiel de ce lien entre chronobiologie et division cellulaire.
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